近日， 由中铁四局承接、上海市政总院设计的乌兰巴托中央污水处理厂惊艳出圈！外交部长王毅亲自出席启动仪式，罕见地为一座污水处理厂站台。

这排面，直接拉满！它到底凭什么？

据悉，这座污水处理厂是蒙古规模最大、技术最先进的污水处理设施。总投资接近18亿元，总占地面积达17.8万平方米，设计日处理能力25万立方米，能集中收集并处理乌兰巴托全市的生活污水和工业废水，服务蒙古国将近一半的人口。

但真正让这座污水厂脱颖而出的，不是它“块头大”，而是它在污水污泥资源化利用上玩出了新高度。

据当地媒体报道，乌兰巴托中央污水厂创新应用“污泥厌氧消化技术”——把处理过程中产生的沼气用来发电，并回收余热形成一套能源综合利用系统，整体能源自给率超过30%，一年能省下约70亿到80亿图格里克的电力成本。

污泥厌氧消化技术，凭什么是“主角”？

环保水圈了解到，由于当地产业结构的特殊性，这座污水厂进水中有相当大比例的畜牧、皮革加工等难处理工业废水，进水浓度大约是咱们国内北方城市污水浓度的2倍。

正是冲着这一特点，项目在污泥资源化处置上特别采用了“浓缩+厌氧消化+离心脱水”一体化先进工艺，还配套建了4座单体容积1.4万立方米的中温厌氧反应器。

等系统稳定运行后，每天能产生大约3.4万立方米沼气，通过沼气发电系统转化成清洁电能，日均发电量可达2兆瓦。发电产生的余热也没浪费，同步回收后用来给消化罐等核心设备保温，长期运营的能耗和成本都大幅削减。

其实，污泥厌氧消化在国际上已经不是新鲜事了，欧美等地应用率已达60%左右。

咱们国内目前用得还不多，但随着“碳达峰碳中和”战略一步步落地，这项技术在减碳和资源回收上的优势越来越藏不住，注定会成为实现污泥“减量化、资源化、无害化、稳定化”处理的重要路径。

按照消化池内的污泥温度来划分，污泥厌氧消化大体有三种形式：常温、中温和高温。其中，中温消化是目前最主流的方式。三种形式，具体对比来看：

1、常温污泥厌氧消化的特点

常温污泥厌氧消化是不加热的消化池，工作温度低于10℃，消化时间超过100天。最典型的就是双层沉淀池，主要用于初次沉淀污泥的稳定。

因为常温厌氧消化池没有加热设备，所以操作简单，适合小型污水厂。不过，一旦操作不当，很容易走向酸性发酵。

2、中温污泥厌氧消化的特点

中温污泥消化温度区间在30~37℃，实际工作时温度波动最好不超过1~2℃。因为污泥自身温度通常低于这个要求，所以得提前对污泥加热。

大型污水处理厂的污泥厌氧消化一般采用中温消化，主要目标是让污泥稳定下来，顺带还能减少污泥量、改善脱水性能，以及收获沼气这份“能量副产品”。

3、高温污泥厌氧消化的特点

高温污泥厌氧消化的工作温度在50~55℃，优点是消化池容积可以小一些，污泥稳定化的同时还能消毒，对寄生虫卵的杀灭率能到90%以上，中温消化的杀灭率就相对低一些。

缺点也很明显：

一是对温度变化特别敏感，后置浓缩或脱水产生的污泥水里，有机物和氮、磷含量高，会增加污水处理负荷；

二是加热污泥特别费热量，差不多是中温消化的两倍，消化池和管道的保温费用也更高，所以只有在卫生要求特别严，或者想多产沼气时才会考虑；

三是从实践看，高温消化过程中有机酸含量很高，消化出来的污泥异味很重，脱水也更困难。

想用好厌氧消化技术，这些参数得盯紧

需要特别指出的是，根据原理，这项技术非常“挑泥”———有机质含量较高的污泥更适合使用污泥厌氧消化技术。

我们看到不少盲目建设的案例：一些投资不菲的厌氧消化工程，连自家泥质都没摸透，就直接照搬国外技术，运行效果自然好不了。要知道，我国城镇污水厂污泥的特色是，有机质含量低（20%～60%）、含沙量高、产量大，且C/N较低。

所以，不管是在设计厌氧消化技术前，还是污水厂运行过程中，一定要给污泥做全面的、系统的“体检”。

一、摸清污泥主要成分

1、污泥中有机物的组分

城市污水厂污泥的有机物主要是蛋白质、脂肪和碳水化合物三类，有机质含量越高，沼气产出就越多。

各成分占比会直接影响到产气量、甲烷含量和分解速度，大致关系是这样的：

油脂单位重量有机物的产气量为1.25m3/kg，产气成分68%CH4

蛋白质单位重量有机物的产气量为0.7m3/kg，产气成分71%CH4

碳水化合物单位重量有机物的产气量为0.79m3/kg，产气成分50%CH4

2、污泥的脂肪酸总碱度及有机氮含量

进行污泥厌氧消化处理时，为了保证系统的正常运行，得让消化系统中的脂肪酸、总碱度控制在一定范围内，保证系统有足够的缓冲能力和合适的碳氮比。一旦系统平衡被打破时，可以进行适当的调整。

二、弄清污泥性质参数

1、含水率和有机物含量

这两个指标是评价污泥特征的核心，在污泥厌氧消化处理与处置中尤为关键。通常颗粒越小、有机物含量越高，污泥的含水率也越高。

2、污泥的灼烧减量和灼烧残量

灼烧减量GV和灼烧残量GR是在污泥消化过程中使用的重要参数。

消化不好的污泥，GV一般在55%~70%，消化一般的污泥，GV一般在55%~60%；消化好的污泥，GV一般在45%~55%；消化非常好的污泥，GV则在30%~45%。

3、污泥的pH值

pH值是反映污泥消化过程是否正常的重要信号。处于酸性发酵阶段的污泥，pH值一般为5.0~6.0，轻度偏酸；处于碱性发酵阶段的污泥，pH值一般为7.0~8.0，中性轻度偏碱。

如果原污泥的pH值低于5.0，是否向消化池中投配污泥就要慎重考虑了。

如果消化后的污泥pH值低于7.0，一般意味着消化过程受到了破坏。

如果消化后的污泥pH值在7～7.8之间波动，则符合中温厌氧消化要求

如果消化池内pH值较高时，氨-铵平衡会朝生成氨的方向走，氨多了就会抑制甲烷菌生长，使消化过程受到破坏。

4、污泥有机酸含量

有机酸是厌氧消化的中间产物，是判断消化过程是否正常的“晴雨表”。一旦消化池里的有机酸含量突然超过正常范围（1000～2500ml/L），大概率是有机物负荷过高，或者甲烷菌遭到了破坏，比如中毒。

值得一提的是，用有机酸含量来评判消化过程，比用pH值（因为碱度会“打掩护”）或沼气产量更直接、更有效。

5、污泥颗粒组成

污泥里细颗粒含量偏高时，砂子在池底越积越多，消化池有效容积就会降低，处理量减少，设备磨损加重，检修频率也跟着升高。

含渣量过高还常常堵住排泥管和排气管，导致池内压力升高，一旦冲破顶部安全阀，夹带污泥从水封道外溢，不光严重污染设备，还会造成大量沼气泄漏。这也是不少污水厂发生火灾爆炸事故的根源，安全隐患极大。

关于污泥厌氧消化，问得最多的两个问题

Q1、厌氧消化池的池型怎么选？哪种最好？

确定中温厌氧消化池的池型时，有这么几个要求得掂量清楚：

1、池体表面积尽量小，理想形状是球体，能减少热损失；
2、混合搅拌需要的能量尽可能小，理想形状是细高的柱体；
3、为避免污泥沉积和方便排泥，池底理想形状是锥形；
4、为避免池内污泥表面结成浮渣盖，污泥表面积要尽量小，池盖理想形状也是锥形；
5、造价尽可能低。

综合以上因素，中温厌氧消化池常见三种形式：

第一种外形像油罐，池底是平底或缓坡锥底，池体是圆柱体，顶盖是球体。

这里得多说一句，据一些同行反映，这种形式运行中的问题不少：细砂容易在池底沉积，一般三到五年就得放空清理一次；污泥表面积大，容易结浮渣盖，清除起来又耗能又费时费力；池内死角多；散热面积也大。

第二种是传统形式，池底锥形、池体圆柱、顶盖锥形或球形。第三种是卵形消化池，外形像蛋，从运行和施工角度看都比较理想。

结合咱们国家目前的施工水平和污水厂运行经验，柱形消化池在施工和运行上都比较成熟，尤其是建筑滑模技术在大型构筑物上的应用，让施工成本下降、质量提升，是现阶段更务实的选择。

Q2、消化池里产生的泡沫怎么消除？

厌氧系统在启动培养阶段，很容易出现泡沫积累，严重时大量泡沫会从池顶水封等安全装置处喷涌而出。原因大致有三点：

原因1、厌氧环境恶化，有机酸积聚
碱性厌氧稳定过程中，稳定性下降会导致有机酸升高。碰上生污泥负荷过高、运行故障、受到抑制或中毒等情况，消化过程会转向“酸性发酵”，污泥中形成大量难降解的黏性物，气泡陷在里面释放不出来，就越积越多成了泡沫。

原因2、启动阶段产气处理不当
消化池启动时会产生富含二氧化碳的气体。如果这时池内搅拌不均匀或气体来不及释放，大量CO2和污泥搅在一起，就会形成大量泡沫。这类泡沫往往来得很突然，还伴随系统强烈发酵。

原因3、特定物质诱发
污泥里含有蛋白质或没完全分解的表面活性剂时，会进一步催化和促进泡沫大量产生。

应对泡沫问题，首先可以降低消化池液面高度，慢慢打开浮渣阀门，根据需要向下排泥，让浮渣和泡沫流出消化池，尽量把污泥液面调低。这样泡沫上方的空间变大，就能避免泡沫窜入排气管。

除了降液面，针对“消化过程转为酸性发酵”，还可以降低负荷、保持温度稳定、做好循环搅拌，以及往浓缩池里加石灰等措施。

当然，具体还得对症下药，比如：

如果池内已经形成较厚的浮泥层，必须破坏并清除掉。可以用高压水枪把浮泥层冲成碎块，再打开浮渣门排走。

如果消化池变酸性是因为底部沉积了大量砂粒，那就采用污泥底部循环，排泥也从底部排，机械搅拌用正转方式。

如果在启动阶段就已经出现大量泡沫，消化过程停滞并转为酸性发酵，这时可以暂停往消化池进生污泥，等状况稳定后再按比例逐步投加。

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