基于高溫水熱強化的高含固污泥高級厭氧消化技術
針對我國污泥高含砂、高含固等特點,對我國低有機質污泥尤其是高含固(TS>10%)污泥高級厭氧消化技術路線領域開展研究,從厭氧消化的可行性、物質流特征、微生物種群及強化調控、熱/堿強化水解預處理技術、污泥/餐廚協同消化技術等方面,特別是加強在污泥厭氧消化體系中物質流轉化機制的研究工作,突破針對我國低有機質污泥提升厭氧降解率與產氣率的關鍵技術研究與機理研究,為我國污泥高級厭氧消化研究提供支撐。 提出適用于我國低有機質污泥泥質特性的高溫水熱強化預處理技術,突破高溫水熱對污泥強化水解的作用機制與最佳反應條件,技術成果形成成套化裝備,并在示范工程中得到應用轉化與運行優化;突破高含固污泥高級厭氧消化的物質強化轉化關鍵技術,對含固率、溫控、攪拌等重要參數進行優化開發,技術成果在示范工程中得到應用轉化與運行優化。1.目標及意義 1)提出適應于我國低有機質污泥泥質特征的污泥高溫水熱強化預處理技術,并與高含固污泥厭氧消化關鍵技術相耦合,形成基于高溫水熱強化的高含固污泥高級厭氧消化技術,開發具有完全自主知識產權的技術,并實現技術成果的在長沙污泥厭氧消化工程中的大規模產業化應用; 闡明在污泥厭氧消化新技術中有機質在固-液-氣相變體系中的物質流特征,基于有機質的定向轉化,進一步對污泥高級厭氧消化新技術進行優化開發,進一步提升甲烷產率和降解率,為污泥厭氧消化的效率提升提供技術支撐。基于對污泥厭氧消化過程的物質流和微生物特征的研究,在技術層面,從“易降解物質定向轉化”、“難降解單元分質活化”和“微生物分相調控”三方面入手,開發強化物質轉化的水熱、生物酸化等預處理新技術,確定關鍵技術單元組成、關鍵技術參數和條件;在工藝層面,從強化固相溶解-液相高速甲烷化入手,開發高效厭氧消化工藝流程,開發適用于我國高含固污泥物料特點的厭氧消化技術與裝備,提出可靠的攪拌和保溫方案以及反應器構造等關鍵設計參數,在此基礎上,形成高含固污泥熱水解-厭氧消化集成技術,并進行工程示范;進一步提高污泥高含固厭氧消化工藝的物質轉化效率與資源化利用水平。1)預期的經濟效益 熱水解預處理-高含固協同厭氧消化技術可有效提高污泥厭氧消化處理能力,增強污泥產期效率,降低污泥處理處置能耗。工程效益可望達到1億元以上。2)預期的社會效益 熱水解預處理-高含固協同厭氧消化技術可有效提高污泥厭氧消化處理能力,增強對污泥的處理處置能力,有效緩解污泥處理處置壓力,進一步提高污泥高含固厭氧消化工藝的物質轉化效率與資源化利用水平。
同濟大學
2021-04-11