新型半開放式發(fā)酵槽技術在蘇州市區(qū)污泥處置中的應用

韓素華，邱云龍，沈 昊，董曉磊

（悉地（蘇州）勘察設計顧問有限公司,江蘇 蘇 州 2 15007）

新型半開放式發(fā)酵槽技術在蘇州市區(qū)污泥處置中的應用

韓素華，邱云龍，沈 昊，董曉磊

（悉地（蘇州）勘察設計顧問有限公司,江蘇 蘇 州 2 15007）

蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)內污水基本為生活污水，結合污泥泥質及當地實際情況，按照“減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化”的設計原則，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，污泥產品制作為有機肥和基質土用于園林綠化，實現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污水經處理后污泥產生量(含水率80%)約為5～10 t，污泥產量取決于排水體制、進水水質、污水處理工藝及設備、運行狀況等因素。據統(tǒng)計，2012全國污泥年產量約為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質和N、P等營養(yǎng)元素可被農作物利用,促進作物增產，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，實際運行規(guī)模約25萬m3/d，污泥產量約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，實際運行規(guī)模約13萬m3/d，污泥產量約120 t/d。目前，除蘇州城區(qū)污水處理廠產生的污泥部分外運焚燒，常熟城西污水處理廠部分污泥外運污泥制磚處置外，其余污泥約300 t/d運送至常熟市添源環(huán)保科技有限公司進行污泥堆肥處置。檢測結果和國家標準見表1。

表1 檢測結果和國家標準 mg/kg

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

2 工程設計

蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)污水處理廠每日污泥產量約300 t運送至常熟添源環(huán)保科技有限公司進行污泥處置，而現狀添源環(huán)保科技有限公司污泥處置能力僅150 t/d，急需對現狀污泥處置車間進行擴建，考慮到遠期污泥接納量的增長，本次新設計污泥處置規(guī)模確定為 300 t/d（污泥含水率80%），其中200 t/d用于生產綠化基質土，100 t/d用于生產綠化有機肥，每年可生產綠化有機肥1.5萬t，生產綠化基質土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)）和筒倉式反應器（In-Vessel Vertical Silos）。這些工藝均有各自的缺點，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。發(fā)酵槽式工藝堆積物兩側都有墻壁，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備的頻率和質量影響較大，運行管理水平要求高。筒倉式反應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，故現在很少采用。

由此可見，傳統(tǒng)的污泥堆肥處理技術均有各自的缺陷。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：（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)約運行成本；（4）翻拋次數減少，降低機械損耗；（5）物料投入取出方便，不需要提前預混料，操作簡單；（6）送風槽清理方便，節(jié)約人力物力；（7）設備自動運行，管理方便；（8）機械機構簡潔，故障率低，維護成本低的優(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的作用下，在膜內形成一個低壓內腔，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，堆肥效率及運行管理方便方面均不如半開放式發(fā)酵槽工藝。

根據《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南（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。蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)污水處理廠污泥基本為城鎮(zhèn)生活污水產生，適宜采用“半開放式好氧發(fā)酵堆肥”工藝，該工藝能實現污泥中有機質及營養(yǎng)元素的高效利用，好氧發(fā)酵后的污泥泥質能夠達到園林綠化要求。因此采用污泥高溫好氧發(fā)酵后生產綠化基質土和綠化有機肥作為蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)生活污泥處置的途徑。

2.2 方案比選

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

表2 方案比選參數及結果

從表2可以看出，在現有土地條件下，開放式發(fā)酵槽工藝處理效率最高、運行維護簡單、可靠性高、車間衛(wèi)生狀況好、滿足現有土地的各項指標要求。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 方案設計

2.3.1 工藝流程

工藝流程見圖1。

2.3.2 工藝流程要點

（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主要處理構筑物

圖1 開放式發(fā)酵槽工藝流程圖

主要處理構筑物表3。

表3 主要處理構筑物一覽表

2.3.4主要設備

（1）開放式翻拋機

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

（2）移動罩風管收集系統(tǒng)

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

圖2 開放式翻拋機

圖3 移動罩風管收集系統(tǒng)

3 結論

（1）按照“減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化”的設計原則，生活污泥處置技術適宜采用好氧發(fā)酵和厭氧消化技術，根據蘇州城區(qū)和常熟市區(qū)污水處理廠污泥泥質，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、運行維護簡單、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作物秸稈等混合作為污泥調理材料，水分從80%調整到55%～60%，碳氮比調節(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，體現節(jié)能減排及循環(huán)經濟的理念。

（6）新型開放式發(fā)酵槽好氧發(fā)酵技術處理能力較大，機械自動化程度較高，在保證發(fā)酵效果的同時運行管理簡單。該工程具有明顯的環(huán)境、社會和經濟效益，本工程的實施，將實現蘇州城區(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。

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（含農村污水治理）等領域的技術研究工作。