1 成果简介利用水源热泵实现污水厂出水中低品位热能的回收， 并为污泥高温或中温厌氧消化供应热源。污水处理厂产生的污泥经机械浓缩至含固率 12%以上，经过 60℃水解后进入厌氧反应器进行高温厌氧消化，生成沼气（见图 1）。沼气经收集后用于烘干污泥。消化后的污泥通过机械脱水、干化等一系列过程后获得干化污泥，可用作优质肥料原料或覆盖土。该方法及系统可以显著实现污泥的稳定化和减量化，为污泥后续的减量化和资源化处置提供基础，污水厂内部水、热、能的优化配置，污水厂整体能耗降低 20%以上，而整体投资也比传统 的污泥消化+干化节省 20%以上。 图 1 工艺流程图2 应用说明工艺采用了污水源热泵和高固污泥厌氧消化技术，涉及了清华大学的 5 项专利技术。传统污泥消化（含固率 3-5%） +干化工艺相比，它的优点是：消化污泥浓度高，反应器体积可以缩短 40%以上；耗热量减少 40%以上；有机物降解率较高；适合处理有机物含量较低的污泥；处理后污泥的卫生条件好；操作简便，易控制。研究是在 863 课题和科技支撑项目的资助下完成，历史 6 年。目前在我国南方的污水厂已经完成中试（ 图 2）。中试系统实际运行取得的主要参数如下： 进泥 VSS/SS=0.57，停留时间 28d，进泥含固率 12%时，污泥的平均 VSS 去除率达到48.2%；若将所产沼气用于污泥干化，可获得含水率 55%的污泥。  图 2 建成的中试系统3 应用说明有机物含量 40%以上的污泥以及相似有机物料的厌氧消化。4 效益分析系统投资（热泵+污泥消化+干化）大约为 18 万元/吨污泥（ 80%含水率），运行费 110元/吨污泥（ 80%含水率）左右。5 合作方式技术转让或者联合推广。

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。

产品描述： 厌氧消化仪包括2个5L的向上填充层反应堆，每个反应堆带有进料速度和温度控制设施，可以进行稳定，连续的操作。在过程周期内达到每天7L。 两个反应堆可以顺序操作或平行操作。两个反应堆间有一个缓冲缸，在顺序操作过程中当第二个反应堆低流速时，缓冲缸可以排除来自第一个反应堆的多余流量。通过标准化的蠕动泵设置和控制流向反应堆的流速。每个反应堆的温度由包裹在其外面的电加热垫子控制。每个反应堆内的温度分布维持在±0.5℃。反应堆温度可以在环境温度至55℃间各自设定任一要求值。 从每个反应堆中排出的气体进入测体积的标准收集容器中，通过排水量测量。不变的密封装置确保反应堆中气体的压力在整个测量过程中保持恒定不变。在运行过程中，收集的气体能被消耗完，收集缸内重新注满水，不会破坏液体的密封。液体和气体的取样点位于围绕反应堆的所有策略点上。在处理过程的管道工程中，单通阀和液体密封虹吸管保证了每个反应堆在恒定的体积条件下工作，不会有空气进入或因意外的虹吸活动产生的危险。 该设备安装在一个有着完整排水渠道的真空成型塑料底座上，能处理溢出液体和清洗液的排放。 技术规格： 反应堆：两个一样的反应堆，额定容量5L，填充容量4L，直径150mm 高250mm。 反应物料：25mm直径的生物颗粒。 温度控制：针对每个反应堆：200W带有来自反应堆内的温度传感器的PID控制加热套，可在环境温度至55℃间设定温度值，加热套通过一个设置在85℃的断流器进行恒温保护。 进料泵：两个一样的蠕动泵,使用电位计调节泵速，提供3种不同直径的管子，1.6mm、3.2 mm和4mm，流速在0.2—5.8L/天。 气体收集缸：两个一样的0-5L收集缸，带有标尺刻度。   过程研究： 广泛来讲，厌氧过程可以划分为两个不同阶段，（1）多数分子类物质水解为乙酸；（2）乙酸转换为甲烷和二氧化碳。两个阶段的处理过程通过顺序操作这两个反应堆被验证，第一阶段从最基质产生挥发性酸——发酵酸，第二阶段将挥发性酸转换为甲烷和二氧化碳——甲烷的产生过程。 此外，两阶段过程的以下基本不同之处可以被验证： 1、与产生乙酸过程相比，甲烷的产生水平要低。 2、与产生甲烷过程相比，产生乙酸排出的化学需氧量低。   分类规格： 一个进行废水处理研究的台式厌氧消化仪。 配备有2个5L填充层，向上流的反应堆。 每个反应堆都有气体取样和收集装置。 反应堆可以顺序或同时操作，使用可变速的蠕动泵。 每个反应堆的进料速度可以准确独立的控制，使用200W的加热套可以将温度设定在环境温度和55℃间的任一值。 控制恒温的断流器可设置到110℃。 一份描述测试和实际操作的详细说明书，包含了已证明可行物料（合成废水）的详情。 工业测试性能： 废水处理的研究，包括硬粒，净化中碳和生物气的平衡（COD/BOD） 决定性的最佳操作温度，进料速度和比例 观察PH值的影响和流入营养物的浓度 过程稳定性的研究 控制动力学的检测 100%按比例扩展至工业要求 实际测试演示： 一个厌氧反应堆的准备，加温和适应 验证厌氧消化的多阶段性质 保证碳平衡 研究以下因素对净化性能的影响： 液压装载 进料比例 温度 养分缺乏 流入强度 电力供应： W8-A：220-240v/1ph/50HZ@5A W8-B：120v/1ph/60HZ@10A W8-G：220v/1ph/60HZ@5A   必备附件： Armfield不提供 标准落地式的30-50L塑料进料和产 品缸。 PH测量仪   可选附件： 不提供 在大多数水质量实验室拥有的对PH、 BOD、COD、碱性、挥发酸的总数 和搁置的悬浮体的分析设备。   尺寸： 高度：760mm 宽度：1000mm 长度：500mm   运输规格： 体积：1.0立方米 毛重：150公斤

成果简介： 本技术针对污泥（城市污泥、工业污泥等）脱水难、有毒物质含量高等特点，采用专利技术破解污泥的絮体结构，使污泥中的胞内水释放，有效的改善污泥的脱水性能。污泥经湿热热解预处理后，采用专用污泥厌氧消化反应器进一步转化污泥中可生化降解的物质，提高污泥产甲烷的能力。厌氧后的污泥经调理后板框压滤至含水30%以下，并经过炭化炉制备成活性炭，实现污泥的深度减量

所谓厌氧消化是指在无氧气条件下，利用厌氧微生物的作用，有控制地使废物中可生物降解的有机物分解，转化为二氧化碳、甲烷和许多稳定物质的生物化学过程。该领域最常见的就是CSTR工艺，即连续搅拌反应器系统（Continuous stirred tank reactor），其原理是在一个密闭罐体内完成料液的发酵、沼气产生的过程。反应器内安装有搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态。投料方式采用恒温连续投料或半连续投料运行。新进入的原料由于搅拌作用很快与反应器内的全部发酵液菌种混合，使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。

1 成果简介本项目在研发过程中得到了教育部留学人员归国基金、教育部博士点基金、自然科学基金、国家科技支撑计划的部分支持，经过主持单位和协作单位的联合攻关，经过 8 年的时间研究完成的。通过实验室小试，开发出可将污泥停留时间和水力停留时间分离的新型多孔微生物载体，研究了好氧-厌氧耦合污泥减量化的机理。采用设计的新型载体构建了中试装置，进行现场中试和实际应用，取得了一系列突破性的进展和成果，并成功的将该项目应用在生活污水、河道污水和工业废水的治理中，在项目研究过程中共申请国家发明专利 6 项（其中5 项已授权），实用新型 1 项，发表论文 30 余篇，翻译教材 2 部。 该项目在实施过程中，主要取得如下几个方面的技术突破： （ 1）研究了好氧-厌氧耦合体系在处理废水的同时对污泥减量化的作用机理，开发出好氧-厌氧多次反复耦合原位污泥减量技术。 （ 2）对多孔载体的结构及对剩余污泥的截流效果进行了全面研究。设计了一种空隙率高、对污泥截流效果好的多孔载体。 （ 3）开发出以天然高分子为助凝剂的铁盐混凝除磷技术。 （ 4）实现了该技术的实际推广应用，分别应用于处理城市生活污水、农村的生活污水、工业废水和河道污染治理中。在高碑店污水处理厂进行的运行两年的 103/d 的中试实验结果表明，运行效果稳定，在水力停留时间为 12h 时，出水 COD 保持在 60mg/L 以下，出水 SS 在 30mg/L以下，两年不需要排泥。在广东肇庆处理 5m3/d 的高浓度发酵制药废水（ COD 2000~3000 mg/L），运行近一年的实验结果表明，在水力停留时间为 27h 时，出水 COD 保持在 100 mg/L 以下，出水 SS 在 50mg/L 以下。 在以上中试试验研究的基础上，我们将该技术推广应用于青岛即墨市两个社会主义新农村的生活污水处理（日处理量 150~180 吨），上海浦东区金家村农村生活污水处理（适于不同地理特点的 170 套反应器，服务人口 2120 人），佛山市石角涌河道截污工程（日处理量 1000~3000吨）和河北威远生物化工有限公司的农药废水处理项目（日处理量 780 吨）。应用结果表明该技术可以有效地去除废水中的有机物及氮，同时实现原污泥减量化，而且对于用常规方法不能去除的有机物（如苯、苯酚等）也可以有效地去除。新型多孔微生物载体技术在污水处理过程中不需要对剩余污泥进行处理，运行管理简单，运行成本低，具有广阔的应用前景。2 技术指标生活污水经过处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002》一级B 排放标准；处理生活污水的过程中剩余污泥减量 60~75%；处理河道污水的过程中剩余污泥减量 70~85%；多孔微生物载体的使用寿命在 10 年以上；工业污水由于种类较多，排放标准不一，需要根据具体的情况进行确定。3 应用说明本技术主要是应用于新建或者现有污水处理厂污泥减量、废水处理方面。该技术利用多孔载体和定点曝气技术，在反应器中实现了沿载体轴向、反应器水流和高度方向的多层次好氧-厌氧反复耦合环境，从而在同一个反应器中实现好氧-厌氧微生物反应的耦合。实验室采用人工废水的小试研究结果表明，该类耦合体系的 COD 去除率大于 90%，而与传统废水处理工艺相比，剩余污泥的产率可以减少 90%以上。 对该类耦合体系实现污泥减量的机理研究表明，好氧区增殖的污泥进入下游的厌氧区后发生死亡溶解释放出胞内蛋白质等组分，进一步被降解成小分子物质，这些物质流入下游好氧区被污泥再次利用，强化了污泥的隐性增殖；而微型动物的稳定存在强化了捕食效应。整个过程伴随着 CO2、 N2 的释放，使得进水中有机物以气体形式脱离体系，从而实现了废水的净化处理和剩余污泥的原位减量。 为了进一步将污泥停留时间和水力停留时间分离以实现污泥减量效果，本研究设计开发了新型的多孔微生物载体。采用设计的新型载体构建了中试装置，进行现场中试和实际应用，取得了一系列突破性的进展和成果，验证了新型载体的实际应用效果，并进而成功地将该技术应用在生活污水、河道污水和工业废水的治理中，在处理生活污水的过程中可以使污泥减量 60~75%，处理河道污水的过程中可以使污泥减量 70~85%。4 效益分析城市污水处理厂污泥安全处置工作有其艰巨性和复杂性，特别对于污水处理规模较小，污泥厌氧发酵无法实施的地方，污泥减量化污水处理技术的应用将成为必要的选择。通过该技术的实施，可以大量的减少剩余污泥的产量，减少填埋用地，节约土地资源，避免了对环境的二次污染。同时，由于污水处理厂对污泥处理量的减少，运行费用随之降低，而且运行管理简单，对促进我国水处理事业的发展有积极的影响。 该技术既可以用于生活污水的处理也可以用于工业废水的处理，适用范围比较广，而且在处理污水的同时可以大量的减少剩余污泥的产量。不仅可以减少污水处理设备的投资，而且可以节省运行费用， 适于中小规模的生活污水处理及有机工业污水处理。5 合作方式技术转让或合作开发。

餐饮业每天要产生大量的餐厨垃圾，除一部分用于饲料外，其他很大部分被丢弃处理。此外，在市场上，水果和蔬菜在包装、运输和销售的过程中也产生了大量的果蔬垃圾，不但造成了浪费，同时也对环境造成污染。 北京化工大学开发了餐厨和果蔬垃圾高效厌氧消化生产沼气技术。生产沼气可用于发电、供热，或经提纯后制取车用燃料，也可加压罐装成沼气罐后，替代液化石油气气罐，作为家庭用燃气。因其价格低廉、制取简便、原材料易得，且为可循环利用资源，成为代替价格日益飞涨的石油和天然气的能源之一。技术指标：1、干物质消化率大于50%；2、产气率大于300m3／吨（干料）；3、反应器容积产气率大于1.0 m3／（m3·天）；4、沼气提纯后，甲烷含量大于95％，达到车用天然气的水平；5、沼渣达到有机肥料的相关标准，可作为生物有机肥料使用。 应用范围：1、城市生活垃圾处理厂；2、小区生活垃圾集中处理站；3、果蔬收集、集散地和加工场等。市场分析：北京市政府及部分地方政府已明文规定：“餐厨垃圾必须经过安全有效的处理，不能直接加工成畜禽饲料”。此外，果蔬收集、集散地和加工场也会产生大量的果蔬废弃物等。厌氧沼气技术可把这些有机垃圾转化成沼气、电力、车用燃料等，不但可以解决环境问题，还可以产生大量清洁能源和实现废弃物的高值利用。因其，本技术具有广阔的市场应用前景。效益分析：建设日产1万立方米的发酵系统，总投资大约在800万元左右，每年获经济效益500～600万元，同时社会效益显著。

演示性能： 一个完整的混合生物反应的适应 作为性能标准的COD（化学需氧量）和MLSS（污泥浓度）的测量 确立需氧生物过程的化学计量学和动力学 气/液 质量传递 停留时间分布 可以100%按比例扩大到工业要求 研究以下条件下对废水质量的影响： 流入底层浓度 （加载速率）液体流速和反应器体积 （停留时间）空气流速温度PH稳定度营养缺乏 描述： 该设备包括一个安装在真空成型塑料底座上的10L反应器皿，一个液体进料泵，空气供给以及监视和控制处理过程的仪表。反应堆得圆柱形内壁由多孔塑料材质组成，让水进入外部环状的出口腔室，从而保留暂被搁置的固溶体。这种设计可以在不转移安放适当足够的固溶体进行外部重复循环（一个总所周知的实验问题）的情况下，对需氧处理过程的关键特征进行研究。 这个多孔衬垫可以移走清洗，Armfield提供一个备件。 在一个直流马达驱动的蠕动泵作用下，废水从一个落地式的进料缸（不提供）中泵入反应器皿中。转速和流速可以通过10分位的电位计准确设定。泵通过透明的盖子将物料泵至反应容器内。通过一个小型压缩机，空气以可测量的等级被供应，通过一个蜘蛛臂分配器进入反应堆底部，此设计用来防止堵塞，并且在搅拌和反应过程中可以产生充分的气泡。通过一个与反应器皿外部环状腔室相连的可调溢出装置，反应堆中的液位维持在固定值5-10L，在重力作用下，排出物进入落地式产品缸（不提供）。 通过一个可改变反应器皿内浸入加热器能量的三端控制器可以将温度维持在一恒定值。可以选择环境温度到35℃间的任何温度，最好的条件是比当日实验室最高温度高几度。 包括溶解氧探针和PH探针。 反应容器盖子包括一个气体排放口，便于对气体取样进行随后的分析。   技术规格：  进料泵：24VDC，蠕动的，0-30rpm（相当于0-40L/天）  气压缩机: 240V/120V，0-3L/Min（STP）  反应器皿：最大容量10L  PH测量仪: 范围：0—14  溶解氧测量仪: 范围：0-100%饱和度；分辨率：2%  反应加热器：钢化玻璃，电沉浸加热 200W  温度：3端PID，最大设定温度为35℃ 订购规格：  一个10L台式需氧反应堆，蠕动进料泵，空气压缩机以及温度控制系统。   包括溶解氧探针和PH探针以及测量仪表。  反应堆包含一个在盖子和底座间用密封圈固定的柱形多孔衬垫，此衬垫可以拆解清洗和更换。   当处理过的水通过多孔衬垫渗入外部的环状出口腔室时，搁置的固溶体保留在反应器皿中。   通过一个可调节的溢出装置，反应堆液位可以维持在恒定位置。   这种消化仪，操作安全，可周期性的再生产。   该设备与内部的排水渠道一起浇铸安装在塑料底座上，此种设计可以处理溢出和清洗用水。 电力供应： W11-A：220V/240V/单相/50HZ W11-B ：120V/单相/60HZ W11-G ：220V/240V/单相/60HZ   水供应 ： 最初的盛满和实验室排放   可选备件： CW-16-冷却水循环。 用于模拟低环境温度条件。   必要备件：（Armfield不提供） 落地式的塑料进料缸和产品缸，容量为30-50L。   尺寸： 高： 500mm 宽： 1000mm 长： 500mm   运输规格：体积： 0.5立方米 毛重： 40公斤

本发明公开了一种好氧/厌氧一体化沼气安全生物脱硫装置。它包括相连接的单质硫沉淀区、好氧沼气生物脱硫段、厌氧沼气生物脱硫段和喷淋系统。单质硫沉淀区设有倒锥形排硫斗和排硫管；好氧沼气生物脱硫段设有盘形曝气器、溶解氧探头、锥形集气器、环形挡气斜板、导气管、营养液输入筒和营养液输出筒；厌氧沼气生物脱硫段设有盘形布气器、生物填料层和沼气收集管；喷淋系统设有进水箱、蠕动泵和盘形喷淋器。本装置的优点有：①好氧沼气生物脱硫段环形挡气斜板和锥形集气器的设计以及厌氧沼气生物脱硫段与空气的完全隔绝，保证了沼气生物脱硫的安全进行；②沼气中硫化氢气体经好氧、厌氧脱硫细菌的共同作用下，可使净化后沼气达标利用；③形成单质硫，可回收部分处理费用。