绿创生态李玉鸿：污泥湿式氧化技术及工程案例
来源：中国水网 整理：徐冰冰
随着污水处理行业的蓬勃发展，污水的伴生物污泥的处置消纳问题一直困扰着整个行业。从减量化到资源化，行业内一直在探索破解污泥瓶颈的创新之路。
如何解决污水处理提质增效的“最后一公里”问题？9月18日，在“2020(第十二届)上海水业热点论坛”上，北京绿创生态科技有限公司技术总监李玉鸿阐述了基于污泥部分湿式氧化技术的典型工程。
李玉鸿
污泥湿式氧化技术2019年被生态环境部评为全国十二大重点关键工程之一，北京市政府采购首台套重大装备，具备自主产权的国内第一条智能高速资源化污泥处理处置成套装备。
李玉鸿介绍，污泥在经过湿式氧化处理后，有两个产物。一个是固相产物，为板框泥饼，初始含水率≤40%，质量为原污泥的20%，放置后含水率最低可以小于20%，质量可减少至12%。处置方向为包装物原料、营养土回归土地。一个是液相产物 ，为板框分离水，可作为碳源返回污水处理厂用于替代外碳源，从而达到降低污水处理厂氮排放效果。处置方向为传统反硝化碳源。
固相产物可以作为生物质纸板和包装物原料，添加量为10-30%，降低包装物30%成本，符合《94-62-EC包装及包装废弃物指令》、GB/T 16716.4-2018《包装与环境》标准。制成的包装物强度要高于原来使用的再生纸强度为添加物的强度，且能满足欧盟包装物标准。
污水厂的污泥是365天均产生的，包装物也是365天需要生产的，因此，在处置上更有安全保障。
固相产物作为营养土改良土壤或制有机肥还可直接作为腐殖土使用，也可以作为高档有机肥的原料;产物满足农用标准NY525-2011《有机肥料》蔬菜、大田、果树等农业种植。利用湿式氧化技术可使污泥的重金属萃取脱除，满足土地安全要求。
液相产物可作为污水厂反硝化段内碳源使用，用于降低污水氮排放。其液相C/N≈11，B / C ≈ 0.4，湿式氧化可控制反应条件使其液相主要成分为VFA，并使VFA中乙酸最大化。
我国污水厂进水碳氮比低于国际平均水平，造成污水厂反硝化需要增加外碳源(乙酸钠等)来实现污水处理的脱氮效果。近年来通过雨污分流、河道整治等外向手段努力使污水厂的进水COD值有所增加，但工程巨大且周期长，资金需求也难以保证，而同时污泥中的有机质又以污染物的形式向外排出碳。因此，不妨在解决进水碳源的同时眼睛向内看，使污泥中的有机质转化为碳源供污水厂使用，湿式氧化可以通过控制反应条件实现污泥中的有机质部分转化为乙酸，部分转化为二氧化碳供热，变污染排放为资源利用，一举两得。
李玉鸿分析，部分污泥湿式氧化法其技术原理同污泥焚烧同属污泥氧化处理的方式，污泥焚烧属于干式氧化，污泥湿式氧化是液相氧化，由于液相氧化不需要污泥中水分的蒸发，因此其能耗更低，无需烟囱，无飞灰的处理问题。
“污泥湿式氧化法的反应方程式和污泥焚烧一样，有机物加上氧气生成二氧化碳和水。
HiROS全称为“High-rate Recovery of Organic Solid Waste”，即“有机固废高速资源化”。以蛋白质、脂肪、纤维素等易降解组分为核心处理对象，去除污泥主要污染物质。粗纤维和不溶腐植酸在固相产品中被保留下来。该技术为连续处理过程，非蓄批式处理，可有效解决能源的直接利用，无需转换热交换形态。
HiROS污泥处理
在污泥湿式氧化处理中，病毒、病菌、寄生虫等可完全灭活，重金属可有效去除，不产生臭气。固相产品质量相当于原污泥12%:性质稳定，适宜作纸制品填料。液相可作为反硝化碳源用于替代外碳源，降低出水氮浓度。
在新建或改造污水厂时，由于湿式氧化为液相氧化过程，因此在污水厂中可替代原污水厂的污泥脱水工段，污泥经浓缩后仍以液态形式经管道直接输送至湿式氧化污泥处理装置处理，无需污泥的二次运输，装置密闭，无废气处理问题，产物被利用。总结为16个字：原位处理、日产日清、过程清洁、固碳还源。
该装置的污泥特点称为“三源二保”，即：通过特有的泥-泥换热技术，使污泥氧化的放热过程产生的热 “能源”直接将用于加热进入系统的冷泥用于湿式氧化反应，可将污泥氧化处理过程能耗为零或最低;通过湿式氧化的处理的污泥以包装物原料的“资源”形式实现固相处置的;液相直接返回反硝化段作为内“碳源”使用， 降低氮排放，达到提标增效的意义;湿式氧化污泥处理无需另行配置废气处理系统，“保证”了现场的环境，其整体的清洁处理技术，“保障”了整体链条过程的生态。
HiROS装置为成套装备，工程占地小，建设周期短。单位污泥处理能力占地约10-20平米，100t/d处理能力最大占地1000m2。厂房可为钢结构或水泥框架结构。
运行装置属于集中控制，控制端由监管方掌握，整个系统是DCS控制，它的进料、出料、运行情况的数据都可以实时上传，可上传作为上端监管部门的时时数据查询。
污泥处理过程的控制
工艺流程配置
李玉鸿分析，污泥处理过程的控制，重点在氧化反应器及泥-泥换热技术，其工艺配置图如上图所示。整个系统简洁，由三个主单元组成(浆化、湿式氧化、固液分离)。
当然，任何设备、任何技术都有它的难点和问题点，湿式氧化在污泥处理设计及运行中应注意以下几点：
一、腐蚀性：液相产生一部分的有机酸，液相呈酸性，会有腐蚀性问题，装置在设计时应充分考虑它的腐蚀性问题。
二、结垢问题：液相会有结垢，运行中要有阻垢结构设计及配置独立除垢系统。
三、运行保障：关键动力传动设备应为一用一备设计。避免停机故障。
南口污水处理厂污泥处置工程
进泥及处理后产物平行检测数据
李玉鸿介绍了HiROS技术的实际工程案例。南口污水处理厂污泥处置工程是政府批准立项项目，2019年6月验收投入运行。污水处理厂内原位于原脱水机房旁，占地面积仅800m2，污泥处置技术为HiROS 部分湿式氧化法，设计规模100t/d(含水率 80%)。设计处理污泥来自南口、马池口、阳坊三个污水处理厂，预留重金属处理单元位置。
李玉鸿介绍，HiROS技术属于污泥热处理技术类，对病源菌灭活率可达100%，可实现对污泥中残留抗生素的完全分解。处理过程无需添加任何药剂，重金属的脱除率都在60%~80%。污泥湿式氧化渣产量为原泥的12%(质量)，可用作制作包装物。重金属脱除可选择配置。
HiROS技术充分利用污泥中的有机质氧化的放热反应，实现了污泥处理过程的自持反应，无需消耗化石能源，经济可行。HiROS技术属固炭清洁技术，无臭味处理问题，亦无需配置烟囱。处理过程全程在全密闭进行，实现了污泥处理现场的清洁文明生产。
“污泥处置的痛点在城市，实现处理的清洁文明、处置最终消纳在城市，消纳在污水处理厂，这是我们开发这一套技术的初衷。”目前该技术的污泥处理成本在100~200元。随着技术的换代，我们将使其污泥的处理成本低于100元，并在未来通过资源利用实现污泥处理的成本为“零”。
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编辑 |郭香莲、赵利伟
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