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高安屯污泥热水解-厌氧消化及资源化利用工程

项目名称： 高安屯污泥热水解-厌氧消化及资源化利用工程

推荐单位： 北京北排建设有限公司

参与环节： 工程总包及运维

项目所在地： 北京市朝阳区金盏乡高安屯北街高安屯再生水厂

项目概况

为实现污泥无害化、稳定化、减量化和资源化处理处置，2015年，北京排水集团启动建设高安屯污泥处理中心项目，处理能力为1836吨/日，为目前全球最大同等规模的市政工程污泥处理中心。该污泥处理工程采用“热水解+厌氧消化+板框脱水+热电联产+土地利用”工艺，实现污泥处理处置全链条解决方案，打造绿色降碳、节能替碳、环保固碳的能源工厂，2020年热电联产完工，满负荷运行时可实现全年发电量约3258万kwh，电能自给率可达66%，还可提供热能2.8×106万kcal，实现资源循环利用，年节省标煤量约2.6万吨。

高安屯污泥热水解-厌氧消化及资源化利用工程为全国市政污泥处理处置提供可复制的典型性整体解决方案，同时为首都碳减排、碳中和做出贡献。

项目示范意义

随着党中央、国家对生态环境治理的规划和要求进一步提升，人民群众对生活环境的需求不断提高，根据生态环境部2020年6月《第二次全国污染源普查公报》全国集中式污水厂干污泥产生量1026.71万吨，污泥处理处置已成为我国亟待解决的问题之一。

本项目采用的污泥热水解-厌氧消化及资源化利用技术是一种绿色低碳、节能减排、可实现碳中和的典型技术方案，该技术对市政污泥处理行业技术进步起到了典范性引领作用，具有普遍的适用性，特别是对国内区域性污泥处理及大型城市污泥处理技术来说，是成功的、可复制的典型模式，具有在全国适宜地区推广应用的价值。

该技术可高效的实现污泥的无害化、稳定化、减量化、资源化处理处置，全流程整体解决污泥从产生到最终处置的要求，实现“变废为宝”能源循环利用，达到碳中和的目标。

该技术的成功应用为分散的小规模污泥产生提供了集中式处理处置的项目技术思路，还可为传统污水厂污泥消化项目的升级扩容改造及效能提升提供有效方案。该技术还可应用于城市有机固废，包括餐厨、粪便等与市政污泥协同的处理处置，具有较为广泛的实用意义。

该技术曾入选多项国家、部委及地区的技术名录及技术储备。

“基于热水解高级消化技术的城市水务污泥整体解决方案”2019年入选《雄安新区水资源保障能力技术支撑推荐短名单》;

《污泥热水解-厌氧消化及林地应用资源化处置技术》2019年入选《国家先进污染防治技术名录(水污染防治领域)》

“污泥热水解-厌氧消化及林地应用资源化处置技术”入选《2020年绿色“一带一路”技术储备库入选技术》

“污泥高级厌氧消化及资源化利用技术”2020年入选《国家先进污染防治技术” (固废处理领域)名录》

项目亮点介绍

(1)实施效果

1)高安屯污泥处理中心投入商业化运行满4年，年有效运转时长8760小时，无停运记录，运行安全稳定;

2)该项目目前产气率可达300Nm³/干吨;

3)脱水后污泥有机物降解率不低于40%，粪大肠菌群值不低于0.01 ，蠕虫卵死亡率不低于95%，热水解系统出泥细菌总数不大于108，可满足《城镇污水处理厂污泥产品林地施用技术规程》(Q/BDG 43046-2019)的要求，同时可以达到美国环保署class A污泥品质要求;

4)污泥减量化率达到60%，大大节约后端的运输、处置综合成本;

5)污泥处理的同时，污水/臭气一并得以妥善解决，确保无二次环境污染问题;

6)沼气处理及沼气利用系统实现污泥资源化，产能除全部满足泥区能耗要求外，还能反哺污水区能源消耗。

(2)社会效益

该技术全链条的解决了污泥处理处置的难题，为首都完成“污染防治攻坚战”目标提供了有力支撑，同时为首都碳减排、碳中和做出贡献。该技术环境友好，项目运行绿色环保，对周边环境不产生二次污染，社会效益显著。

项目技术工艺/装备简介

(1)技术工艺/装备名称

污泥热水解-厌氧消化及资源化利用技术。

(2)技术工艺/装备原理

污泥热水解-厌氧消化及资源化利用技术旨在有效解决城市污水厂污泥处理处置以及资源化利用问题。

该技术包括污泥处理单元(热水解、厌氧消化、板框脱水)、臭气收集和处理单元、热电联产单元(沼气处理、沼气发电、发电并网、沼气锅炉、余热利用)、生物碳土应用单元。

其中，污泥处理单元中热水解的主要原理是：将污泥在165℃饱和蒸汽压条件下反应约30分钟，分解细胞结构和胞外聚合物等，使细胞内容物流出，增加污泥流动性，提高有机物分解率;

厌氧消化的主要原理为：有机物在38~40℃的环境中，利用微生物作用产生沼气;

臭气收集和处理单元的主要原理为：对全工艺流程中产生的气体污染物进行有效收集，通过生物、化学、物理的方法降低气体污染物排放浓度，实现环境友好;

热电联产单元主要原理为：消化后产生的沼气经过脱硫、过滤，然后用于沼气发电机发电及沼气锅炉，产生的电能反哺水厂，产生的热能补充热水解系统及冬季采暖，达到污泥处理过程中的资源化利用，实现“降碳”、“替碳”;

生物碳土应用单元能在林地、矿山修复、园林等方向进行土地利用，实现“固碳”。

(3)技术工艺/装备特点

1) 技术特点：

污泥热水解-厌氧消化及资源化利用技术中热水解污泥进泥含固率为15~17%，反应温度165℃;厌氧消化段采用中温消化，消化池温度38~40℃，进泥含固率为8~10%，水力停留时间18~21天;板框脱水后含固率40%，可达到如下性能指标：

1)减量化，有机物分解率提高至大于40%，污泥脱水性能好，板框脱水后含水率低于60%。

2)热水解高温高压的反应条件提供了良好的灭菌环境，可为生产无病原体的高品质生物碳土提供有利条件。通过热水解实现杀菌，粪大肠菌群值>0.01，细菌总数<108，蠕虫卵死亡率>95%，稳定品质：《污泥高级厌氧消化制有机营养土》(Q/BDG 45045-2017)。

3)臭气收集及处理系统确保从污泥接收车间到最终外运接驳点得全程臭气收集和处理。

4)热电联产系统实现污泥资源化，产能反哺污水区能源消耗66%。

5)污泥产品资源化土地利用是指经无害化和稳定化处理后的污泥及污泥产品，以有机肥、基质、腐殖土、营养土等形式可用于林业、矿山修复、园林绿化和土壤改良等方面，使污泥中的有机质及氮磷等营养资源得以充分利用，同时污泥也可得以有效处置。

2)创新点：

完成了污泥处理处置全链条整体解决方案，在总体方案设计、引进消化吸收国内外技术、项目实施、项目运行、生物碳土应用等多个方面集成创新。

1)把关总体技术方案设计，引进吸收热水解核心技术，标准化的设备，实现90%的国产化装备集成。

2)问路“有机营养土利用”，用全链条管理手段助推资源化利用系统解决思路。

3)打造标准化的运行管理模式，建立可靠、高效、规范的运行管理制度，确保设施长期稳定运行。

4)总结项目经验，调研国内468个城市污泥泥质和68个既有污泥消化项目，蓄力技术产业化应用，不断完善污泥热水解-厌氧消化及资源化利用技术，推进污泥行业标准化建设。

(4)工艺装备流程图

(5)厂区/项目地/工艺设备照片

厂区

主要工艺设备 热水解

主要工艺设备 厌氧消化

主要工艺设备 板框脱水

主要工艺设备 发电机

主要工艺设备 沼气锅炉

主要工艺设备 余热利用

主要工艺设备 臭气收集和处理

生物碳土应用 林地应用

生物碳土应用 移动苗圃

生物碳土应用 矿山修复

关键词： 4年 稳定 运行 高安