厂是第一个将新建的热水解与原有的厌氧消化污泥处理系统成功组合的工程实例，原有的污泥处理系统是污泥浓缩后进行厌氧消化，厌氧消化系统的处理能力为4000吨DS/年，由于污泥处理量的增加，需要处理的污泥量为8000吨DS/年，在无需新建厌氧消化处理设施的基础上，新加了处理规模为8000吨DS/年的热水解预处理系统的改造不但能够增加了污泥的处理系统的处理能力，还改善了污泥的处理效果，改造前后污泥处理的比较如表2-4。热水解污泥处理前后的污泥形态如图2-13。

表2-4 改造前后的污泥处理比较

指标

污泥待处理量（TDS/年） 污泥处理量（TCOD/年） 是否新建厌氧消化 厌氧消化的污泥浓度 停留时间（天） COD去除率 产气量（m3/年）

厌氧消化残渣量（TDS/年） 脱水后的含固率

改造前 7745 9891 是 4% 13 30% 1560740 5591 24%

改造后 7745 9891 否 9% 17 62% 3188528 3994 30%

（a）原污泥 （b）热水解处理后污泥

图2-13 热水解污泥处理前后的污泥形态

（3）热水解在大型污泥处理工程中的应用

热水解的大型污泥处理工程实例也已有很多，如某污水处理厂的污水处理规模为97.6万m3/d， 需要处理的污泥量为36000吨DS/年，2002年污新建了热水解处理系统，处理后的污泥进行厌氧消化在进行脱水和干化。由于污泥量的增加导致污泥的脱水能力降低，加了

热水解的改造后脱水干燥能力提升了50%，所需的厌氧消化容积减小，厌氧消化罐的负荷为6kgVS/m3/d，VS的降解率到达60%，每天产气量为45000m3。污泥厌氧消化产生的沼气进行发电，系统的能量图如图2-14。改造后的工艺优点为：（1）处理效率高；（2）节约传统消化罐1/2-1/3的体积；（3）所需的干燥器容积减少一半；（4）消化脱水后的污泥达欧洲A级标准，能直接土地利用。 沼 气产 量 11700KW 论：

用于产电能的沼气 88.03% 热损失 15.9% 电能 35.2% 冷却水 其他用的热水能量21.3% 热水3.3% 用于热水解系10.4% 预热泥10.4% 排放的废气热量12.3% 用于产蒸汽的沼气11. 97% 24.6% 其他用热损失1.6%

图2-14污泥处理系统的能量图

三、厌氧消化技术

污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化。污泥经厌氧消化后，体积大大减少，脱水性能大大提高，可实现污泥的减量化和稳定化；污泥在消化过程中，产生的甲烷菌具有很强的抗菌作用，可杀死大部分病原菌以及其它有害微生物，使污泥卫生化。同时，污泥厌氧消化产生大量的清洁能源--沼气，可用作锅炉燃料、直接驱动鼓风机、沼气发电提供污水处理厂的部分用电量、沼气提纯并网、沼气提纯用作汽车燃料等。

1、工作原理

厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。消化过程中可回收能源，但消化后的污泥含水率较高，仍需进一步脱水。污泥厌氧消化，即污泥中的有机物在无氧的条件下被厌氧菌群最终分解成甲烷和CO2的过程，是一个极其复杂的过程。一般分为三个阶段，每一反应阶段都以某类细菌为主，其产物供下一阶段的细菌利用。厌氧降解过程的化学、生物化学和微生物学相发复杂，但是可以综合三阶段理

图2-15 厌氧消化三阶段理论

第一阶段在水解和发酵细菌的作用下，使碳水化合物、蛋白质和脂肪水解与发酵，转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2及氢等；第二阶段在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、CO2和乙酸等；第三阶段，通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用下，一组把氢和CO2转化为甲烷，另一组对乙酸脱羧产生甲烷。

2、工艺特点

目前，比较广泛采用的厌氧消化工艺主要分为三类：标准消化法、快速厌氧消化法和两级厌氧消化法。

标准消化法又称为一级消化，生污泥在1天内从2-3个入口分批（2-3次）加入池内，随着分解的进行逐渐分为明显的三层，自上而下依次为浮渣层、分离液层和污泥层。分离液通常返回到废水处理厂入口，容易造成废水综合处理效率降低。

快速厌氧消化法与标准消化法的区别是池内装有搅拌装置，混合均匀，操作性好，可以解决池内沉淀问题，广泛使用。

两级厌氧消化法利用第二个消化池对厌氧消化过的污泥进行浓缩，同时可产生一部分气体，进一步杀灭细菌，使总的出污泥减少。在实际的市场运行中，两相消化并没有表现优越性，系统需要更多的投资，以及运行维护也更复杂。

污泥消化池在运行时应注意的事项归纳起来有两点：

一是污泥初期投入时，应防止污泥消化后产生的甲烷与残余大气的混合气体进入爆炸区域界限之内。二是应防止污泥单方面进行酸发酵或CO2积累，引起PH值过分降低。

3、优劣分析

(1）满足污泥“四化”处理的要求

稳定化：通过厌氧消化，将污泥中挥发份降解；减量化：通过厌氧消化，绝干重减量

30～40%；通过深度脱水，总量减量60～75%；无害化：厌氧消化能够杀灭绝大多数的病菌和蛔虫卵；资源化：厌氧消化产生的沼气能够用以供热、发电等。 (2）符合低碳经济的发展方向。通过厌氧消化处理，回收污泥、粪便及其他有机废弃物中的生物质能，贯彻了可持续发展理念；为生态城市（Eco-City)、宜居城市的持续发展提供支撑和保障；减排的二氧化碳可进行碳交易，形成碳汇。

(3）为区域内的其他有机物处理提供了高效的厌氧处理基地。在欧洲，尤其是德国，厌氧消化用于污泥处理、有机垃圾处理、餐厨垃圾处理已有三、四十年的历史，随着城市的发展，厌氧消化装置将成为城市基础设施的一部分。

4、应用案例

（1）大连东泰夏家河污泥处理厂

大连东泰夏家河污泥处理厂项目采用BOT的建设方式，通过政府公开招标确定由大连东泰产业废弃物处理有限公司中标。项目规划占地面积4.11公顷，一期征地2.47公顷，建设规模为日处理市政污泥600吨，项目总投资约15000万元，运行费用为130-150元/吨（含水率80%），每日水耗为：中水约400吨、自来水70吨，每日电耗为15000-18000千瓦时。项目以处理市政污泥为主，同时可处理工业污水处理产生的类似污泥、餐饮垃圾、厨余垃圾、过期食品、粪便残渣、果蔬垃圾、屠宰及肉类加工行业产生的废物以及可生物降解的其它有机废物。

采用厌氧消化/工业化生物制气的处理工艺，将大连市中心城区污水处理厂产生的脱水污泥进行集中化的厌氧消化处理。沼气经提纯处理后，可日供天然气16500立方米，将解决4万户居民的用气或一些工业用户的生产用气，相当于再建一个5万立方米/日的焦炉煤气厂，每年将节约优质焦碳3750余吨，并减少7000万立方米废气以及11万吨废水的排放；项目每年还将生产6万吨腐殖土，可作为园林绿化营养土或填埋场覆盖土；同时该项目达产后，每年可减排甲烷气体近4700吨，相当于每年减排温室气体二氧化碳10万吨，国家发改委已于2010年3月10日批准本项目为CDM项目。

（2）青岛市麦岛污水处理厂污泥处理处置工程

青岛市麦岛污水处理厂采用中温厌氧消化处理，是山东省污泥资源化综合利用的标志性项目,充分利用污泥消化产生的沼气。该项目设置2座一级中温厌氧消化池，单池有效容积为12700立方米，处理来自初沉池、反冲洗沉淀池的污泥和除油沉砂池的油脂，池内保持温度35±2℃，污泥停留时间20天。污泥消化产生的沼气首先用于四台500KVA沼气发电机，发电机发电经变压后并网，能满足厂内66%的用电，发电过程中产生的热水为消化池供热及厂房