基于污水源热泵的污泥高温厌氧消化系统实验研究_田磊

文章编号:1005-0930(2011)05-0792-007中图分类号:TK09文献标识码:Adoi:10．3969/j．issn．1005-0930．2011．05．012收稿日期:2010-04-30;修订日期:2011-01-06基金项目:国家自然科学基金(No．50976060);国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07313-002);973计划(2010CB227305)作者简介:田磊(1986—)，男，博士研究生．Tel:010-62787613，E-mail:mxsl@mail．tsinghua．edu．cn基于污水源热泵的污泥高温厌氧消化系统实验研究田磊1，史琳1，吴静2，赵鹏娟2，施汉昌2(1．清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室，北京100084;2．清华大学环境模拟与污染控制国家重点实验室，北京100084)摘要:将污水源热泵应用到污泥高温厌氧消化流程，搭建了一套可同时实现污水热能资源化、污泥化学能资源化的实验系统．实验系统中，污水源热泵以污水处理厂二级出水为热源回收其中废热，所产出60℃—70℃中温热能供给热需求约为50℃的污泥高温厌氧消化工艺;高温厌氧消化工艺可快速、有效去除污泥中有机污染物，并产出清洁型能源沼气，而沼气可进一步用于污水处理工艺．实验系统设计了配备板式换热器的间接式污水源热泵系统、加热与维温分立的分块化污泥供热系统，提出了与污泥高温厌氧消化反应需热特性相匹配的热泵分段变工况控制策略．结果显示污水源热泵在供热水温50℃—70℃区间内稳定工作，可为高温厌氧消化提供连续、稳定热环境;供热系统负荷分配均匀，可保持高温厌氧反应器内±1℃温差;污泥水力停留时间5．5d时，挥发性悬浮固体降解率为52．2%，产气率平均为12．4m3/m3污泥(96%含水率)．同时进一步利用实测数据分析了二级出水水温及水质对系统运行效率及稳定性的影响．关键词:热泵;二级出水;污泥;高温厌氧消化城市污水处理厂是污水资源、污泥资源的集中地，将污水热能回用与污泥资源化利用在污水厂内就地结合是实现资源优化配置、综合利用的有效途径．对污泥进行厌氧消化是目前国际上最为常用的污泥资源化、稳定化方法，实现污泥处置的同时产出沼气，其中高温消化卫生条件好、消化时间短、消化池的容积小，但高温消化耗能多，目前所需热能大部分是利用沼气、煤或天然气等燃烧供给．通过