新型半開放式發(fā)酵槽技術(shù)在蘇州市區(qū)污泥處置中的應(yīng)用

韓素華，邱云龍，沈 昊，董曉磊

（悉地（蘇州）勘察設(shè)計顧問有限公司,江蘇 蘇 州 2 15007）

新型半開放式發(fā)酵槽技術(shù)在蘇州市區(qū)污泥處置中的應(yīng)用

韓素華，邱云龍，沈 昊，董曉磊

（悉地（蘇州）勘察設(shè)計顧問有限公司,江蘇 蘇 州 2 15007）

蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)內(nèi)污水基本為生活污水，結(jié)合污泥泥質(zhì)及當(dāng)?shù)貙嶋H情況，按照“減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化”的設(shè)計原則，蘇州污泥處理采用新型半開放式發(fā)酵槽好氧發(fā)酵工藝，輔料采用園林綠化廢棄物等，污泥產(chǎn)品制作為有機(jī)肥和基質(zhì)土用于園林綠化，實現(xiàn)了污泥的安全處置和資源化利用。

污泥處置；資源化；半開放式發(fā)酵槽

0 引 言

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥是污水處理的產(chǎn)物，主要來源于初沉池、二沉池等工藝環(huán)節(jié)。每萬m3污水經(jīng)處理后污泥產(chǎn)生量(含水率80%)約為5～10 t，污泥產(chǎn)量取決于排水體制、進(jìn)水水質(zhì)、污水處理工藝及設(shè)備、運(yùn)行狀況等因素。據(jù)統(tǒng)計，2012全國污泥年產(chǎn)量約為3 000萬t。相對于填埋、焚燒等污泥處置方式,污泥堆肥處理后其有機(jī)質(zhì)和N、P等營養(yǎng)元素可被農(nóng)作物利用,促進(jìn)作物增產(chǎn)，符合污泥處置“減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化”的要求，也是今后我國污泥處置的主要發(fā)展方向。

1 工程概況

蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)內(nèi)污水處理廠處理的基本為生活污水，蘇州城區(qū)擁有婁江、福星、城東三座污水處理廠，污水處理總規(guī)模為36萬m3/d，實際運(yùn)行規(guī)模約25萬m3/d，污泥產(chǎn)量約220 t/d，常熟市區(qū)污水處理系統(tǒng)由城北、城南和城西三座污水處理廠組成，污水處理總規(guī)模24萬m3/d，實際運(yùn)行規(guī)模約13萬m3/d，污泥產(chǎn)量約120 t/d。目前，除蘇州城區(qū)污水處理廠產(chǎn)生的污泥部分外運(yùn)焚燒，常熟城西污水處理廠部分污泥外運(yùn)污泥制磚處置外，其余污泥約300 t/d運(yùn)送至常熟市添源環(huán)保科技有限公司進(jìn)行污泥堆肥處置。檢測結(jié)果和國家標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 檢測結(jié)果和國家標(biāo)準(zhǔn) mg/kg

從表1可以看出，這些污水處理廠污泥泥質(zhì)都能滿足國家規(guī)范要求，發(fā)酵產(chǎn)品可以用于園林綠化。

2 工程設(shè)計

蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)污水處理廠每日污泥產(chǎn)量約300 t運(yùn)送至常熟添源環(huán)保科技有限公司進(jìn)行污泥處置，而現(xiàn)狀添源環(huán)保科技有限公司污泥處置能力僅150 t/d，急需對現(xiàn)狀污泥處置車間進(jìn)行擴(kuò)建，考慮到遠(yuǎn)期污泥接納量的增長，本次新設(shè)計污泥處置規(guī)模確定為 300 t/d（污泥含水率80%），其中200 t/d用于生產(chǎn)綠化基質(zhì)土，100 t/d用于生產(chǎn)綠化有機(jī)肥，每年可生產(chǎn)綠化有機(jī)肥1.5萬t，生產(chǎn)綠化基質(zhì)土3.0萬t。

2.1 處理工藝比選

國際上常用的堆肥處理技術(shù)主要有小型容器發(fā)酵工藝（Modular In-Vessel Containers(Static)）、陽光棚發(fā)酵槽工藝（In-Vessel Bays(Mechanical Agitation)）、隧道發(fā)酵槽工藝（Modular In-Vessel Tunnels(Static)）和筒倉式反應(yīng)器（In-Vessel Vertical Silos）。這些工藝均有各自的缺點(diǎn)，小型容器發(fā)酵工藝往往用于小容量的發(fā)酵，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。發(fā)酵槽式工藝堆積物兩側(cè)都有墻壁，翻拋寬度較小，高度較低，土地利用率低。隧道式發(fā)酵工藝受原料投入設(shè)備的頻率和質(zhì)量影響較大，運(yùn)行管理水平要求高。筒倉式反應(yīng)器由于缺乏物理翻拋，堆肥速率將會不斷減慢，影響堆肥效果，故現(xiàn)在很少采用。

由此可見，傳統(tǒng)的污泥堆肥處理技術(shù)均有各自的缺陷。目前，兩種新的污泥好氧發(fā)酵工藝—半開放式發(fā)酵槽工藝和膜覆蓋高溫好氧發(fā)酵工藝因其自身的優(yōu)勢，正被逐漸推廣應(yīng)用于工程實際。與傳統(tǒng)的陽光棚條跺式發(fā)酵工藝和發(fā)酵槽式工藝相比，半開放式發(fā)酵槽工藝具有如下特點(diǎn)：（1）自然發(fā)酵，無需加入菌種，節(jié)約堆肥成本；（2）處理量大，節(jié)約占地面積；（3）處理物不必每天攪拌，節(jié)約運(yùn)行成本；（4）翻拋次數(shù)減少，降低機(jī)械損耗；（5）物料投入取出方便，不需要提前預(yù)混料，操作簡單；（6）送風(fēng)槽清理方便，節(jié)約人力物力；（7）設(shè)備自動運(yùn)行，管理方便；（8）機(jī)械機(jī)構(gòu)簡潔，故障率低，維護(hù)成本低的優(yōu)勢。而膜覆蓋高溫好氧發(fā)酵工藝中，由于覆蓋功能膜的堆體在鼓風(fēng)的作用下，在膜內(nèi)形成一個低壓內(nèi)腔，從而使堆體供氧均勻充分，溫度分布均勻，保證致病性微生物在發(fā)酵過程中得到有效殺滅，大大減少敞開式堆體工藝，同時達(dá)到降低能耗，隔離致病微生物的效果。但膜覆蓋高溫好氧發(fā)酵工藝堆體高度受限，占地較大，堆肥效率及運(yùn)行管理方便方面均不如半開放式發(fā)酵槽工藝。

根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南（試行）》，推薦污泥中溫厭氧消化和污泥好氧發(fā)酵為污泥處置污染防治最佳可行技術(shù)。蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)污水處理廠污泥基本為城鎮(zhèn)生活污水產(chǎn)生，適宜采用“半開放式好氧發(fā)酵堆肥”工藝，該工藝能實現(xiàn)污泥中有機(jī)質(zhì)及營養(yǎng)元素的高效利用，好氧發(fā)酵后的污泥泥質(zhì)能夠達(dá)到園林綠化要求。因此采用污泥高溫好氧發(fā)酵后生產(chǎn)綠化基質(zhì)土和綠化有機(jī)肥作為蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)生活污泥處置的途徑。

2.2 方案比選

本工程擬定設(shè)計規(guī)模為300 t/d，總占地面積29 454 m2。根據(jù)污泥處理處置廠的位置、面積、設(shè)計規(guī)模等現(xiàn)狀條件，設(shè)計了三種方案，對每種方案的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了綜合比較，三種方案采取的工藝和發(fā)酵周期見表2。

表2 方案比選參數(shù)及結(jié)果

從表2可以看出，在現(xiàn)有土地條件下，開放式發(fā)酵槽工藝處理效率最高、運(yùn)行維護(hù)簡單、可靠性高、車間衛(wèi)生狀況好、滿足現(xiàn)有土地的各項指標(biāo)要求。因此，本工程污泥處理處置工藝采用方案一，即開放式發(fā)酵槽高溫好氧發(fā)酵工藝。

2.3 方案設(shè)計

2.3.1 工藝流程

工藝流程見圖1。

2.3.2 工藝流程要點(diǎn)

（1）污泥好氧一次發(fā)酵周期為15 d，二次發(fā)酵周期為15 d；

（2）發(fā)酵系統(tǒng)為間歇動態(tài)發(fā)酵方式；

（3）配料：80%含水率污泥，草木灰（粉煤灰），填充料（木塊、樹枝、竹枝等），秸稈段，秸稈粉（鋸末）等；

（4）發(fā)酵后物料含水率約為35%，其中部分物料返混回用。

2.3.3主要處理構(gòu)筑物

圖1 開放式發(fā)酵槽工藝流程圖

主要處理構(gòu)筑物表3。

表3 主要處理構(gòu)筑物一覽表

2.3.4主要設(shè)備

（1）開放式翻拋機(jī)

開放式發(fā)酵槽工藝發(fā)酵車間內(nèi)堆積物一側(cè)有墻壁，另一側(cè)與地面齊平，單側(cè)墻壁上有軌道，可供翻拋設(shè)備滑行，見圖2。發(fā)酵槽壁為鋼筋混凝土制成，槽底部鋪設(shè)通風(fēng)管，物料投入后，通過送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行定期通風(fēng)，以保持槽內(nèi)通氣良好，促進(jìn)好氧微生物迅速繁殖。新型翻拋設(shè)備處理能力較大，機(jī)械自動化程度較高，在保證發(fā)酵效果的同時運(yùn)行管理簡單。

（2）移動罩風(fēng)管收集系統(tǒng)

針對槽式好氧發(fā)酵工藝運(yùn)行中產(chǎn)生的惡臭氣體主要是在翻拋混合污泥過程中產(chǎn)生這一特性，設(shè)計了移動罩風(fēng)管收集系統(tǒng)，見圖3。該收集系統(tǒng)采用了特制的移動罩，該移動罩隨翻拋設(shè)備一起移動，將翻拋過程中產(chǎn)生的惡臭氣體收集后送至生物濾池處理設(shè)備進(jìn)行集中處理。

圖2 開放式翻拋機(jī)

圖3 移動罩風(fēng)管收集系統(tǒng)

3 結(jié)論

（1）按照“減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化”的設(shè)計原則，生活污泥處置技術(shù)適宜采用好氧發(fā)酵和厭氧消化技術(shù)，根據(jù)蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)污水處理廠污泥泥質(zhì)，選擇“好氧發(fā)酵+土地利用”工藝作為該區(qū)域生活污泥處理處置的途徑是適合的，該工藝處理效率最高、運(yùn)行維護(hù)簡單、可靠性高、車間衛(wèi)生狀況較好。

（2）廠區(qū)總平面布局充分滿足污泥處理功能和工藝流程要求，利用現(xiàn)代裝修材料和色彩的搭配，創(chuàng)造一個功能分區(qū)明確，各項用地指標(biāo)合理，環(huán)境優(yōu)美，節(jié)能環(huán)保的園林式污泥處理廠。

（3）創(chuàng)造性的選擇采用樹枝、樹葉等園林廢棄物與農(nóng)作物秸稈等混合作為污泥調(diào)理材料，水分從80%調(diào)整到55%～60%，碳氮比調(diào)節(jié)到20～30: 1，容重60%～70%，滿足污泥發(fā)酵所需的最佳條件，既節(jié)約了投資，有提高了堆肥效率。

（4）除臭工藝采用移動罩收集，生物濾池處理工藝在保證除臭效果穩(wěn)定同時，可以最大限度節(jié)能（能耗約為常規(guī)法的1/10左右）。

（5）發(fā)酵好的污泥用于蘇州及常熟等地區(qū)的園林、綠化肥料，體現(xiàn)節(jié)能減排及循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。

（6）新型開放式發(fā)酵槽好氧發(fā)酵技術(shù)處理能力較大，機(jī)械自動化程度較高，在保證發(fā)酵效果的同時運(yùn)行管理簡單。該工程具有明顯的環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)效益，本工程的實施，將實現(xiàn)蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)生活污泥的安全處置和資源化利用，并對江蘇乃至周邊區(qū)域同類型污泥處理處置項目起到示范效應(yīng)。

TU992.3

B

1009-7716（2017）01-0155-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.045

2016-11-08

韓素華（1968-），女，遼寧凌源人，高級工程師，從事排水（雨水、污水、防澇）規(guī)劃、城鎮(zhèn)給水、污水處理、污泥處置（含農(nóng)村污水治理）等領(lǐng)域的技術(shù)研究工作。