污泥自动升温高温好氧消化（ATAD）工艺

自动升温高温好氧消化工艺（autothermal aerobic digestion，ATAD）的设计思想来源于堆肥工艺，因此又被称为液态堆肥。随着欧美各国对污泥中病原菌数量的限制越来越严格，ATAD工艺因其具有较高的灭菌能力而得到重视。

ATAD工艺流程见图1，其消化池一般由两个或多个反应器串联而成，反应器内设搅拌设备并设排气孔，可根据进泥负荷采取半连续流或序批式的灵活进泥方式，反应器内溶解氧浓度一般控制在1.0mg/L左右。消化及升温主要在第一个反应器内发生（60%），其温度为35～55℃，pH≥7.2；第二个反应器温度为50～65℃，pH值约为8.0。系统进泥前，首先将第二个反应器内的污泥排出，之后第一个反应器向第二个反应器进泥，最后由浓缩池向第一个反应池进泥，通过这种进泥方式确保灭菌效果。ATAD工艺利用活性污泥微生物本身氧化分解所释放的热量（14.63J/gCOD）来提升好氧消化反应器的温度。

此工艺的一个主要特点是依靠VSS生物降解产生的热量来升温反应器，将温度升高至高温范围内（45～60℃）。在大多数生物反应系统中，增加温度意味着反应速率的增加，在工程上这就相对减少了反应器容积。

在ATAD工艺进泥时，首先要经过浓缩，将VSS浓度至少提高到2.5×104mg/L或MLSS浓度达到（4～6）×104mg/L，这样才能保证产生足够的热量。同时，可以通过采用封闭式反应器（采取隔热措施）和高效氧转移设备，以减少各种不必要的热损失，有时甚至采用纯氧曝气。通过采取上述措施，甚至在冬季外界温度为-10℃、进泥温度为0℃的条件下，无需要外加热源仍可使反应器温度保持高温（45～65℃）。各种不同类型的物料分解释放的热量见表1。

ATAD反应器内温度相对较高，因此具有以下优势：硝化反应被抑制，pH值可保持在7.2～8.0；与CAD工艺相比，既节省了化学药剂费又节省30%的需氧量；有机物的代谢速率较快、去除率相对高；污泥停留时间短（5～6d）；NH3-N浓度相对较高，因此对病原菌灭活效果好；ATAD工艺启动非常快，无需接种其他消化种泥即可启动。ATAD工艺具有运行稳定、易于管理、操作简单、消化出泥的脱水性能好的优点。

在ATAD工艺的设计中需要注意以下问题。

1）曝气

ATAD工艺中对曝气的控制非常重要，曝气量过大既增加运行费用，又会因剩余气体排出（向外散热）而使反应器温度降低。曝气量太低则会造成反应器内溶解氧不足，影响好氧消化效率，还会产生臭味。因此一般应选择氧转移率大于15%的曝气系统，这样不仅可减少能量消耗，还可降低因供氧造成的热能损失。

2）泡沫

由于ATAD的进泥浓度及反应器温度均相对较高，因此有泡沫产生。因此，在ATAD设备中应提供相应的泡沫控制设备以保留0.5～1.0m的泡沫层。

3）气味

国外运行经验表明，当ATAD工艺DO浓度过低、搅拌不完全、第二个反应器温度高于70℃或有机负荷过高时会产生臭气。进泥阶段出现短期的气味问题，可在排气口安装臭气过滤器来加以控制。

污泥的性质对ATAD工艺系统的处理能力也有较大的影响，大规模ATAD工艺系统中对不同来源的污泥的VSS去除率效果见表2。

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因此，ATAD工艺反应器系统组成需要有隔热保温反应器、泡沫控制设施、曝气设施以及尾气处理装置。经ATAD工艺反应器处理的污泥需用泵输送到污泥贮池冷却及进一步浓缩脱水前的调蓄贮存。一般该工艺出泥脱水相对较难，需要适当增加混凝剂的投加量，这也是在进行工艺选择时需要重点考虑的问题。