污泥好氧發酵技術在準能污水處理廠中的應用

屈秀娟

摘 要：隨著我國城市經濟的快速發展、城市人口的不斷增加、地方市政建設規模的不斷擴大以及企業生產規模的不斷擴大，所產生的生活污水排放量也隨之增長，對營造良好的城市環境產生了較大的影響。在該種情況下，城鎮污水處理廠做好生活污水、污泥的無害化處理、承擔地區環境保護污染物減排的社會責任，則成為了非常重要的一項工作。本文以神華準能污水處理廠污泥處置工藝為例，對污泥好氧發酵技術進行了介紹，并對節能減排效益進行了分析。

關鍵詞：污泥處置 好氧發酵 環境保護

中圖分類號：F294 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（c）-0077-03

在我國城市化建設不斷發展的過程中，要求排放水體的污染物排放標準也在不斷提高，城市污水處理率逐年提升，城市污水處理廠處理污水產生的污泥的數量也不斷增加。一般城市污水處理廠產生的污泥為含水率在80%的固體或流體狀物質，在這部分污泥當中，含有微生物群落、各種有毒有害有機物、重金屬、致病菌、病毒、蟲卵、草籽以及殘留絮凝藥劑等成分，還伴有惡臭味，外觀黑色、粘稠，有較強的污染性，需要在經過適當方式進行無害化處理后才能夠避免二次污染情況的發生；同時，這部分污泥含有潛在利用價值的有機質及數量較多的氮、磷、鉀和各種微量元素，如應用在農田當中之后，可促進農作物生長、改良土壤結構，應用前景廣闊，但前提是必須經過無害化處理。在對社會、經濟以及環境生態三者進行平衡考慮的基礎上，結合薛家灣地區發展的特點，槽式好氧發酵工藝可以說是適合神華準能集團有限責任公司污水處理廠（以下簡稱準能污水處理廠）污泥處置的一種最有效的方式，且得到了有效應用。

1 背景

1.1 污水廠污泥處理的現狀

準能污水處理廠位于內蒙古自治區準格爾旗薛家灣鎮。薛家灣鎮地處準格爾旗東部，地理坐標為東經110°51′～111°22′12″，北緯39°32′30″～39°58′。薛家灣鎮東臨呼和浩特市，南與龍口鎮、陜西省府谷縣相連，西與沙圪堵鎮搭界，北與大路鎮、布爾陶亥蘇木接壤。全鎮總面積1297km2，轄31個村、1個小區。準能污水處理廠始建于1992年，原設計污水處理能力為12500m3/d，采用普通活性污泥法工藝。2008年、2016年先后兩次污水廠開展了兩期擴能工程，處理規模40000m3/d，設計出水水質為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，以CAST為主體工藝。CAST池產生的剩余污泥由剩余污泥泵提升至貯泥池，經污泥螺桿泵提升后由離心脫水機進行離心脫水，脫水后污泥含水率在80%左右。準能污水處理廠日產污泥（含水率80%）45～60t，脫水后污泥外運到指定地點進行填埋。準能污水處理廠污泥處置工程于2017年6月開工建設，預計2017年12月底投產運行，污水處理產生的濕污泥經過無害化處理，生產出的成品成為肥料計量打包外運，作為資源再利用。

1.2 準能污水處理廠污泥無害化處理工藝的選擇

在國家住建部、環保部發布的城鎮污水處理廠污泥處置及污染物防治政策要求的新形勢下，根據污泥最終安全處置要求和污泥特性，選擇適宜的污水和污泥處理工藝，實施污泥處理處置全過程管理。準能污水處理廠綜合考慮污泥泥質特征、地理位置、環境條件等因素，因地制宜地確定污泥處置方式。結合國內外現有污泥處理成熟技術，結合準能集團公司調研結果，及污泥處置系統工藝設備確定專題會議討論結果，將該污水處理廠污泥處置工藝確定為動、靜態結合的槽式好氧發酵工藝，滿足污泥處理處置中無害化和穩定化的基本要求；同時，好氧發酵工藝的選擇可實現污泥資源化利用。在該技術中，其通過微生物的作用，將原本不穩定的有機質降解和轉化成具有穩定特性的有機質，在降低發揮性有機質含量的基礎上，減少臭氣含量，在物理性狀方面具有較為明顯的改善，方便運輸、儲存以及實際使用，效果良好。同時，高溫堆肥方式的應用也能夠對堆料當中的蟲卵、草籽以及病原菌進行殺滅處理，以此使污泥處置后的產品更適合作為植物營養源以及土壤改良劑。污泥好氧發酵過程比較復雜，主要有：添加輔料調整堆料的含水率和適當的C/N比；選擇填充料改變污泥的物理性狀；建立合適的通風系統；控制適宜的溫度和pH值等。

好氧發酵是實現污泥資源化利用的一種重要途徑。其優點是投資少、工藝簡單、易操作、運行成本相對較低，但常規工藝臭味大、操作環境差，并且堆肥后農用或其他土地利用受污泥中重金屬、有機物及N、P含量的限制。

2 好氧發酵工藝技術應用

2.1 設計處理能力

準能污水處理廠污泥處置設計能力為：脫水污泥100t/d（含水率80%）。

2.2 工藝流程

除臭系統單元，工藝流程圖見圖1。

2.2.1 污泥混料、輸送單元

污泥脫水車間生產出的濕污泥利用2臺自卸裝運車，直接運送倒入污泥料倉。通過自動計量裝置將濕污泥、調理劑和返混料均勻輸送至混料機中充分混合，使物料達到適宜的含水率，并保證混合料具有松散的結構，達到堆肥所需的自由空域要求。

混料系統含污泥料倉、輔料料倉、返混料倉、混料機、原料皮帶輸送機、混合料皮帶輸送機、卸料皮帶及轉向平臺?；炝舷到y在混料車間現場設置一套控制平臺，所有設備控制平臺上現場操作?？刂品绞接墒謩雍吐搫觾煞N，聯動控制由PLC實現。現場控制平臺設置聯動、手動轉換按鈕。聯動操作時，設備循序啟動，啟動順序為卸料皮帶—混合料輸送皮帶—混料機—原料輸送皮帶—輔料料倉—返混料倉—污泥料倉，而設備停止順序與啟動順序則相反。

從混料機出來的混合料，經皮帶機輸送至自卸車，由自卸車送入發酵槽。發酵槽中的物料進行平整，然后插入溫度、氧氣監測探頭，并由計算機啟動發酵過程監測和控制程序。

2.2.2 污泥好氧生物發酵單元

將混合后的物料堆放至發酵槽內進行好氧生物發酵。發酵過程開始后，在鼓風機提供氧氣的條件下，好氧微生物迅速增殖，堆體溫度迅速升高，2～3天后堆體進入高溫期。通過自動監測和控制系統使堆體在50℃以上的高溫階段維持5～7天以上，以達到充分殺滅病原菌和雜草種子，實現物料的無害化和穩定化的目的。高溫期結束后，由勻翻機進行翻堆，使不同部位的物料進一步混勻，提高產品質量。endprint

整個發酵過程為自動控制，發酵倉中設置有氧氣、溫度監測探頭，探頭采集的數據經信號采集器輸入計算機控制系統，實時回饋控制鼓風曝氣的強度和時間。發酵車間內安裝有環境監測探頭，在線監測廠房內環境中氨氣、硫化氫等有害氣體濃度。當有害氣體濃度達到默認危害濃度時，系統報警并開啟預警系統，自動啟動除臭系統。

發酵周期為20天，污泥發酵車間內設置發酵槽共10組分為20格，平行布置。單槽長度為30m，寬度為4.5m，高度為2.2m。每組發酵槽設置3臺曝氣鼓風機，鼓風機設置于每組發酵槽間隙。發酵系統采用動、靜結合，加速腐熟。每個發酵槽設置3套溫度檢測儀和1套氧氣監測儀來實時在線監測堆體內的氧氣含量及溫度。根據回饋的實時在線監測數據自動控制強制通風過程。翻拋機及其拖車現場遙控操作運行，強制通風系統遠程自動控制，根據溫度監測儀及氧氣檢測儀回饋的數據通過發酵工藝自動控制軟件進行自動控制。

曝氣方式采用“動-靜結合”的供氧方式。在發酵初期，物料濕度大、熱量累積和持續高溫的階段，堆體保持靜止狀態，采用鼓風機供氧，充分保證堆體的高溫狀態，加速物料無害化，避免惡臭氣體排放；在堆體維持足夠的高溫期后，為改善堆體的水分分布，對堆體進行勻翻，促進物料后期腐熟，加速水分脫除。

2.2.3 篩分系統

篩分系統主要由篩分前料倉、篩分前皮帶輸送機、篩分機、篩下物皮帶輸送機、篩上物皮帶輸送機等設備組成。腐熟后的成品暫存在后熟區，經過底部曝氣系統微曝氣進行后熟，后熟后的產品經篩分系統進行篩分，篩下物作為成品進行土地利用，篩上物作為回流料進入返混料倉，循環進入混料系統。

2.2.4 資源化利用階段

好氧發酵過程完成后，部分腐熟物料可作為成品打包外運，進行資源化利用，其余部分作為返混料。

2.3 好氧發酵工藝的特點

該工藝的特點有：第一，占地面積小、堆肥效率高，產品質量穩定。槽式好氧發酵，其核心工藝為通過翻拋設備對堆體進行翻拋，同時采取強制通風措施給堆體供氧，除起到補充氧氣作用外還具有加速水分脫除的功能。足量的曝氣和翻拋能夠保證發酵過程對細菌、病毒等有害物質的殺滅率，堆肥效率高，產品質量穩定。第二，工藝自動化、智能化程度高。可以實現工藝自動化控制，有效保證工藝的高效穩定，確保產品質量穩定，同時減少人力投資。第三，臭氣污染易于控制。靜態堆肥倉工藝通過調節物料性質，減少翻堆過程，但有臭氣外溢，且控制水平低。而槽式堆肥由于發酵過程氧氣含量較足，產生惡臭氣體少，同時在車間設置排風口，收集臭氣并進行處理，能夠顯著改善廠區環境。第四，槽式好氧發酵工藝應用廣泛，工藝成熟。經了解調研，目前國內普遍采用的污泥好氧發酵工藝類型為槽式好氧發酵。該工藝成熟、運行穩定、臭氣收集與處理控制水平高。

2.4 物料配比平衡

混料后物料的性狀直接影響到發酵效果的好壞。通常，離心脫水后的污泥具有含水率高、孔隙率低等特點，在好氧發酵前必須與填充料進行混合、破碎，進行適當的預處理，以調節適宜的含水率、碳氮比等參數?；旌虾笪锪系暮时M量控制在60%左右，碳氮比在25∶1～35∶1。填充料的選擇因地制宜，可以利用剪枝、落葉等園林廢棄物和秸稈、木屑、鋸末等有機廢棄物，或利用已發酵的熟料作為回填料。添加比例要適中，過低會影響發酵效果，過高會增加運行成本。

在保證發酵效果的前提下，充分考慮當地資源及經濟因素，向污泥中添加適當比例的調理劑及回流物料，并且在混料機中充分混合保證物料性狀均勻。

準能污泥處理處置工程設計處理污泥100t/天，根據設計處理能力，有關專家計算得出100t含水率為80%的污泥與15t回流腐熟料（返混料）以及15t有機輔料（秸稈等）混合，混合均勻后物料175t，含水率61.1%。經過高溫發酵，有機質與水分揮發76.3t，充分腐熟后含水率降到40%，腐熟后的重量為98.7t，腐熟的物料每日回流60t，剩余的成品外運38.7t?，F污水處理廠每天大約產生60t的濕污泥，約需投加9t的輔料，可產生23t的成品。

3 節能減排效益分析

隨著科學的進步和社會發展，對能源的需求量日益增加，而如何高效、合理地利用有限的能源，最大限度地節約能源是我們目前所面臨的問題。準能污水處理廠污泥處置工程設計過程中，把設備的節能作為設計的重點，把好設備選型關。污泥處置工藝設備購置力求高效節能，設備全部采用先進節能型的設備，并采用先進的PLC控制系統，根據污泥發酵過程的各項工藝參數，混料、翻拋、鼓風等設備的運行接受自動檢測，并實現自動控制，使整個污泥處置系統的設備運行狀態保持最佳狀態，以提高節能效果，降低能耗指標。

準能污水處理廠污泥處置工程的建設，不僅滿足國家環保污泥無害化、穩定化處理的要求，還可以減少濕污泥填埋對環境可能造成的污染，主動承擔地區環境保護和污染物減排的社會責任，為準格爾旗地區環境保護事業做出了重大的貢獻，為改善準格爾旗人民的人居環境發揮了重要作用，創造了良好社會效益。生產出的成品可用作農用、園林綠化及土地改良（用于鹽堿地、沙化地和廢棄礦場的土壤改良材料及垃圾填埋場覆蓋土）等，還可給企業帶來經濟利益，實現互惠互利、企地共贏。

4 結語

在上文中，我們對城市污水處理廠污泥好氧發酵技術進行了一定的研究與分析。經過新工藝的應用，在工藝運行、節能減排方面都獲得了較好的成果，對保護環境和地區經濟發展均發揮了重要作用，為清潔型城市的建設打下了扎實基礎。

參考文獻

[1] 陳奇，張柏鴻，李紅，等.基于LSP裝置對造紙廢水污泥減量的試驗分析[J].遼寧化工，2017（6）：543-546.

[2] 趙玉君，魏煒.污泥電動脫水技術研究[J].遼寧化工，2017 （6）：598-599.

[3] 熊鍵.城市市政污泥處理工藝簡析[J].環境與發展，2017， 29（3）：75-76.

[4] 靳大偉，呂思琳，賈春芳.污泥水溶性有機物對硝化活性的影響[J].化工管理，2017（18）.

[5] 郭軍，曾旭.制藥污泥的處理技術進展[J].化學工程與裝備，2017（6）：236-237.

[6] 盧閃，李文，楊玉瀅，等.污泥流化床焚燒特性數值模擬與分析[J].華北理工大學學報：自然科學版，2017（3）：12-20.

[7] 夏青.城鎮污水廠污泥處理技術標準化研究[J].中國標準化，2016（15）：214，216.

[8] 張麗秀，李巖，李橙，等.牧草和污泥微生物對污泥PAHs修復的貢獻分析研究[J].草業學報，2017，26（7）：232-238.

[9] 張芳.污泥原位固化處置技術的應用[J].環境衛生工程，2017，25（3）：45-46.endprint