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1 成果簡介利用水源熱泵實現(xiàn)污水廠出水中低品位熱能的回收， 并為污泥高溫或中溫厭氧消化供應熱源。污水處理廠產生的污泥經機械濃縮至含固率 12%以上，經過 60℃水解后進入厭氧反應器進行高溫厭氧消化，生成沼氣（見圖 1）。沼氣經收集后用于烘干污泥。消化后的污泥通過機械脫水、干化等一系列過程后獲得干化污泥，可用作優(yōu)質肥料原料或覆蓋土。該方法及系統(tǒng)可以顯著實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化和減量化，為污泥后續(xù)的減量化和資源化處置提供基礎，污水廠內部水、熱、能的優(yōu)化配置，污水廠整體能耗降低 20%以上，而整體投資也比傳統(tǒng) 的污泥消化+干化節(jié)省 20%以上。 圖 1 工藝流程圖2 應用說明工藝采用了污水源熱泵和高固污泥厭氧消化技術，涉及了清華大學的 5 項專利技術。傳統(tǒng)污泥消化（含固率 3-5%） +干化工藝相比，它的優(yōu)點是：消化污泥濃度高，反應器體積可以縮短 40%以上；耗熱量減少 40%以上；有機物降解率較高；適合處理有機物含量較低的污泥；處理后污泥的衛(wèi)生條件好；操作簡便，易控制。研究是在 863 課題和科技支撐項目的資助下完成，歷史 6 年。目前在我國南方的污水廠已經完成中試（ 圖 2）。中試系統(tǒng)實際運行取得的主要參數(shù)如下： 進泥 VSS/SS=0.57，停留時間 28d，進泥含固率 12%時，污泥的平均 VSS 去除率達到48.2%；若將所產沼氣用于污泥干化，可獲得含水率 55%的污泥。  圖 2 建成的中試系統(tǒng)3 應用說明有機物含量 40%以上的污泥以及相似有機物料的厭氧消化。4 效益分析系統(tǒng)投資（熱泵+污泥消化+干化）大約為 18 萬元/噸污泥（ 80%含水率），運行費 110元/噸污泥（ 80%含水率）左右。5 合作方式技術轉讓或者聯(lián)合推廣。

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(xié)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(yōu)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(shù)進行優(yōu)化開發(fā)，技術成果在示范工程中得到應用轉化與運行優(yōu)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(fā)具有完全自主知識產權的技術，并實現(xiàn)技術成果的在長沙污泥厭氧消化工程中的大規(guī)模產業(yè)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(yōu)化開發(fā)，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(fā)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(shù)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(fā)高效厭氧消化工藝流程，開發(fā)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(shù)，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(xié)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(xié)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。

演示性能： 一個完整的混合生物反應的適應 作為性能標準的COD（化學需氧量）和MLSS（污泥濃度）的測量 確立需氧生物過程的化學計量學和動力學 氣/液 質量傳遞 停留時間分布 可以100%按比例擴大到工業(yè)要求 研究以下條件下對廢水質量的影響： 流入底層濃度 （加載速率）液體流速和反應器體積 （停留時間）空氣流速溫度PH穩(wěn)定度營養(yǎng)缺乏 描述： 該設備包括一個安裝在真空成型塑料底座上的10L反應器皿，一個液體進料泵，空氣供給以及監(jiān)視和控制處理過程的儀表。反應堆得圓柱形內壁由多孔塑料材質組成，讓水進入外部環(huán)狀的出口腔室，從而保留暫被擱置的固溶體。這種設計可以在不轉移安放適當足夠的固溶體進行外部重復循環(huán)（一個總所周知的實驗問題）的情況下，對需氧處理過程的關鍵特征進行研究。 這個多孔襯墊可以移走清洗，Armfield提供一個備件。 在一個直流馬達驅動的蠕動泵作用下，廢水從一個落地式的進料缸（不提供）中泵入反應器皿中。轉速和流速可以通過10分位的電位計準確設定。泵通過透明的蓋子將物料泵至反應容器內。通過一個小型壓縮機，空氣以可測量的等級被供應，通過一個蜘蛛臂分配器進入反應堆底部，此設計用來防止堵塞，并且在攪拌和反應過程中可以產生充分的氣泡。通過一個與反應器皿外部環(huán)狀腔室相連的可調溢出裝置，反應堆中的液位維持在固定值5-10L，在重力作用下，排出物進入落地式產品缸（不提供）。 通過一個可改變反應器皿內浸入加熱器能量的三端控制器可以將溫度維持在一恒定值。可以選擇環(huán)境溫度到35℃間的任何溫度，最好的條件是比當日實驗室最高溫度高幾度。 包括溶解氧探針和PH探針。 反應容器蓋子包括一個氣體排放口，便于對氣體取樣進行隨后的分析。   技術規(guī)格：  進料泵：24VDC，蠕動的，0-30rpm（相當于0-40L/天）  氣壓縮機: 240V/120V，0-3L/Min（STP）  反應器皿：最大容量10L  PH測量儀: 范圍：0—14  溶解氧測量儀: 范圍：0-100%飽和度；分辨率：2%  反應加熱器：鋼化玻璃，電沉浸加熱 200W  溫度：3端PID，最大設定溫度為35℃ 訂購規(guī)格：  一個10L臺式需氧反應堆，蠕動進料泵，空氣壓縮機以及溫度控制系統(tǒng)。   包括溶解氧探針和PH探針以及測量儀表。  反應堆包含一個在蓋子和底座間用密封圈固定的柱形多孔襯墊，此襯墊可以拆解清洗和更換。   當處理過的水通過多孔襯墊滲入外部的環(huán)狀出口腔室時，擱置的固溶體保留在反應器皿中。   通過一個可調節(jié)的溢出裝置，反應堆液位可以維持在恒定位置。   這種消化儀，操作安全，可周期性的再生產。   該設備與內部的排水渠道一起澆鑄安裝在塑料底座上，此種設計可以處理溢出和清洗用水。 電力供應： W11-A：220V/240V/單相/50HZ W11-B ：120V/單相/60HZ W11-G ：220V/240V/單相/60HZ   水供應 ： 最初的盛滿和實驗室排放   可選備件： CW-16-冷卻水循環(huán)。 用于模擬低環(huán)境溫度條件。   必要備件：（Armfield不提供） 落地式的塑料進料缸和產品缸，容量為30-50L。   尺寸： 高： 500mm 寬： 1000mm 長： 500mm   運輸規(guī)格：體積： 0.5立方米 毛重： 40公斤

產品描述： 厭氧消化儀包括2個5L的向上填充層反應堆，每個反應堆帶有進料速度和溫度控制設施，可以進行穩(wěn)定，連續(xù)的操作。在過程周期內達到每天7L。 兩個反應堆可以順序操作或平行操作。兩個反應堆間有一個緩沖缸，在順序操作過程中當?shù)诙€反應堆低流速時，緩沖缸可以排除來自第一個反應堆的多余流量。通過標準化的蠕動泵設置和控制流向反應堆的流速。每個反應堆的溫度由包裹在其外面的電加熱墊子控制。每個反應堆內的溫度分布維持在±0.5℃。反應堆溫度可以在環(huán)境溫度至55℃間各自設定任一要求值。 從每個反應堆中排出的氣體進入測體積的標準收集容器中，通過排水量測量。不變的密封裝置確保反應堆中氣體的壓力在整個測量過程中保持恒定不變。在運行過程中，收集的氣體能被消耗完，收集缸內重新注滿水，不會破壞液體的密封。液體和氣體的取樣點位于圍繞反應堆的所有策略點上。在處理過程的管道工程中，單通閥和液體密封虹吸管保證了每個反應堆在恒定的體積條件下工作，不會有空氣進入或因意外的虹吸活動產生的危險。 該設備安裝在一個有著完整排水渠道的真空成型塑料底座上，能處理溢出液體和清洗液的排放。 技術規(guī)格： 反應堆：兩個一樣的反應堆，額定容量5L，填充容量4L，直徑150mm 高250mm。 反應物料：25mm直徑的生物顆粒。 溫度控制：針對每個反應堆：200W帶有來自反應堆內的溫度傳感器的PID控制加熱套，可在環(huán)境溫度至55℃間設定溫度值，加熱套通過一個設置在85℃的斷流器進行恒溫保護。 進料泵：兩個一樣的蠕動泵,使用電位計調節(jié)泵速，提供3種不同直徑的管子，1.6mm、3.2 mm和4mm，流速在0.2—5.8L/天。 氣體收集缸：兩個一樣的0-5L收集缸，帶有標尺刻度。   過程研究： 廣泛來講，厭氧過程可以劃分為兩個不同階段，（1）多數(shù)分子類物質水解為乙酸；（2）乙酸轉換為甲烷和二氧化碳。兩個階段的處理過程通過順序操作這兩個反應堆被驗證，第一階段從最基質產生揮發(fā)性酸——發(fā)酵酸，第二階段將揮發(fā)性酸轉換為甲烷和二氧化碳——甲烷的產生過程。 此外，兩階段過程的以下基本不同之處可以被驗證： 1、與產生乙酸過程相比，甲烷的產生水平要低。 2、與產生甲烷過程相比，產生乙酸排出的化學需氧量低。   分類規(guī)格： 一個進行廢水處理研究的臺式厭氧消化儀。 配備有2個5L填充層，向上流的反應堆。 每個反應堆都有氣體取樣和收集裝置。 反應堆可以順序或同時操作，使用可變速的蠕動泵。 每個反應堆的進料速度可以準確獨立的控制，使用200W的加熱套可以將溫度設定在環(huán)境溫度和55℃間的任一值。 控制恒溫的斷流器可設置到110℃。 一份描述測試和實際操作的詳細說明書，包含了已證明可行物料（合成廢水）的詳情。 工業(yè)測試性能： 廢水處理的研究，包括硬粒，凈化中碳和生物氣的平衡（COD/BOD） 決定性的最佳操作溫度，進料速度和比例 觀察PH值的影響和流入營養(yǎng)物的濃度 過程穩(wěn)定性的研究 控制動力學的檢測 100%按比例擴展至工業(yè)要求 實際測試演示： 一個厭氧反應堆的準備，加溫和適應 驗證厭氧消化的多階段性質 保證碳平衡 研究以下因素對凈化性能的影響： 液壓裝載 進料比例 溫度 養(yǎng)分缺乏 流入強度 電力供應： W8-A：220-240v/1ph/50HZ@5A W8-B：120v/1ph/60HZ@10A W8-G：220v/1ph/60HZ@5A   必備附件： Armfield不提供 標準落地式的30-50L塑料進料和產 品缸。 PH測量儀   可選附件： 不提供 在大多數(shù)水質量實驗室擁有的對PH、 BOD、COD、堿性、揮發(fā)酸的總數(shù) 和擱置的懸浮體的分析設備。   尺寸： 高度：760mm 寬度：1000mm 長度：500mm   運輸規(guī)格： 體積：1.0立方米 毛重：150公斤

本發(fā)明提供了一種含濕污泥增氧燃燒方法，具體為：向燃燒器內通入直流的一次風以及從旋流的二次風，噴油點火燃燒；待燃燒穩(wěn)定后通入富氧空氣形成富氧氣氛繼續(xù)燃燒；將含濕污泥霧化后通入燃燒器，通入污泥的同時逐漸增加富氧空氣流量，完成污泥燃燒。本發(fā)明提供了實現(xiàn)所述方法的裝置，包括污泥燃燒器、污泥霧化器和點火油槍，污泥燃燒器的端部中心處設有污泥噴嘴，以污泥噴嘴為中心由內向外依次設有富氧空氣噴嘴、一次風噴嘴、二次風噴嘴；污泥霧化器安裝于污泥噴嘴的出口處；點火油槍安裝于污泥燃燒器內壁。本發(fā)明通過富氧氣氛下的含濕污泥直接燃燒，著火穩(wěn)定，燃燒高效，克服了現(xiàn)有常規(guī)污泥焚燒方法中污泥干燥過程中能耗大、工藝復雜的缺點，具有良好的節(jié)能環(huán)保效應。

1 成果簡介本項目在研發(fā)過程中得到了教育部留學人員歸國基金、教育部博士點基金、自然科學基金、國家科技支撐計劃的部分支持，經過主持單位和協(xié)作單位的聯(lián)合攻關，經過 8 年的時間研究完成的。通過實驗室小試，開發(fā)出可將污泥停留時間和水力停留時間分離的新型多孔微生物載體，研究了好氧-厭氧耦合污泥減量化的機理。采用設計的新型載體構建了中試裝置，進行現(xiàn)場中試和實際應用，取得了一系列突破性的進展和成果，并成功的將該項目應用在生活污水、河道污水和工業(yè)廢水的治理中，在項目研究過程中共申請國家發(fā)明專利 6 項（其中5 項已授權），實用新型 1 項，發(fā)表論文 30 余篇，翻譯教材 2 部。 該項目在實施過程中，主要取得如下幾個方面的技術突破： （ 1）研究了好氧-厭氧耦合體系在處理廢水的同時對污泥減量化的作用機理，開發(fā)出好氧-厭氧多次反復耦合原位污泥減量技術。 （ 2）對多孔載體的結構及對剩余污泥的截流效果進行了全面研究。設計了一種空隙率高、對污泥截流效果好的多孔載體。 （ 3）開發(fā)出以天然高分子為助凝劑的鐵鹽混凝除磷技術。 （ 4）實現(xiàn)了該技術的實際推廣應用，分別應用于處理城市生活污水、農村的生活污水、工業(yè)廢水和河道污染治理中。在高碑店污水處理廠進行的運行兩年的 103/d 的中試實驗結果表明，運行效果穩(wěn)定，在水力停留時間為 12h 時，出水 COD 保持在 60mg/L 以下，出水 SS 在 30mg/L以下，兩年不需要排泥。在廣東肇慶處理 5m3/d 的高濃度發(fā)酵制藥廢水（ COD 2000~3000 mg/L），運行近一年的實驗結果表明，在水力停留時間為 27h 時，出水 COD 保持在 100 mg/L 以下，出水 SS 在 50mg/L 以下。 在以上中試試驗研究的基礎上，我們將該技術推廣應用于青島即墨市兩個社會主義新農村的生活污水處理（日處理量 150~180 噸），上海浦東區(qū)金家村農村生活污水處理（適于不同地理特點的 170 套反應器，服務人口 2120 人），佛山市石角涌河道截污工程（日處理量 1000~3000噸）和河北威遠生物化工有限公司的農藥廢水處理項目（日處理量 780 噸）。應用結果表明該技術可以有效地去除廢水中的有機物及氮，同時實現(xiàn)原污泥減量化，而且對于用常規(guī)方法不能去除的有機物（如苯、苯酚等）也可以有效地去除。新型多孔微生物載體技術在污水處理過程中不需要對剩余污泥進行處理，運行管理簡單，運行成本低，具有廣闊的應用前景。2 技術指標生活污水經過處理后達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 GB18918-2002》一級B 排放標準；處理生活污水的過程中剩余污泥減量 60~75%；處理河道污水的過程中剩余污泥減量 70~85%；多孔微生物載體的使用壽命在 10 年以上；工業(yè)污水由于種類較多，排放標準不一，需要根據(jù)具體的情況進行確定。3 應用說明本技術主要是應用于新建或者現(xiàn)有污水處理廠污泥減量、廢水處理方面。該技術利用多孔載體和定點曝氣技術，在反應器中實現(xiàn)了沿載體軸向、反應器水流和高度方向的多層次好氧-厭氧反復耦合環(huán)境，從而在同一個反應器中實現(xiàn)好氧-厭氧微生物反應的耦合。實驗室采用人工廢水的小試研究結果表明，該類耦合體系的 COD 去除率大于 90%，而與傳統(tǒng)廢水處理工藝相比，剩余污泥的產率可以減少 90%以上。 對該類耦合體系實現(xiàn)污泥減量的機理研究表明，好氧區(qū)增殖的污泥進入下游的厭氧區(qū)后發(fā)生死亡溶解釋放出胞內蛋白質等組分，進一步被降解成小分子物質，這些物質流入下游好氧區(qū)被污泥再次利用，強化了污泥的隱性增殖；而微型動物的穩(wěn)定存在強化了捕食效應。整個過程伴隨著 CO2、 N2 的釋放，使得進水中有機物以氣體形式脫離體系，從而實現(xiàn)了廢水的凈化處理和剩余污泥的原位減量。 為了進一步將污泥停留時間和水力停留時間分離以實現(xiàn)污泥減量效果，本研究設計開發(fā)了新型的多孔微生物載體。采用設計的新型載體構建了中試裝置，進行現(xiàn)場中試和實際應用，取得了一系列突破性的進展和成果，驗證了新型載體的實際應用效果，并進而成功地將該技術應用在生活污水、河道污水和工業(yè)廢水的治理中，在處理生活污水的過程中可以使污泥減量 60~75%，處理河道污水的過程中可以使污泥減量 70~85%。4 效益分析城市污水處理廠污泥安全處置工作有其艱巨性和復雜性，特別對于污水處理規(guī)模較小，污泥厭氧發(fā)酵無法實施的地方，污泥減量化污水處理技術的應用將成為必要的選擇。通過該技術的實施，可以大量的減少剩余污泥的產量，減少填埋用地，節(jié)約土地資源，避免了對環(huán)境的二次污染。同時，由于污水處理廠對污泥處理量的減少，運行費用隨之降低，而且運行管理簡單，對促進我國水處理事業(yè)的發(fā)展有積極的影響。 該技術既可以用于生活污水的處理也可以用于工業(yè)廢水的處理，適用范圍比較廣，而且在處理污水的同時可以大量的減少剩余污泥的產量。不僅可以減少污水處理設備的投資，而且可以節(jié)省運行費用， 適于中小規(guī)模的生活污水處理及有機工業(yè)污水處理。5 合作方式技術轉讓或合作開發(fā)。

本實用新型公開了一種好氧污泥快速顆粒化的裝置，屬于環(huán)保設備領域。本實用新型通過對顆粒污泥培養(yǎng)裝置內部結構進行水力優(yōu)化，使水流能夠在曝氣作用下進行內外循環(huán)，反應器軸向上能夠形成較穩(wěn)定的循環(huán)流，提供良好的DO、底物傳質及泥水混合的水力條件，促使氣液充分混合和規(guī)則流動，有利于好氧顆粒污泥的快速形成。同時，本實用新型對水力死角進行了優(yōu)化設計，使污泥無法在裝置底部沉積，能夠最大限度參與反應循環(huán)。

所謂厭氧消化是指在無氧氣條件下，利用厭氧微生物的作用，有控制地使廢物中可生物降解的有機物分解，轉化為二氧化碳、甲烷和許多穩(wěn)定物質的生物化學過程。該領域最常見的就是CSTR工藝，即連續(xù)攪拌反應器系統(tǒng)（Continuous stirred tank reactor），其原理是在一個密閉罐體內完成料液的發(fā)酵、沼氣產生的過程。反應器內安裝有攪拌裝置，使發(fā)酵原料和微生物處于完全混合狀態(tài)。投料方式采用恒溫連續(xù)投料或半連續(xù)投料運行。新進入的原料由于攪拌作用很快與反應器內的全部發(fā)酵液菌種混合，使發(fā)酵底物濃度始終保持相對較低狀態(tài)。

1、參照人體解剖標本及國內外經典權威教材及圖譜制作，如人衛(wèi)出版社丁文龍主編的《系統(tǒng)解剖學》、人衛(wèi)出版社南京醫(yī)學院主編的《人體解剖學圖譜》、江蘇科學技術出版社姜同喻編著的《連續(xù)層次解剖圖譜》、山東科學技術出版社丁自海主譯《格式解剖學》、廣東科技出版社胡耀民主編的《人體解剖學標本彩色圖譜》等，造型自然準確、顏色自然，滿足教學需要；