环保新质生产力丨污泥调质减量技术

　　生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
 

　　生态环境保护实用技术
 

　　2023-J-35
 

　　申报单位
 

　　中持(江苏)环境建设有限公司
 

　　推荐单位
 

　　江苏环境保护产业协会
 

　　一、技术简介
 

　　适用范围
 

　　污泥生物调质减量技术主要应用于医药、农药、染料、石化等化工行业废水处理产生的大量剩余污泥处理。
 

　　技术原理
 

　　污泥生物调质减量技术是利用低能超声波振荡分散菌胶团20 kHz和28 kHz双频超声波在污泥中传播时产生的空化作用，结合声场空间分配实现有效聚能，通过振荡分散污泥菌胶团，同时强化臭氧扩散，利用臭氧实现细胞破壁，释放菌体体内原生质体；再利用专门菌株降解污泥胞外多糖、蛋白质等有机物质，从而减少污泥绝干量，降低污泥比阻，大幅度提高污泥脱水性能。经该技术处理后的污泥含水率小于55%，后续通过机械破碎和微热干燥后，污泥含水率可降至20%以下。
 

　　通过上述工艺，在无需添加任何絮凝剂的情况下，化工剩余污泥可以实现绝干量减量和深度脱水。脱水泥饼有机质含量高，热值高，可直接进行填埋、焚烧等多种资源化利用和安全处置，最终可实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理处置目标。
 

　　工艺路线

　　该工艺主要通过低能超声波/臭氧破壁处理将剩余污泥中的大量细菌菌体进行破壁处理，实现细菌菌体的液化，大量吸附了有毒有害污染物的蛋白及多糖类物质释放进入水相中。然后加入项目菌种，利用隐藏嗜酸杆菌将这些蛋白和多糖类物质进行生化降解，由于隐藏嗜酸杆菌体内存在的广谱氧化酶系统，结合复合高效微生物菌群，可以在碳源充分的情况下对有毒有害难降解污染物进行氧化降解，实现污泥的减量化、稳定化和资源化的目标。经过上述工艺处理后的污泥比阻降低，可以在不添加外源药剂的情况下直接进入板框压滤机进行压滤脱水，脱水后的污泥含水率可降低至55%以下，与含水率为98%的剩余污泥相比，体积可大幅减少，可大幅削减剩余污泥处置过程中的运输成本和处理成本。
 

　　应用效果
 

　　1、低能超声波/臭氧联合破壁技术工艺参数优化和设备研制，在低能耗条件下有效提高菌体细胞破壁率达到30%；
 

　　2、通过培养专门菌株(隐藏嗜酸杆菌)等对污泥中多糖类、蛋白质等物质进行降解，降污泥比阻小于12×1011 m/kg；
 

　　3、建立高效降解微生物菌种库，分离筛选到能降解有毒难降解污染物的高效污染物降解菌株140多株，克隆获得关键环节降解基因78个；
 

　　4、利用高效降解微生物对污泥中有毒有害污染物的生物降解调控技术研究，实现开放体系下目标微生物的长期优势保持，破壁污泥中主要污染物降解率大于85%。
 

　　采用上述工艺处理污泥，可在不添加化学药剂(如絮凝剂、石灰等)的情况下，实现污泥的减量化和无害化，经过处理后污泥减量率70%以上，污泥含水率低于55%，原污泥中生物三致毒性(致突变、致畸和致癌)效应降低80%以上。实现化工污泥绝干量大幅减少、深度脱水、污泥脱毒和无害化。脱水泥饼有机质含量高，热值高，可直接填埋，也可采用自备焚烧炉焚烧、水泥窑协同处置、自备电厂协同处置等安全处置方式进行处置，最终可实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理处置目标。
 

　　研发背景
 

　　化工废水中有机污染物大部分依靠微生物降解作用去除，在处理污水的同时产生大量剩余污泥。这类剩余污泥含水率高、占地体积大，含有大量有毒有害有机污染物，被认定为危废，处理成本高昂，剩余污泥处理成本可占到整个污水处理费用的60%。如何经济高效地解决此类剩余污泥，已经成为化工行业发展最为迫切需要解决的问题之一。
 

　　本技术依托低能超声波/臭氧破壁+调质脱毒生物菌群降解技术与成套装备创新成果，其创新点包括低能超声波/臭氧破壁技术、隐藏嗜酸杆菌生物调质技术和复合微生物菌群降解脱毒技术、成套装备的标准化设计制造、不同污泥特质下的微生物群落调控技术，在不添加外源药剂情况下实现污泥的减量化和无害化，经处理后污泥减量率70%以上，污泥含水率低于55%，原污泥中生物三致毒性(致突变、致畸和致癌)效应降低80%以上，从而达到化工污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理处置目标。
 

　　技术特点
 

　　1、污泥生物调质减量明显：污泥经超声波/臭氧破壁和高效微生物减量处理后，污泥含水率小于55%，绝干量减少30%～50%，减量率均在70%以上。
 

　　2、污泥干化效果好：脱水经过超声波臭氧破壁生物减量处理后，无需添加任何絮凝剂，直接进入板框压滤后，压滤泥饼含水率可达55%以下；结合后续破碎和低能耗干燥技术，可将最终污泥含水率控制在20%以下。
 

　　3、污泥最终处置方式灵活：经处理后的脱水污泥有机质含量高、热值高，后续处置方式灵活，可直接进行填埋、焚烧等多种安全处置及资源化利用。
 

　　4、运行管理简单：污泥超声波/臭氧破壁、高效微生物培养、污泥压滤、干化等工艺过程采用自动化控制，运行管理简单。
 

　　5、处理成本低、处理工艺绿色环保：污泥处理过程中无需添加任何絮凝剂或药剂，病原菌灭杀率达99%以上，无恶臭等二次污染，具有绿色、环保、经济、高效的特点。
 

　　二、典型应用案例
 

　　案例名称
 

　　江苏长青农化股份有限公司污水站生化污泥深度脱水处理工程(15 t/d)
 

　　案例简介
 

　　江苏长青农化股份有限公司是集研发、生产和销售为一体的大型农化集团，系国家定点农药生产企业，于2010年在深圳证券交易所上市，证券简称：长青股份，证券代码：002391。现有员工2100人，总资产53亿元，主要从事农药生产经营，主要产品包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂三大系列。
 

　　江苏长青农化股份有限公司中闸厂污水处理站设计处理污水4000 t/d，平均COD浓度为2000 mg/L，污水处理后剩余的生化污泥，本项目实施前采用的是PAM絮凝-带式压滤脱水处理，每天产生含水率80%的剩余污泥15 t。为了有效控制剩余污泥排放量，减少企业在剩余污泥处置方面的高额成本，长青农化决定委托中持(江苏)环境建设有限公司设计建设一套污泥减量-深度脱水处理工程。本工程涉及范围为从生化污泥从废水处理装置排放至污泥脱水完成(不包括最终脱水污泥外运处置)的全部设计、设备、管路、自控、电气、管道工程。
 

　　项目建成后(含污水处理工程)采用第三方托管运行模式，由中持(江苏)环境建设有限公司运营。
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　长青农化中闸污水处理站满负荷运行条件下，生化剩余污泥采用传统重力浓缩+带式压滤后，每天产生脱水污泥约为15 t左右，泥饼含水率80%。经过本次污泥生物调质减量技术处理后，每天会产生脱水污泥为5 t(含水率在60%以下)。
 

　　通过本工程处理后将原有污泥外运处置量从15吨/天削减至5 t/d，处理后的污泥总量仅为原有污泥量的1/3，削减量10 t/d。
 

　　业主单位
 

　　江苏长青农化股份有限公司
 

　　投运时间
 

　　2014年4月7日
 

　　工艺流程

　　1、污泥浓缩池：生化处理过程中产生的剩余污泥从二沉池泵提至污泥浓缩池，进行重力浓缩处理。污泥浓缩后上清液进入生化处理系统，底部浓缩污泥则泵提至超声波破碎系统进行污泥破壁。
 

　　2、污泥超声波破壁：浓缩污泥泵提进入污泥超声波破壁系统，进行污泥菌体细胞破壁和污泥减量化。方案设计超声波破壁系统采用28 kHz和40 kHz双频、PLC控制双频交替运行(间隔时间45秒)，结合声场空间分配实现有效聚能，以强化超声传播过程的空化作用。
 

　　3、污泥生物调质池：污泥经过超声波破解后自流进入污泥生物调质池，在污泥生物调质池内按照流量配比定量投加复配生物营养剂，高效微生物调质菌群在利用外源营养剂过程中同时降解污泥胞内溶出的有机物，并降低污泥胞外聚合物(EPS)，改善污泥的脱水性能。
 

　　4、储泥池：污泥经过生物调质处理后自流进入储泥池，储泥池污泥通过泵提至板框压滤系统。
 

　　5、污泥板框压滤系统：储泥池内污泥通过污泥泵输送进入板框压滤系统进行脱水处理。
 

　　技术应用产生的碳减排效果
 

　　本方案通过污泥调质技术对污水处理剩余的污泥进行减量处置，在满负荷条件下可以将企业原有每天15 t剩余污泥减少到5 t以内，有效消减危险固体废弃物10 t/d。
 

　　工程投入运行后新增运行费用198.20万元。在此情况下削减剩余污泥量10 t/d。按照外运处置核算，每年可以为企业减少剩余污泥处置费用1080万元。扣除运行成本，企业纯获益约881.80万元/年。按照企业自己焚烧炉焚烧处置，每年可以为企业减少剩余污泥处置费用720万元。扣除运行成本，企业纯获益约521.80万元/年。
 

　　原标题：环保新质生产力 |污泥调质减量技术