2016年度国内污泥处置市场简介
2016年度国内污泥处置市场简介
一、目前污泥状况和处置情况的介绍
根据国家《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》，到2015年，省会城市污泥无害化处理处置率达到80%，其他设市城市达到70%，县城及重点镇达到30%。新建污泥处理处置规模518万吨（干泥）/年，计划投资347亿元。
截至2014年3月底，全国市县累计建成市政污水处理厂3622座，污水处理能力约
1.53亿立方米/日。截止2012年底，工业污水处理量为1.44亿吨/日。按照经验核算，
市政水处理每年可产生2792万吨湿污泥，工业水处理，每年可产生2635万吨湿污泥。
截至2013年底，污泥处理处置设施建设规模已完成43.4%。按照目前的和污水处理规模和不同技术路线的平均成本（后文详细列出），每年污泥处置市场空间约33亿元，未
103亿市场空间。
目前全国各地的污泥处理设施尚不健全，已建成设施的处理水平良莠不齐。部分地区直接对污泥进行脱水干化后堆肥或填埋，尚未对污染物、病原体和重金属进行处理，不仅可能造成巨大的生态污染破坏隐患，还可能在运输填埋过程中发生爆炸等事故。因此，假设对污泥采取无害化处理方式，根据目前平均市场价格和污水排放量，未来将产生600亿的污泥处置设施建设投资。
二、目前污泥特点及各地区污泥处置的标准
1、城市污泥特点
城市污水污泥的成分复杂, 由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体, 含有水分、难降解的有机物、重金属、盐类以及少量的病原微生物和寄生虫等，其颗粒半径为10-6～10-9m。
城市污泥中水分以以下方式存在：
①自由水。不受颗粒影响的水，约占70％，是污泥机械脱水的主要对象。
②毛细水。存在污泥颗粒间的毛细管中，约占20%，是高性能脱水机械的脱水对象。
③表面粘附水。粘附于颗粒或细胞表面的水。
④内部水。存在于污泥颗粒内部(包括细胞内的水)。
中国城市污水厂污泥的成分特点如表1-1所示。污泥中重金属含量主要取决于工业废水排入污水处理厂的情况。中国污水中工业废水比重大, 故污水厂初沉及二沉污泥重金属含量较高, 某些重金属含量严重超标。
表1-1 中国城市污水厂污泥的成分特点
成分特点
1 脂肪、碳水化合物脂肪含量低(约20%),VSS、碳水化合物(淀粉、糖类、纤维)
含量高(高于50%)
2 污泥的C/N比污泥的含氮量高,一般在3%左右,污泥的C/N比维持在10%～
20%的范围内
3 pH值和酸碱度污泥的pH值和总碱度基本在正常的范围内,pH值在6.5到
7.0之间,总碱度在16mg/L～26mg/L之间
4 重金属离子重金属离子含量较高
5 肥分污泥中富含的氮磷钾是农作物必需的肥料成分,有机腐殖质
初次沉淀污泥含33%,消化污泥含35%,腐殖污泥含47%,是良
好的土壤改良剂
6 污泥的热值污泥含有大量的有机物和一定量的纤维木质素,脱水后的污
泥发热量约为836kJ/Kg,具有较高的热值,在一定含水率下
可以自持燃烧
2、绝大部分地区要求含水率60%以内，填埋处置；
广州、大理等地区要求40%以内，填埋处置；
3、污泥处理的目标
城市污水厂污泥处理与处置的目标是“减量化、稳定化、无害化、资源化”。一个整体的污泥处理方案应包括污泥处理与污泥后端处置两个阶段：污泥处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程；污泥后端处置是指对处理后的污泥进行消纳和再循环利用的过程。为有效、彻底解决污泥的环境污染问题,应该将“无害化”作为污泥处理的重点目标,把“资源化”作为污泥后端处置的最终目标，通过技术开发将大量的废物变为可用物质,对污泥进行综合利用,取得良好的经济效益和环保效益。
（1）减量化
城市污水处理厂的污泥减量化就是通过采用过程减量化的方法减小污泥体积,以降低污泥处理及最终处置的费用。污泥减量化通常分为质量的减少和过程减量,质量减少的方法主要是通过稳定和焚烧,污泥体积减小的方法主要是通过污泥浓缩、污泥脱水两个步骤来实现,过程减量可通过超声波技术、臭氧法、膜生物反应器、生物捕食、微生物强化、代谢解偶联及氯化法等方法实现。
（2）稳定化
污泥稳定化是降解污泥中的有机物质,进一步减少污泥含水量,杀灭污泥中的细菌、病原体,消除臭味,使污泥中的各种成分处于相对稳定状态的一个过程。需要采用生物好氧或厌氧消化工艺,或添加化学药剂等方法,使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物,进一步消解污泥中的有机成分,避免在污泥的最终处置过程中造成二次污染。
（3）无害化
污泥无害化处理的目的是采用适当的工程技术去除、分解或者固定污泥中的有毒、有害物质(如有机有害物质、重金属)及消毒杀菌,使处理后的污泥在最终处置中不会对环境造成冲击,防止意想不到的污染物在不同介质之间的转移,更具有安全性和可持续性,不会对环境造成危害。
（4）资源化
污泥的特点和性质决定了污泥的根本出路是资源化。资源化是指在处理污泥的同时,回收其中的氮磷钾等有用物质或回收能源,达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。污泥资源化的特征是:环境效益高、生产成本低、生产效益高、能耗低。
三、目前污泥市场主要技术工艺
1.1填埋、堆肥、干化焚烧、厌氧消化、干化干馏
脱水环节成本在150元~200元/吨，运输成本在50元~80元/吨，填埋成本在100元~180元/吨，合计
成本在300元~460元/吨左右。
好氧发酵做堆肥需要掺木屑、秸秆等物质，并通过通风补气完成，因此需要耗电。这种方式成本在200
元~250元/吨，产生的肥料往往送给林业部门。
分为独立干化焚烧以及协同焚烧处置。
独立干化焚烧
企业形成自循环体系，需要补充外界热源和能源，如煤、天然气等。在上海地区，独立干化焚烧成本
在500元/吨，如果在其他需要进口能源的省市，成本甚至可能达到800元/吨。
协同焚烧处置
电厂协同处置成本在300元~400元/吨左右，但由于电厂本身效益较好，因而协同处置积极性不强。
水泥厂协同处置在200元~300元/吨左右。
垃圾焚烧厂协同处置成本在300元~400元/吨左右。三种方式平均下来协同处置全成本在320元/吨左右。
要求污泥有机物含量高。厌氧消化后的污泥仍需进行脱水处理和处置。安全系数较低。需前端热水解
提高产气率。运营管理复杂，投资和运行成本略高，仅适合大中型污水厂。沼气发电不经济，作CNG后端
相对复杂。厌氧消化直接运行成本约60元~120元/吨污泥（含水率80%，不包括浓缩和脱水）。
要求污泥有机物含量高，前置须脱水干化，含水率达到60%再进入干馏系统。利用有机物产生的甲烷、
焦油等返回干化、干馏设备，并辅助一部分外界可燃气体。投资成本约35万/吨，运行成本在300-400元。
适合对于污泥处置要求严格地区且资金情况良好地区，实现厂区内处置，不外运，不产生二次污染。
一、隔膜板框压滤脱水
隔膜板框压滤脱水技术是将高压隔膜压滤机应用于城市污泥高效脱水，利用过滤板、橡塑弹性体隔膜滤板和特种滤布组成的可变滤室隔膜压榨过滤单元，在油缸压紧滤板的条件下，
用进料泵压力对污泥进行首次脱水，并在进料结束后，采用可变滤室隔膜压榨技术对首次脱水后污泥进行二次压榨脱水，使污泥含水率达到40～58％，达到城市污泥显著减量化和稳定化，并可直接进行无害化和资源化后续处置目的，是城市污泥机械脱水技术的重大突破。
1、工作原理
板框压滤机是用于固液分离的工业装备，属于通用机械的分离机械类别。板框压滤机（见图2-1）主要由五个部分组成：机架、滤板、滤布、液压系统和控制系统。滤板作为板框压滤机的主要部件，从结构上看，先后经历了板框式、厢式、可变滤室隔膜压榨式三阶段的发展；而从材料上看，从最早的木质到各种金属，再到现在最常用的增强聚丙烯。可变滤室隔膜压滤机滤板有三种形式：橡胶隔膜滤板、组装式聚丙烯隔膜滤板、一体式可变滤室高压隔膜滤板。
图2-1 板框压滤机构造示意图
隔膜式板框压滤机在进泥后，添加一定的调节剂，使污泥破壁脱水，利用隔膜压榨泵往压滤机隔膜板中注入高压水，利用隔膜张力对污泥进行强力挤压脱水。滤液透过滤布排出，固体物质被滤布阻隔，形成含水率较低的干物质。
图2-2板框压滤机工作流程示意图
隔膜式板框压滤机的工作流程主要分为５个步骤（图2-2）：进料过滤—反吹—隔膜压
榨—拉板卸料—水洗。其中，水洗步骤不是每个流程都运行，而是根据压滤机实际工作情况决定。一般情况下，压滤机正常工作７-15天后进行１次水洗。
（1）进料过滤
物料进入板框压滤机，进料压力使滤液穿过滤布，固体被滤布截留形成滤饼。随着过滤的进行，过滤压力持续升高，滤室逐渐被滤饼填满，进料压力达到最高值（约为 1.2MPa），并长时间保持不变。因进料污泥含水率有差异，进料时间一般控制在1.5～２小时，污泥进料由高、低压污泥螺杆泵进行。
（2）反吹
每个完整的工作流程中反吹需进行２次。第１次，污泥进料完成后进行空气反吹，可提高滤饼含固率，同时防止中心管堵塞；第2次，压榨完成后，运行压缩空气系统，对压滤机中心进泥管中的残留污泥及膜腔内的滤液进行反吹洗，反吹污泥通过压滤机一端设置的DN100反吹污泥管回流至调理池中。两次空气反吹的过程均只需要5～10秒即可完成。值得注意的是：因反吹的瞬时风压较大，且时间较短，条件允许的情况下反吹污泥管可各自单独接入污泥调理池中，这样能有效避免某台压滤机反吹时影响其他压滤机正常工作。
（3）隔膜压榨
关闭进料气动球阀，向隔膜板内注入高压水，最高水压２MPa，一般保持在1.5～1.8 MPa。利用隔膜张力对污泥进行强力挤压脱水，一般隔膜压榨时间保持在1.5小时左右。压榨水通过管道回流至压榨水箱，压榨滤液水透过滤布排出，固体物质被滤布阻隔，污泥含固率进一步提高。
（4）拉板卸料
当压榨完成后，进入卸料工序：首先，压紧板后退，至限位开关停止，拉板器前行取板，取到后拉板至卸料空间中间位置时，限位开关感应到滤板侧面的感应件，传送信号至PLC，气缸击打部分前移，至滤板正上方时停止，振打气缸下移，气缸端部的振打头迅速击打滤布支撑机构的顶端并快速回收上移，从而快速压缩、放开滤布撑持机构的压缩弹簧，使滤布在支撑机构的带动下产生振动，辅助卸下滤饼，整个卸泥过程维持在1.5小时左右。
（5）水洗
压滤机在运行一段时间后，滤布会被堵塞，影响过滤效果。正常情况下，压滤机每工作7～15天需要进行１次水洗，由水洗泵供给水源。每台压滤机单次清洗周期为20～30分钟，此过程由设备自带的高压水洗架完成，水洗过程全部自动控制。
2、工艺特点
①成功地将可变滤室隔膜压榨专利技术应用于城市污水处理厂的污泥脱水，专用可变滤室滤板采用增强聚丙烯衬板和橡塑弹性体膜片整体熔焊结构，具有优良的耐化学性、抗疲劳性能，可承受高温、高压。
②可变滤室滤板双面可鼓起的隔膜片采用模压一次成型技术，其过滤流道为等距凸点呈散射状分布，显著增加膜片强度及鼓起行程，提高过滤速度，并可有效防止滤液残留。
③由于采用可变滤室隔膜压榨技术，提高了过滤效率，过滤周期可以缩短到120分钟以内。
④由于采用可变滤室隔膜压榨技术，脱水污泥含水率可以达到40%～58%，使城市污泥脱水突破含水率60%障碍线。
⑤可采用曲张振打滤布卸泥机构，其吊杆采用专用带连接，两吊杆之间的间距和滤布斜角度可以通过专用带长度来调节，滤布更换拆装方便实用，显著提高卸饼速度和滤饼卸净率，降低滤布清洗频率。
图2-3 曲张振打滤布卸饼机构
⑥配置自动滤布清洗机构，可实现滤布全覆盖高压冲洗，冲洗彻底，过滤性能再生快。
⑦全自动或手动切换。从压滤机压紧滤板—自动保压—自动进料泵阀启停－自动压榨泵阀启停—自动空气吹扫—自动回程—自动拉板卸饼（带滤饼输送）—再自动进入下一个循环，实现准连续作业。
⑧更安全的防护系统。a.压滤机控制柜上设有紧急停车按钮；b.压滤机控制柜上设有声光报警装置，一旦出现故障，在出现故障部位的指示灯立即从运行时的绿灯转为故障指示灯，同时蜂鸣发出呼叫，电柜自动切断电流，设备暂停运行；c.压滤机旁设有随机控制拉板系统
的启停；d.另外设有安全光幕，当人靠近压滤机时，拉板系统暂停运行，以防止出现意外人身事故。
3、优劣分析
随着全球能源消耗的激增，各行各业对压滤机脱水率要求也越来越高。最低的滤饼含水率意味着最低的有效成分流失、最低的滤饼干燥能耗、最低的滤饼运输费用、最低的环境污染处理负担，其中一体式可变滤室高压隔膜滤板由于具有耐高温高压、防腐及密封性能好、滤饼脱水率高、洗涤均匀彻底、脱水速度快等优点，成为今后物料深度脱水的主流形式。
高压隔膜压滤机成功地将可变滤室隔膜压榨技术应用于城市污泥的高效脱水，利用过滤板、隔膜板和滤布组成的可变滤室过滤单元，在油缸压紧滤板的条件下，用进料泵压力对物料进行固液分离，并在进料结束后，采用隔膜压榨技术对滤饼进行压榨，显著提高压滤机的脱水效率，节能减排效果明显。高压隔膜压滤机具有过滤速度快、自动化程度高、性能稳定、操作方便、滤板耐高温高压、防腐及密封性能好、滤饼脱水率高、洗涤均匀彻底、滤板无毒等优点。
传统的机械脱水设备如带式压滤机、卧螺离心机和普通板框压滤机等只能将污泥脱水至含水率80％左右，而含水80％的污泥仍呈流态——流塑态，力学性能极差，抗压强度低于20kPa。污泥含水率在 60％～65％之间时呈粘浆状，水分子被一层胶体包裹，这个区域称之为污泥的“粘胶相区”，是污泥脱水最难的阶段。60％以下含水率的污泥为固态，不产生渗滤液，可直接进填埋场。突破污泥的“粘胶相区”使污泥有较好的分散性，为污泥无害化处置和资源化利用奠定了基础。
深圳海创的污泥处理技术，是综合利用了物理-化学机理和动力学原理等同作用的原理，将污泥在常温、常压下先进行改性处理，使污泥改性脱水剂破坏污泥的胶态结构，改变有机胶体物质的亲水性，减少泥水间的亲和力，改善污泥的浓缩性能和脱水性能。污泥经过改性后，原污泥中的部分间隙水、毛细结合水与污泥颗粒分离，再利用特种机械脱水设备，使污泥的含水率从80%左右可以降低到40 %以下半干化、稳定化状态，改性脱水后含水率40%泥饼特性：不吸水、不溶于水，不会再原还成为泥状。含水率40 %以下半干化污泥可以为污泥的后续处理和利用提供了更为有利的条件，可以直接进行填埋、焚烧处置及各种工艺资源利用，干泥饼还可以作为制砖、水泥和建筑板材的辅料，增加经济效益。
4、应用案例
案例一：无锡市芦村污水处理厂四期污泥处理项目
芦村污水处理厂四期工程产生的剩余污泥首先通过重力浓缩将污泥含水率由99.2％降至68％，可使污泥初步减容，体积减小为原来的40％，减小后续调理的难度。然后将其与太湖新城污水处理厂含水率为80％的脱水污泥按照10:1的体积比用泵提升至调理池中。每次调理的量为供１台压滤机使用的量（共110立方米污泥，相当于4吨绝干污泥）。
污泥调理是污泥进入隔膜式板框压滤机前很重要的一步。通过对污泥加入絮凝剂和助凝剂进行调理，提高了污泥pH，有效地改善了污泥脱水性能，减小水与污泥固体颗粒的结合力，加速污泥脱水。设计投加３种药剂，分别为：无机絮凝剂———聚氯化铝（PAC）、有机絮凝剂———聚丙烯酰胺（PAM）、助凝剂———生石灰（CaO）。
本项目于2012年8月底正式投产运行，初运行期间，调理每台压滤机的泥量（相当于绝干污泥4吨的量，折算成污水量约为4万立方米）需投加10％PAC溶液1.2立方米、PAM22千克、CaO 200千克。通过对药剂费、电耗、运输费用的分析，得出每吨污泥深度脱水处理成本，如表2-1所示。
表2-1 污泥深度脱水处理成本
注：10％PAC药液500元／立方米，CaO 350元／吨，PAM3.5万元／吨。
若以污水处理量计算运行成本，则处理每立方米污水需要耗费110.85×1‰（污水产泥分数）＝0.111（元）。运行成本略高于传统的带式脱水机0.096元／立方米（脱水后泥饼含水率80％）。与其他类似污泥深度处理工程的运行成本0.108元／立方米、0.135元／立方米比较，运行成本处在比较合理的范围内。
案例二：厦门水务集团中环污水处理有限公司应用案例
图2-4 厦门水务集团中环污水处理有限公司隔膜压榨设备厦门水务集团中环污水处理有限公司由于采用了隔膜压榨技术，降低了滤饼含水率。一般滤饼含水率在 50%～58%之间，滤饼较硬，呈块状（见图2-4），不需干化处理，可以直接填埋、焚烧、制砖和作绿化肥料等，显著减少污泥堆放场地，大幅节约运输费用，提高土地使用效率，实现了循环经济；滤饼含水率显著降低，被滤饼带走的水分明显减少，过滤后的水可以做中水回用，节约了宝贵的水资源。
高压隔膜压滤机具有过滤速度快、自动化程度高、性能稳定、操作方便、滤板耐高温高压、防腐及密封性能好、滤饼脱水率高、洗涤均匀彻底等优点，是城市污泥深度脱水设备的
理想选择。
图2-5 成块状的脱水污泥
图2-6 成块状的脱水污泥
图2-7 成块状的脱水污泥
图 2-8 脱水滤液
二、污泥热水解技术
1、工作原理
热水解技术（THP）是污泥经高压蒸汽预处理，溶解污泥中的胶体物质，破碎细胞物质，水解大分子物质，使污泥性质发生相应的变化。在高温条件下,菌胶团表面的微生物和其代谢产物等有机质溶解,包裹在其中的固体颗粒与有机质相脱离,挥发性固体挥发,易分解的有机物分解成二氧化碳、甲烷等气体和挥发性的醇或酸逸出,使污泥的间隙水和毛细管水释放出来,污泥的脱水性能得以改善，工作原理图如图2-9所示。
图2-9 热水解技术的原理示意图
热水解技术也会改善污泥的厌氧消化性能。脂肪类、蛋白质、糖类等有机物被分解为脂肪酸、氨基酸、寡糖、单糖等,有的甚至被分解为甲烷、二氧化碳、氨气等,这些小分子有机物更容易被微生物利用和分解,提高了厌氧消化的效率，COD的去除率可达60%,大大减少了污泥的体积。有机物分解产生的挥发性有机酸可作为反硝化的碳源，硝化和反硝化同时进行，且用挥发性有机酸作为碳源时反硝化速率比单纯用甲醇作碳源时更快,氮的去除率更高。
温度、处理时间、压力和添加化学药剂都能影响热水解处理效果,可以用固体颗粒的浓度、固体颗粒的溶解速度常数、挥发性有机酸的产量来反映处理效果。温度应控制在几十度到二百度之间,一般温度越高处理效果越好,VDS(挥发性溶解固体)的浓度随温度的升高而变大,VSS(挥发性悬浮固体)的浓度随温度的升高而降低,这是由于VSS不断溶解成VDS造成的。在100℃以上时,有机物分解基本完全,VFA(挥发性脂肪酸)产量基本稳定。各种热水解脱水方法的处理时间不等,几十秒或一个小时都可,VDS的浓度随处理时间的延长而变大,VSS的
浓度随处理时间的延长变化不很明显,VFA在SCOD(沉降性COD)中的比率并不随温度处理时间的延长而增加,在15分钟时有机物完全分解,VFA/SCOD达最大值,以后有部分VFA挥发,VFA/SCOD反而降低,最后基本稳定,一般随着处理时间的延长,处理效果趋优。
由于高压会使设备成本增加,且有安全隐患,现在多采用常压条件。投加酸或者碱等化学药剂能加速水解,降低反应温度,但强烈腐蚀设备,成本也较高,所以现在也多不使用药剂。
2、工艺特点
热水解的工艺流程主要包括混匀预热，水解反应和泄压闪蒸三个步骤，流程图如图2-10。污泥首先经过离心脱水机或压滤机进行脱水到含固率到14%-18%，用泵输送到搅拌罐中进行混匀预热，预热后的污泥约为100℃。然后污泥输送到主反应罐中，用热蒸汽对反应罐中的污泥进行加热加压，达到温度为180℃左右，压力约为10bar时反应约30分钟，经热水解
反应能够溶解污泥中的胶体物质降低粘度，并且将复杂的有机物水解为易于生物降解的简单有机化合物。最后一步为泄压闪蒸，利用反应罐中的压力和闪蒸罐中的压力差，将污泥输送到闪蒸罐中闪蒸，将闪蒸罐中产生的蒸气回送到搅拌罐中与新污泥混匀加热，实现热回收降低能耗。
原污泥经脱水
11bar的高压蒸汽
图2-10 热水解的工艺流程图
热水解污泥处理技术特点简单归纳为以下几点：
（1）热水解破碎污泥中的细胞物质，释放细胞内的非自由水而改善污泥的脱水性能。
（2）热水解能够溶解污泥中一部分固体有机物，能够一定程度上减少干污泥量。
（3）热水解能够将大分子物质水解为易生物降解的小分子物质，处理后的水解液中含有丰富的C1～C5的挥发性脂肪酸，提高污泥的厌氧消化性能，缩短厌氧消化的停留时间，增加生物气产量。
（4）热水解杀灭污泥中的病菌等有害微生物，初步实现污泥的无害化。
3、优劣分析
污泥热水解具有很多优点，首先提高了污泥的脱水性; 由于高温灭菌抑制了消化器中泡沫的形成; 提高了生物气产量，并且污泥热水解后消化液可以作为反硝化碳源，发酵产氢等资源化利用。
当然污泥热水解也存在一些缺点，首先产生的气体气味难闻，水解液浓度高，燃烧时会产生有害物质，处理费用较高，运行管理复杂。但是随着技术的发展和研究的深入，污泥热水解所面临的难题会逐步解决，优势会越来越明显，污泥热水解开发潜力巨大。
传统热处理的缺陷如处理温度较高，一般在200℃～250℃，造成能耗较大，臭气排放问题，高浓度的水解液处理困难，腐蚀性及运行中易堵塞等导致热处理逐渐被淘汰，而热水解克服了传统热处理的缺点而得到广泛应用，热水解与传统热处理的对表见表2-2。
表2-2 热水解与传统热处理的对比
传统热处理存在的问题热水解的优势
需在高压条件下用泵输送污泥利用压力差输送污泥，不需要泵
热交换器易堵塞蒸汽直接加热，解决热交换器的易堵塞
机械零件易受腐蚀很少的可活动部件，用高质量的材质，无腐蚀问题含难降解的高COD的上清液
处理困难
水解后的污泥直接厌氧消化，无上清液处理问题
设备损耗严重，尤其是阀门能耗高两步降压实现设备损耗降到最低
回用蒸汽预热污泥，实现回收余热，降低能耗
臭气问题封闭无臭气问题
4、应用案例
目前，世界上已有20多个大小规模的使用热水解的工程实例，且现在都运行良好，说明热水解技术已是一项成熟的工艺技术。热水解的工程实例主要分为三类：在污泥处理厂新建工程中的应用；在污泥升级改造工程中的应用；在大型工程中的应用。
（1）热水解在污泥处理厂新建工程中的应用
热水解应用的第一个工程实例是丹麦Fredericia污水处理厂新建的工程，从1995建成运行到现在已成功运行15年以上，目前仍能正常运行，事实证明热水解工艺是一种成熟、稳定的工艺。此工程处理规模为2650吨DS/年，由于污泥量的增加，2005年处理规模增加到3600吨DS/年，污泥的处理流程图如图3，1997年到2000年污泥处理系统的数据见表2-3。
热水解+厌氧消化段污泥处理系统2000年的运行数据见图2-12。污泥中TS的去除率仍可到达40%以上，产气量约为106m3/年，甲烷占70%以上，厌氧消化后的污泥经脱水后含固率达35%以上。
水处理设施
图2-11污泥处理流程图
表2-3 热水解+厌氧消化新建处理系统稳定运行4年的数据
指标1997 1998 1999 2000
处理量（吨DS/年）2711 2709 2781 2942
DS降解率（%）44 41 40 40
产气量（m3）9.41×105 1.01×106 1.01×106 1.08×106
沼气的百分比（%）70 73 72 72
图2-12 热水解+厌氧消化段污泥处理系统2000年的运行数据（2）热水解在污泥处理厂改造中的应用
热水解设计简单、应用灵活，不仅可以用于新建的污泥处理厂，还可以用于原有污泥处理厂的升级改造，目前用于升级改造并成功运行的工程实例很多。而Fredericia污水处理
厂是第一个将新建的热水解与原有的厌氧消化污泥处理系统成功组合的工程实例，原有的污泥处理系统是污泥浓缩后进行厌氧消化，厌氧消化系统的处理能力为4000吨DS/年，由于污泥处理量的增加，需要处理的污泥量为8000吨DS/年，在无需新建厌氧消化处理设施的基础上，新加了处理规模为8000吨DS/年的热水解预处理系统的改造不但能够增加了污泥的处理系统的处理能力，还改善了污泥的处理效果，改造前后污泥处理的比较如表2-4。热水解污泥处理前后的污泥形态如图2-13。
表2-4 改造前后的污泥处理比较
指标改造前改造后
污泥待处理量（TDS/年）7745 7745
污泥处理量（TCOD/年）9891 9891
是否新建厌氧消化是否
厌氧消化的污泥浓度4% 9%
停留时间（天）13 17
COD去除率30% 62%
产气量（m3/年）1560740 3188528
厌氧消化残渣量（TDS/年）5591 3994
脱水后的含固率24% 30%
（a）原污泥（b）热水解处理后污泥
图2-13 热水解污泥处理前后的污泥形态
（3）热水解在大型污泥处理工程中的应用
热水解的大型污泥处理工程实例也已有很多，如某污水处理厂的污水处理规模为97.6万m3/d，需要处理的污泥量为36000吨DS/年，2002年污新建了热水解处理系统，处理后的污泥进行厌氧消化在进行脱水和干化。由于污泥量的增加导致污泥的脱水能力降低，加了
热水解的改造后脱水干燥能力提升了50%，所需的厌氧消化容积减小，厌氧消化罐的负荷为6kgVS/m3/d，VS的降解率到达60%，每天产气量为45000m3。污泥厌氧消化产生的沼气进行发电，系统的能量图如图2-14。改造后的工艺优点为：（1）处理效率高；（2）节约传统消化罐1/2-1/3的体积；（3）所需的干燥器容积减少一半；（4）消化脱水后的污泥达欧洲
热损失1.6%
图2-14污泥处理系统的能量图
三、厌氧消化技术
污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化。污泥经厌氧消化后，体积大大减少，脱水性能大大提高，可实现污泥的减量化和稳定化；污泥在消化过程中，产生的甲烷菌具有很强的抗菌作用，可杀死大部分病原菌以及其它有害微生物，使污泥卫生化。同时，污泥厌氧消化产生大量的清洁能源--沼气，可用作锅炉燃料、直接驱动鼓风机、沼气发电提供污水处理厂的部分用电量、沼气提纯并网、沼气提纯用作汽车燃料等。
1、工作原理
厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。消化过程中可回收能源，但消化后的污泥含水率较高，仍需进一步脱水。污泥厌氧消化，即污泥中的有机物在无氧的条件下被厌氧菌群最终分解成甲烷和CO2的过程，是一个极其复杂的过程。一般分为三个阶段，每一反应阶段都以某类细菌为主，其产物供下一阶段的细菌利用。厌氧降解过程的化学、生物化学和微生物学相发复杂，但是可以综合三阶段理论：
图2-15 厌氧消化三阶段理论
第一阶段在水解和发酵细菌的作用下，使碳水化合物、蛋白质和脂肪水解与发酵，转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2及氢等；第二阶段在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、CO2和乙酸等；第三阶段，通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用下，一组把氢和CO2转化为甲烷，另一组对乙酸脱羧产生甲烷。
2、工艺特点
目前，比较广泛采用的厌氧消化工艺主要分为三类：标准消化法、快速厌氧消化法和两级厌氧消化法。
标准消化法又称为一级消化，生污泥在1天内从2-3个入口分批（2-3次）加入池内，随着分解的进行逐渐分为明显的三层，自上而下依次为浮渣层、分离液层和污泥层。分离液通常返回到废水处理厂入口，容易造成废水综合处理效率降低。
快速厌氧消化法与标准消化法的区别是池内装有搅拌装置，混合均匀，操作性好，可以解决池内沉淀问题，广泛使用。
两级厌氧消化法利用第二个消化池对厌氧消化过的污泥进行浓缩，同时可产生一部分气体，进一步杀灭细菌，使总的出污泥减少。在实际的市场运行中，两相消化并没有表现优越性，系统需要更多的投资，以及运行维护也更复杂。
污泥消化池在运行时应注意的事项归纳起来有两点：
一是污泥初期投入时，应防止污泥消化后产生的甲烷与残余大气的混合气体进入爆炸区域界限之内。二是应防止污泥单方面进行酸发酵或CO2积累，引起PH值过分降低。
3、优劣分析
(1）满足污泥“四化”处理的要求
稳定化：通过厌氧消化，将污泥中挥发份降解；减量化：通过厌氧消化，绝干重减量
30～40%；通过深度脱水，总量减量60～75%；无害化：厌氧消化能够杀灭绝大多数的病菌和蛔虫卵；资源化：厌氧消化产生的沼气能够用以供热、发电等。 (2）符合低碳经济的发展方向。通过厌氧消化处理，回收污泥、粪便及其他有机废弃物中的生物质能，贯彻了可持续发展理念；为生态城市（Eco-City)、宜居城市的持续发展提供支撑和保障；减排的二氧化碳可进行碳交易，形成碳汇。
(3）为区域内的其他有机物处理提供了高效的厌氧处理基地。在欧洲，尤其是德国，厌氧消化用于污泥处理、有机垃圾处理、餐厨垃圾处理已有三、四十年的历史，随着城市的发展，厌氧消化装置将成为城市基础设施的一部分。
4、应用案例
（1）大连东泰夏家河污泥处理厂
大连东泰夏家河污泥处理厂项目采用BOT的建设方式，通过政府公开招标确定由大连东泰产业废弃物处理有限公司中标。项目规划占地面积4.11公顷，一期征地2.47公顷，建设规模为日处理市政污泥600吨，项目总投资约15000万元，运行费用为130-150元/吨（含水率80%），每日水耗为：中水约400吨、自来水70吨，每日电耗为15000-18000千瓦时。项目以处理市政污泥为主，同时可处理工业污水处理产生的类似污泥、餐饮垃圾、厨余垃圾、过期食品、粪便残渣、果蔬垃圾、屠宰及肉类加工行业产生的废物以及可生物降解的其它有机废物。
采用厌氧消化/工业化生物制气的处理工艺，将大连市中心城区污水处理厂产生的脱水污泥进行集中化的厌氧消化处理。沼气经提纯处理后，可日供天然气16500立方米，将解决4万户居民的用气或一些工业用户的生产用气，相当于再建一个5万立方米/日的焦炉煤气厂，每年将节约优质焦碳3750余吨，并减少7000万立方米废气以及11万吨废水的排放；项目每年还将生产6万吨腐殖土，可作为园林绿化营养土或填埋场覆盖土；同时该项目达产后，每年可减排甲烷气体近4700吨，相当于每年减排温室气体二氧化碳10万吨，国家发改委已于2010年3月10日批准本项目为CDM项目。
（2）青岛市麦岛污水处理厂污泥处理处置工程
青岛市麦岛污水处理厂采用中温厌氧消化处理，是山东省污泥资源化综合利用的标志性项目,充分利用污泥消化产生的沼气。该项目设置2座一级中温厌氧消化池，单池有效容积为12700立方米，处理来自初沉池、反冲洗沉淀池的污泥和除油沉砂池的油脂，池内保持温度35±2℃，污泥停留时间20天。污泥消化产生的沼气首先用于四台500KVA沼气发电机，发电机发电经变压后并网，能满足厂内66%的用电，发电过程中产生的热水为消化池供热及厂房