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基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术

针对我国污泥高含砂、高含固等特点，对我国低有机质污泥尤其是高含固（TS>10%）污泥高级厌氧消化技术路线领域开展研究，从厌氧消化的可行性、物质流特征、微生物种群及强化调控、热/碱强化水解预处理技术、污泥/餐厨协同消化技术等方面，特别是加强在污泥厌氧消化体系中物质流转化机制的研究工作，突破针对我国低有机质污泥提升厌氧降解率与产气率的关键技术研究与机理研究，为我国污泥高级厌氧消化研究提供支撑。提出适用于我国低有机质污泥泥质特性的高温水热强化预处理技术，突破高温水热对污泥强化水解的作用机制与最佳反应条件，技术成果形成成套化装备，并在示范工程中得到应用转化与运行优化；突破高含固污泥高级厌氧消化的物质强化转化关键技术，对含固率、温控、搅拌等重要参数进行优化开发，技术成果在示范工程中得到应用转化与运行优化。1.目标及意义 1）提出适应于我国低有机质污泥泥质特征的污泥高温水热强化预处理技术，并与高含固污泥厌氧消化关键技术相耦合，形成基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术，开发具有完全自主知识产权的技术，并实现技术成果的在长沙污泥厌氧消化工程中的大规模产业化应用；阐明在污泥厌氧消化新技术中有机质在固-液-气相变体系中的物质流特征，基于有机质的定向转化，进一步对污泥高级厌氧消化新技术进行优化开发，进一步提升甲烷产率和降解率，为污泥厌氧消化的效率提升提供技术支撑。基于对污泥厌氧消化过程的物质流和微生物特征的研究，在技术层面，从“易降解物质定向转化”、“难降解单元分质活化”和“微生物分相调控”三方面入手，开发强化物质转化的水热、生物酸化等预处理新技术，确定关键技术单元组成、关键技术参数和条件；在工艺层面，从强化固相溶解-液相高速甲烷化入手，开发高效厌氧消化工艺流程，开发适用于我国高含固污泥物料特点的厌氧消化技术与装备，提出可靠的搅拌和保温方案以及反应器构造等关键设计参数，在此基础上，形成高含固污泥热水解-厌氧消化集成技术，并进行工程示范；进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。1）预期的经济效益热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力，增强污泥产期效率，降低污泥处理处置能耗。工程效益可望达到1亿元以上。2）预期的社会效益热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力，增强对污泥的处理处置能力，有效缓解污泥处理处置压力，进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。

同济大学 2021-04-11