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天爾
生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態環境保護實用技術
2023-J-35
申報單位
中持(江蘇)環境建設有限公司
推薦單位
江蘇環境保護產業協會
一、技術簡介
適用范圍
污泥生物調質減量技術主要應用于醫藥、農藥、染料、石化等化工行業廢水處理產生的大量剩余污泥處理。
技術原理
污泥生物調質減量技術是利用低能超聲波振蕩分散菌膠團20 kHz和28 kHz雙頻超聲波在污泥中傳播時產生的空化作用，結合聲場空間分配實現有效聚能，通過振蕩分散污泥菌膠團，同時強化臭氧擴散，利用臭氧實現細胞破壁，釋放菌體體內原生質體；再利用專門菌株降解污泥胞外多糖、蛋白質等有機物質，從而減少污泥絕干量，降低污泥比阻，大幅度提高污泥脫水性能。經該技術處理后的污泥含水率小于55%，后續通過機械破碎和微熱干燥后，污泥含水率可降至20%以下。
通過上述工藝，在無需添加任何絮凝劑的情況下，化工剩余污泥可以實現絕干量減量和深度脫水。脫水泥餅有機質含量高，熱值高，可直接進行填埋、焚燒等多種資源化利用和安全處置，最終可實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化處理處置目標。
工藝路線
該工藝主要通過低能超聲波/臭氧破壁處理將剩余污泥中的大量細菌菌體進行破壁處理，實現細菌菌體的液化，大量吸附了有毒有害污染物的蛋白及多糖類物質釋放進入水相中。然后加入項目菌種，利用隱藏嗜酸桿菌將這些蛋白和多糖類物質進行生化降解，由于隱藏嗜酸桿菌體內存在的廣譜氧化酶系統，結合復合高效微生物菌群，可以在碳源充分的情況下對有毒有害難降解污染物進行氧化降解，實現污泥的減量化、穩定化和資源化的目標。經過上述工藝處理后的污泥比阻降低，可以在不添加外源藥劑的情況下直接進入板框壓濾機進行壓濾脫水，脫水后的污泥含水率可降低至55%以下，與含水率為98%的剩余污泥相比，體積可大幅減少，可大幅削減剩余污泥處置過程中的運輸成本和處理成本。
應用效果
1、低能超聲波/臭氧聯合破壁技術工藝參數優化和設備研制，在低能耗條件下有效提高菌體細胞破壁率達到30%；
2、通過培養專門菌株(隱藏嗜酸桿菌)等對污泥中多糖類、蛋白質等物質進行降解，降污泥比阻小于12×1011 m/kg；
3、建立高效降解微生物菌種庫，分離篩選到能降解有毒難降解污染物的高效污染物降解菌株140多株，克隆獲得關鍵環節降解基因78個；
4、利用高效降解微生物對污泥中有毒有害污染物的生物降解調控技術研究，實現開放體系下目標微生物的長期優勢保持，破壁污泥中主要污染物降解率大于85%。
采用上述工藝處理污泥，可在不添加化學藥劑(如絮凝劑、石灰等)的情況下，實現污泥的減量化和無害化，經過處理后污泥減量率70%以上，污泥含水率低于55%，原污泥中生物三致毒性(致突變、致畸和致癌)效應降低80%以上。實現化工污泥絕干量大幅減少、深度脫水、污泥脫毒和無害化。脫水泥餅有機質含量高，熱值高，可直接填埋，也可采用自備焚燒爐焚燒、水泥窯協同處置、自備電廠協同處置等安全處置方式進行處置，最終可實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化處理處置目標。
研發背景
化工廢水中有機污染物大部分依靠微生物降解作用去除，在處理污水的同時產生大量剩余污泥。這類剩余污泥含水率高、占地體積大，含有大量有毒有害有機污染物，被認定為危廢，處理成本高昂，剩余污泥處理成本可占到整個污水處理費用的60%。如何經濟高效地解決此類剩余污泥，已經成為化工行業發展最為迫切需要解決的問題之一。
本技術依托低能超聲波/臭氧破壁+調質脫毒生物菌群降解技術與成套裝備創新成果，其創新點包括低能超聲波/臭氧破壁技術、隱藏嗜酸桿菌生物調質技術和復合微生物菌群降解脫毒技術、成套裝備的標準化設計制造、不同污泥特質下的微生物群落調控技術，在不添加外源藥劑情況下實現污泥的減量化和無害化，經處理后污泥減量率70%以上，污泥含水率低于55%，原污泥中生物三致毒性(致突變、致畸和致癌)效應降低80%以上，從而達到化工污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化處理處置目標。
技術特點
1、污泥生物調質減量明顯：污泥經超聲波/臭氧破壁和高效微生物減量處理后，污泥含水率小于55%，絕干量減少30%～50%，減量率均在70%以上。
2、污泥干化效果好：脫水經過超聲波臭氧破壁生物減量處理后，無需添加任何絮凝劑，直接進入板框壓濾后，壓濾泥餅含水率可達55%以下；結合后續破碎和低能耗干燥技術，可將最終污泥含水率控制在20%以下。
3、污泥最終處置方式靈活：經處理后的脫水污泥有機質含量高、熱值高，后續處置方式靈活，可直接進行填埋、焚燒等多種安全處置及資源化利用。
4、運行管理簡單：污泥超聲波/臭氧破壁、高效微生物培養、污泥壓濾、干化等工藝過程采用自動化控制，運行管理簡單。
5、處理成本低、處理工藝綠色環保：污泥處理過程中無需添加任何絮凝劑或藥劑，病原菌滅殺率達99%以上，無惡臭等二次污染，具有綠色、環保、經濟、高效的特點。
二、典型應用案例
案例名稱
江蘇長青農化股份有限公司污水站生化污泥深度脫水處理工程(15 t/d)
案例簡介
江蘇長青農化股份有限公司是集研發、生產和銷售為一體的大型農化集團，系國家定點農藥生產企業，于2010年在深圳證券交易所上市，證券簡稱：長青股份，證券代碼：002391。現有員工2100人，總資產53億元，主要從事農藥生產經營，主要產品包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑三大系列。
江蘇長青農化股份有限公司中閘廠污水處理站設計處理污水4000 t/d，平均COD濃度為2000 mg/L，污水處理后剩余的生化污泥，本項目實施前采用的是PAM絮凝-帶式壓濾脫水處理，每天產生含水率80%的剩余污泥15 t。為了有效控制剩余污泥排放量，減少企業在剩余污泥處置方面的高額成本，長青農化決定委托中持(江蘇)環境建設有限公司設計建設一套污泥減量-深度脫水處理工程。本工程涉及范圍為從生化污泥從廢水處理裝置排放至污泥脫水完成(不包括最終脫水污泥外運處置)的全部設計、設備、管路、自控、電氣、管道工程。
項目建成后(含污水處理工程)采用第三方托管運行模式，由中持(江蘇)環境建設有限公司運營。
達到的標準或性能要求
長青農化中閘污水處理站滿負荷運行條件下，生化剩余污泥采用傳統重力濃縮+帶式壓濾后，每天產生脫水污泥約為15 t左右，泥餅含水率80%。經過本次污泥生物調質減量技術處理后，每天會產生脫水污泥為5 t(含水率在60%以下)。
通過本工程處理后將原有污泥外運處置量從15噸/天削減至5 t/d，處理后的污泥總量僅為原有污泥量的1/3，削減量10 t/d。
業主單位
江蘇長青農化股份有限公司
投運時間
2014年4月7日
工藝流程
1、污泥濃縮池：生化處理過程中產生的剩余污泥從二沉池泵提至污泥濃縮池，進行重力濃縮處理。污泥濃縮后上清液進入生化處理系統，底部濃縮污泥則泵提至超聲波破碎系統進行污泥破壁。
2、污泥超聲波破壁：濃縮污泥泵提進入污泥超聲波破壁系統，進行污泥菌體細胞破壁和污泥減量化。方案設計超聲波破壁系統采用28 kHz和40 kHz雙頻、PLC控制雙頻交替運行(間隔時間45秒)，結合聲場空間分配實現有效聚能，以強化超聲傳播過程的空化作用。
3、污泥生物調質池：污泥經過超聲波破解后自流進入污泥生物調質池，在污泥生物調質池內按照流量配比定量投加復配生物營養劑，高效微生物調質菌群在利用外源營養劑過程中同時降解污泥胞內溶出的有機物，并降低污泥胞外聚合物(EPS)，改善污泥的脫水性能。
4、儲泥池：污泥經過生物調質處理后自流進入儲泥池，儲泥池污泥通過泵提至板框壓濾系統。
5、污泥板框壓濾系統：儲泥池內污泥通過污泥泵輸送進入板框壓濾系統進行脫水處理。
技術應用產生的碳減排效果
本方案通過污泥調質技術對污水處理剩余的污泥進行減量處置，在滿負荷條件下可以將企業原有每天15 t剩余污泥減少到5 t以內，有效消減危險固體廢棄物10 t/d。
工程投入運行后新增運行費用198.20萬元。在此情況下削減剩余污泥量10 t/d。按照外運處置核算，每年可以為企業減少剩余污泥處置費用1080萬元。扣除運行成本，企業純獲益約881.80萬元/年。按照企業自己焚燒爐焚燒處置，每年可以為企業減少剩余污泥處置費用720萬元。扣除運行成本，企業純獲益約521.80萬元/年。
原標題：環保新質生產力 |污泥調質減量技術
