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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術(shù)進步獎項，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻力量。
生態(tài)環(huán)境保護實用技術(shù)
2023-J-35
申報單位
中持(江蘇)環(huán)境建設(shè)有限公司
推薦單位
江蘇環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會
一、技術(shù)簡介
適用范圍
污泥生物調(diào)質(zhì)減量技術(shù)主要應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、石化等化工行業(yè)廢水處理產(chǎn)生的大量剩余污泥處理。
技術(shù)原理
污泥生物調(diào)質(zhì)減量技術(shù)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(chǎn)生的空化作用，結(jié)合聲場空間分配實現(xiàn)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(xiàn)細胞破壁，釋放菌體體內(nèi)原生質(zhì)體；再利用專門菌株降解污泥胞外多糖、蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)，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(jīng)該技術(shù)處理后的污泥含水率小于55%，后續(xù)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(xiàn)絕干量減量和深度脫水。脫水泥餅有機質(zhì)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(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置目標(biāo)。
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(xiàn)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(zhì)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(zhì)進行生化降解，由于隱藏嗜酸桿菌體內(nèi)存在的廣譜氧化酶系統(tǒng)，結(jié)合復(fù)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(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和資源化的目標(biāo)。經(jīng)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(yīng)用效果
1、低能超聲波/臭氧聯(lián)合破壁技術(shù)工藝參數(shù)優(yōu)化和設(shè)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(yǎng)專門菌株(隱藏嗜酸桿菌)等對污泥中多糖類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)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(guān)鍵環(huán)節(jié)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(diào)控技術(shù)研究，實現(xiàn)開放體系下目標(biāo)微生物的長期優(yōu)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(xué)藥劑(如絮凝劑、石灰等)的情況下，實現(xiàn)污泥的減量化和無害化，經(jīng)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(yīng)降低80%以上。實現(xiàn)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(zhì)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(xié)同處置、自備電廠協(xié)同處置等安全處置方式進行處置，最終可實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置目標(biāo)。
研發(fā)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(chǎn)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(rèn)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(jīng)濟高效地解決此類剩余污泥，已經(jīng)成為化工行業(yè)發(fā)展最為迫切需要解決的問題之一。
本技術(shù)依托低能超聲波/臭氧破壁+調(diào)質(zhì)脫毒生物菌群降解技術(shù)與成套裝備創(chuàng)新成果，其創(chuàng)新點包括低能超聲波/臭氧破壁技術(shù)、隱藏嗜酸桿菌生物調(diào)質(zhì)技術(shù)和復(fù)合微生物菌群降解脫毒技術(shù)、成套裝備的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計制造、不同污泥特質(zhì)下的微生物群落調(diào)控技術(shù)，在不添加外源藥劑情況下實現(xiàn)污泥的減量化和無害化，經(jīng)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(yīng)降低80%以上，從而達到化工污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置目標(biāo)。
技術(shù)特點
1、污泥生物調(diào)質(zhì)減量明顯：污泥經(jīng)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(jīng)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(jié)合后續(xù)破碎和低能耗干燥技術(shù)，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(jīng)處理后的脫水污泥有機質(zhì)含量高、熱值高，后續(xù)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(yǎng)、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(huán)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(huán)保、經(jīng)濟、高效的特點。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
江蘇長青農(nóng)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(nóng)化股份有限公司是集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的大型農(nóng)化集團，系國家定點農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)，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，F(xiàn)有員工2100人，總資產(chǎn)53億元，主要從事農(nóng)藥生產(chǎn)經(jīng)營，主要產(chǎn)品包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑三大系列。
江蘇長青農(nóng)化股份有限公司中閘廠污水處理站設(shè)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(chǎn)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(yè)在剩余污泥處置方面的高額成本，長青農(nóng)化決定委托中持(江蘇)環(huán)境建設(shè)有限公司設(shè)計建設(shè)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(shè)計、設(shè)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(huán)境建設(shè)有限公司運營。
達到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
長青農(nóng)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(tǒng)重力濃縮+帶式壓濾后，每天產(chǎn)生脫水污泥約為15 t左右，泥餅含水率80%。經(jīng)過本次污泥生物調(diào)質(zhì)減量技術(shù)處理后，每天會產(chǎn)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(yè)主單位
江蘇長青農(nóng)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(chǎn)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(tǒng)，底部濃縮污泥則泵提至超聲波破碎系統(tǒng)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(tǒng)，進行污泥菌體細胞破壁和污泥減量化。方案設(shè)計超聲波破壁系統(tǒng)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(jié)合聲場空間分配實現(xiàn)有效聚能，以強化超聲傳播過程的空化作用。
3、污泥生物調(diào)質(zhì)池：污泥經(jīng)過超聲波破解后自流進入污泥生物調(diào)質(zhì)池，在污泥生物調(diào)質(zhì)池內(nèi)按照流量配比定量投加復(fù)配生物營養(yǎng)劑，高效微生物調(diào)質(zhì)菌群在利用外源營養(yǎng)劑過程中同時降解污泥胞內(nèi)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(jīng)過生物調(diào)質(zhì)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(tǒng)。
5、污泥板框壓濾系統(tǒng)：儲泥池內(nèi)污泥通過污泥泵輸送進入板框壓濾系統(tǒng)進行脫水處理。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
本方案通過污泥調(diào)質(zhì)技術(shù)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(yè)原有每天15 t剩余污泥減少到5 t以內(nèi)，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(yè)減少剩余污泥處置費用1080萬元。扣除運行成本，企業(yè)純獲益約881.80萬元/年。按照企業(yè)自己焚燒爐焚燒處置，每年可以為企業(yè)減少剩余污泥處置費用720萬元？鄢\行成本，企業(yè)純獲益約521.80萬元/年。
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |污泥調(diào)質(zhì)減量技術(shù)
