桂林市上窯污泥處置項目改造工程研究與分析

衛志強，馬華敏

（1.桂林市排水工程管理處，廣西 桂林 541002；2.北京中科博聯環境工程有限公司，北京 100080）

污泥是污水處理過程中產生的一種容易腐敗發臭的生物固體物質，它富集了大量氮、磷等營養物質及微生物，不經妥善處置，將危害環境。常用的污泥處置方式有填埋、焚燒、堆肥等。上窯污泥處置項目采用垛式堆肥方式，實現了污泥減量化、降低含水率的目的，但導致氨氣、硫化氫氣體的產生。由于發酵空間巨大，難實現全封閉，因此部分臭氣容易外溢。針對上述問題，改造工程選用北京中科博聯公司制造的設備化、全封閉的高溫好氧發酵設備。改造完成后，現有上窯污泥處置場對環境的影響問題得到有效解決。

1 改造前

1.1 基本情況

采用污泥高溫堆肥處置方式，設計日污泥處置能力120 m3，占地面積14 000 m2，投資1 200余萬元，2009年7月開工建設，2010年3月運行投產。

1.2 工藝流程（見圖1）

1.3 現有廠房和設備

1.3.1 污泥池及污泥泵房

污泥泵房建筑面積為60 m2，內設污泥泵兩臺，輸送量Q=20 m3/h，功率N=37 kW。污泥儲存池尺寸：8.5 m×8.5 m，有效深度2.0 m，超高0.5 m，有效容積144.5 m3。

圖1 改造前工藝流程

1.3.2 混料進料車間

建筑面積1 368 m2，設備包括：雙軸攪拌機、調理劑皮帶輸送機、污泥中間儲倉、調理劑中間儲倉、平臺等。

1.3.3 好氧堆肥車間

發酵槽20條，每條長73 m，槽底鋪設平面列管式二級曝氣裝置。污泥堆肥車間建筑面積5 852 m2。污泥堆肥車間上為輕鋼結構，屋頂采用彩鋼瓦和陽光板。車間內布置抽風管路并配套生物除臭設備，將臭氣進行抽風并處理。

1.3.4 鼓風機房

鼓風機房的平面尺寸為10 m×6 m，高6 m。內設2臺羅茨鼓風機，風機單臺風量63.6 m3/min，風壓19.6 kPa，N=37 kW。

1.3.5 二次發酵車間

二次發酵車間的建筑面積為6 620 m2。二次發酵車間及制肥車間上為輕鋼結構，屋頂采用彩鋼瓦，隔墻為輕體磚結構。

1.3.6 成品倉庫

成品倉庫的建筑面積為1 444 m2，布置破碎機、篩分機、包裝機等。

1.4 存在問題

項目采用的條垛式發酵是將原料混合物堆成長條形的條垛，中心易產生厭氧區，翻垛時產生臭氣。項目堆肥面積近6 000m2，車間高6～7 m，整個空間約4萬m3，很難實現全封閉。整套工藝盡管配備了除臭設備，但發酵和翻垛過程中產生的大量臭氣（經現場檢測，翻垛前氨氣濃度約為1～2 mg/m3，翻垛后，氨氣濃度約為5～8 mg/m3）依然可以外溢，造成了環境污染。

2 改造工程

2.1 基本情況

采用北京中科博聯公司生產和制造的全封閉的高溫好氧發酵設備進行污泥無害化、減量化和資源化處理。該技術基于對溫度、氧氣等參數的自動在線監測，由智能監控軟件對發酵參數進行自動在線監控，發酵過程為靜態發酵（主發酵）與動態發酵（后熟發酵）相結合的組合工藝。

2.2 工藝流程（見圖2）

圖2 改造后工藝流程

2.2.1 混料階段

將原污泥運至處理廠，直接倒入料倉。通過輸送裝置將市政污泥、返混料、輔料按比例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，達到發酵所需的自由空域要求。

2.2.2 上料階段

從混料機出來的混合料，經輸送設備送至發酵設備進行發酵。

2.2.3 生物發酵階段

混合物料輸入發酵裝置后，設備內部的多功能機自動進行取料和均勻布料。發酵裝置中設有溫度、氧氣在線監測探頭，探頭采集的數據經信號采集器輸入計算機控制系統，實時反饋控制鼓風曝氣的強度和時間。

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，1～2 d后堆體進入高溫期。通過自動監測和控制系統，人們可以使堆體在55℃以上的高溫階段維持5 d以上，從而實現物料的無害化和穩定化的目的。

2.2.4 返混料再利用階段

好氧發酵后，多功能機將腐熟物料取出，經篩分后，篩上物用作返混料參與下一次發酵過程，篩下物進行資源化利用。

2.3 技術特點和優勢

該套系統除了具有功能高度集成、占地面積節約、施工周期短、發酵產品穩定等特點外，在工藝特點和設計上，還具有以下幾大特點。

2.3.1 曝氣方式

高溫好氧發酵設備采用“動+靜結合”的供氧方式，采用正壓曝氣，空氣由堆體底部進入，由堆體表面散出，表層升溫速度快，無害化程度較好，發酵產品腐熟度高。污泥在在主發酵過程通過智能靜態鼓風供氧，自動調節控制不同時期所需的供氧量；在后熟階段通過內部勻翻機構進行勻翻供氧，防止出現死角的局部厭氧。智能控制可以保證整個系統的好氧狀態，從而保證整個堆體的發酵效果。

2.3.2 智能控制

高溫好氧發酵設備通過實時在線監測系統和自動控制系統對整個發酵系統實現智能控制，通過調節控制曝氣速率、曝氣時間和曝氣量，實現生物好氧發酵的全過程控制，以滿足并達到快速升溫階段、持續高溫階段、降溫脫水三個階段的不同溫度、氧氣需求量。

2.3.3 臭氣控制

改進工藝采用“以過程控制為主，末端除臭為輔”的方式，通過優化生物堆肥過程的發酵和氧氣供應，抑制和減少臭氣的產生，顯著降低其環境危害。為預防臭氣外溢，其通過集氣系統收集臭氣，并用除臭裝置進行集中處理達標后排放。

經核算，單臺高溫好氧發酵設備內部空間除臭體積1 200 m3*4臺*5次換氣/h=24 000 m3/h，可以發現，由于使用了全封閉的發酵設備，整個除臭體積從4萬m3縮小為4 800 m3，除臭設備抽風量達到24 000 m3/h即可滿足需求。整套系統發酵設備配備了2套化學洗滌塔，總抽風量為27 000 m3/h，可保證較好的除臭處理效果。

3 改造前后對比（見表1）

由表1可以看出，該設備能實現較高的高溫發酵溫度（55℃～70℃），從而將原來10～15 d的好氧發酵周期縮短至8～10 d，輔料的使用量從35%降為15%，但增加了用電量。

表1 改造前后污泥處理效果對比

4 結語

上窯污泥處置項目改造工程利用了污泥全封閉好氧發酵設備，有效地實現了污泥的干化，為污泥的進一步資源化利用開辟了新途徑，同時減少了環境影響，具有實際意義。