負壓曝氣在污泥好氧堆肥中的應用

高彥生

（中原環保股份有限公司，河南鄭州 450008）

1 概述

隨著各地區污水處理量的不斷增加，出水標準不斷提高，污泥量也越來越多，各地區的污泥處理處置任務逐漸加重。國家在污泥處理處置及污染防治技術政策（試行）中，鼓勵符合標準的污泥進行土地利用，可用于土地改良和園林綠化。污泥以園林綠化、農業利用為處置方式時，鼓勵采用高溫好氧發酵（堆肥）或厭氧消化等方式處理污泥。相比較其他污泥處理處置技術，污泥好氧堆肥技術比較成熟，投資低于干化、焚燒等工藝，且污泥可實現資源化利用，污泥好氧發酵工程越來越多。但污泥發酵工程在污泥廠內，尤其是發酵車間內臭味嚴重，污泥發酵生產過程中產生了大量的氨氣和硫化氫等有害氣體，導致車間內空氣質量很差。采用傳統正壓曝氣方式的污泥發酵廠，車間內的環境質量尤其惡劣。本文擬對負壓曝氣在污泥好氧堆肥中的應用進行探討，提出該工藝在改善車間環境，改善工作環境等方面的特點，期望對類似工程提供借鑒。

2 建設規模及處理要求

河南某污泥發酵廠建設規模為日處理污泥300 t，污泥進泥泥質如表1所列。

從表1可看出，脫水污泥有機組分含量較高，重金屬含量較低，當地污水廠處理的污水中生活污水占主要部分，工業污水占次要部分，無重金屬和有毒、有害物質的工業污染源，污泥符合《城鎮污水處理廠污泥處置土地改良用泥質》（GB/T24600-2009）規范列出的污泥檢測范圍及控制指標規定要求，具備污泥堆肥后用于土地利用以資源化的條件。污泥好氧發酵后成品可用于填埋場覆蓋土、園林綠化、荒山土壤改良等。

表1 污水廠污泥泥質與國家標準對比表（單位：mg/kg干污泥）

3 設計參數

污泥發酵過程控制參數如下所列。

3.1 堆肥工藝參數

進料：300（t含水率80%的脫水污泥）；

返料：90（t含水率35%的成品料）；

添加劑：植物秸稈90（t以含水率20%計，粉碎后使用）；

物料控制：進料有機物含量約40%～60%，碳氮比（C/N）約20∶1，進料含水率為58.4%；

堆肥溫度：55℃以上維持5～7d（最高溫度≯75℃）；

通風量：0.10 m3空氣/m3物料·min；

發酵時間：21 d；

出料含水率：35%左右。·

3.2 發酵終止指標

含水率：35%左右；

碳氮比(C/N)：≤20∶1；

溫度降至30℃以下，好氧速率趨于穩定。

3.3 成品質量標準

無惡臭，不滋生蒼蠅，完全腐熟；

pH值：6.5～7（微酸性或中性）；

氣味：泥土香，甘甜味；

有機質含量：22%～35%；

含水率：35%左右；

容重：0.55 t/m3；

顏色：茶褐色；

C/N：15∶1～18∶1。

成品達到《城鎮污水處理廠污泥處置－園林綠化用泥質》（GB/T 23486-2009）、《城鎮污水處理廠農用泥質》（CJ/T309-2009）或《城鎮污水處理廠污泥處置土地改良用泥質》（GB/T 24600-2009）及不時修訂的有效標準、規定、規程等指標，堆肥產品呈褐色，無臭味。

4 通風方式的選擇

4.1 正壓鼓風

正壓鼓風是將室外空氣通過鼓風機由堆體底部進入堆體，給堆體供氧，同時帶走發酵過程產生的水蒸汽及氨氣和硫化氫等臭味物質，發酵車間內設抽風機將水蒸汽及氨氣和硫化氫等臭味物質帶出室外的通風方式。圖1為傳統正壓曝氣示意圖。

圖1 傳統正壓曝氣示意圖

在我國已投入運行的強制通風系統中以正壓鼓風和負壓抽氣為主，正壓鼓風、負壓抽氣混合的通風方式較少。

正壓鼓風的優點：

（1）鼓風風機從室外直接吸風，車間送風系統規模較小，一般不需要機械送風，系統較為簡單，空氣中的氧含量比較穩定。

（2）鼓風機系統不受堆肥工藝過程中產生的冷凝水的影響。

（3）發酵車間內氣流流向由下向上，和水蒸汽自然上升的方向一致，氣流相對容易組織。

正壓鼓風的缺點：

（1）鼓風風機從室外直接吸風，其溫度受氣溫影響較大，尤其是在寒冷的北方，室外氣溫較低時可能會引起堆體溫度的過快下降且難以控制。

（2）水蒸汽及發酵過程產生的氨氣及硫化氫等臭味物質首先進入發酵車間，然后再通過臭氣收集系統進入臭氣處理裝置進行處理。臭味物質可能會經過工人操作空間，工人勞動環境差。臭氣收集難度大。

（3）為使車間環境空氣達到《工業企業設計衛生標準》的要求，車間的通風換氣次數較大。

4.2 負壓曝氣

負壓曝氣是利用通風機將室外空氣送入發酵車間內部，利用抽風機將進入發酵車間內部的空氣從堆體頂部吸入堆體，給堆體供氧，同時將發酵過程產生的水蒸汽及氨氣和硫化氫等臭味物質送入除臭系統進行處理。圖2為負壓軸吸曝氣示意圖。

圖2 負壓抽吸曝氣示意圖

負壓鼓風的優點：

（1）鼓風風機從室內直接吸風，其溫度和車間內的溫度相關，比較穩定，尤其是在北方寒準冷地區，對維持堆體穩度比較有利。

（2）鼓風機在給堆體供氧的同時將臭味物質直接帶出室外，發酵車間內的空氣質量將會大大改善。

（3）進入發酵車間內臭味物質的是較少，為使車間環境空氣達到《工業企業設計衛生標準》的要求，車間的通風換氣次數較小，能耗較低。

表2為供氧方式對比表。

5 除臭通風設計（見圖3）

該項目采用負壓供氧系統，堆肥工藝過程產生的70%的臭氣和水汽都可以通過負壓系統收集并送到生物除臭濾池進行處理。剩下散發到車間內的少量臭氣和水汽通過收集系統送到生物除臭濾池進行處理。

工藝氣體的量為150 000 m3/h，車間通風收集氣體的量為90 000 m3/h，因此除臭總風量為240000m3/h。設1個除臭濾池，處理能力240000 m3/h。除臭濾池分4個單元，每個單元設有引風機、加濕水泵等。除臭濾池主要考慮翻拋、曝氣時運行，每天運行能耗約27 60 kw·h。

表2 供氧方式對比表

圖3 除臭通風設計圖

若按照傳統正壓曝氣風量計算，考慮車間內2次換風次數，則需要329 000m3/h，較負壓曝氣風量增加約37.0%，每年需增加電費約197萬元。

6 結語

污泥堆肥工藝曝氣方式的選擇，對發酵車間內環境質量控制、設備要求、運行成本等均有較大的影響。從實際運行情況來看，采用負壓曝氣方式的污泥廠，其車間內環境質量明顯好于常規正壓曝氣的污泥廠，大大改善工人的操作環境。