桂林市上窯污泥處置項(xiàng)目改造工程研究與分析

衛(wèi)志強(qiáng)，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(lián)環(huán)境工程有限公司，北京 100080）

污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的一種容易腐敗發(fā)臭的生物固體物質(zhì)，它富集了大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)及微生物，不經(jīng)妥善處置，將危害環(huán)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(xiàng)目采用垛式堆肥方式，實(shí)現(xiàn)了污泥減量化、降低含水率的目的，但導(dǎo)致氨氣、硫化氫氣體的產(chǎn)生。由于發(fā)酵空間巨大，難實(shí)現(xiàn)全封閉，因此部分臭氣容易外溢。針對(duì)上述問題，改造工程選用北京中科博聯(lián)公司制造的設(shè)備化、全封閉的高溫好氧發(fā)酵設(shè)備。改造完成后，現(xiàn)有上窯污泥處置場(chǎng)對(duì)環(huán)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(shè)計(jì)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(shè)，2010年3月運(yùn)行投產(chǎn)。

1.2 工藝流程（見圖1）

1.3 現(xiàn)有廠房和設(shè)備

1.3.1 污泥池及污泥泵房

污泥泵房建筑面積為60 m2，內(nèi)設(shè)污泥泵兩臺(tái)，輸送量Q=20 m3/h，功率N=37 kW。污泥儲(chǔ)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(jìn)料車間

建筑面積1 368 m2，設(shè)備包括：雙軸攪拌機(jī)、調(diào)理劑皮帶輸送機(jī)、污泥中間儲(chǔ)倉、調(diào)理劑中間儲(chǔ)倉、平臺(tái)等。

1.3.3 好氧堆肥車間

發(fā)酵槽20條，每條長73 m，槽底鋪設(shè)平面列管式二級(jí)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(jié)構(gòu)，屋頂采用彩鋼瓦和陽光板。車間內(nèi)布置抽風(fēng)管路并配套生物除臭設(shè)備，將臭氣進(jìn)行抽風(fēng)并處理。

1.3.4 鼓風(fēng)機(jī)房

鼓風(fēng)機(jī)房的平面尺寸為10 m×6 m，高6 m。內(nèi)設(shè)2臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)單臺(tái)風(fēng)量63.6 m3/min，風(fēng)壓19.6 kPa，N=37 kW。

1.3.5 二次發(fā)酵車間

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

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(jī)、篩分機(jī)、包裝機(jī)等。

1.4 存在問題

項(xiàng)目采用的條垛式發(fā)酵是將原料混合物堆成長條形的條垛，中心易產(chǎn)生厭氧區(qū)，翻垛時(shí)產(chǎn)生臭氣。項(xiàng)目堆肥面積近6 000m2，車間高6～7 m，整個(gè)空間約4萬m3，很難實(shí)現(xiàn)全封閉。整套工藝盡管配備了除臭設(shè)備，但發(fā)酵和翻垛過程中產(chǎn)生的大量臭氣（經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，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(huán)境污染。

2 改造工程

2.1 基本情況

采用北京中科博聯(lián)公司生產(chǎn)和制造的全封閉的高溫好氧發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行污泥無害化、減量化和資源化處理。該技術(shù)基于對(duì)溫度、氧氣等參數(shù)的自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)，由智能監(jiān)控軟件對(duì)發(fā)酵參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)在線監(jiān)控，發(fā)酵過程為靜態(tài)發(fā)酵（主發(fā)酵）與動(dòng)態(tài)發(fā)酵（后熟發(fā)酵）相結(jié)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(yùn)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(jī)中充分混合，使物料達(dá)到適宜的含水率，并保證混合料具有松散的結(jié)構(gòu)，達(dá)到發(fā)酵所需的自由空域要求。

2.2.2 上料階段

從混料機(jī)出來的混合料，經(jīng)輸送設(shè)備送至發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行發(fā)酵。

2.2.3 生物發(fā)酵階段

混合物料輸入發(fā)酵裝置后，設(shè)備內(nèi)部的多功能機(jī)自動(dòng)進(jìn)行取料和均勻布料。發(fā)酵裝置中設(shè)有溫度、氧氣在線監(jiān)測(cè)探頭，探頭采集的數(shù)據(jù)經(jīng)信號(hào)采集器輸入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反饋控制鼓風(fēng)曝氣的強(qiáng)度和時(shí)間。

發(fā)酵過程開始后，在鼓風(fēng)機(jī)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(jìn)入高溫期。通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，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(shí)現(xiàn)物料的無害化和穩(wěn)定化的目的。

2.2.4 返混料再利用階段

好氧發(fā)酵后，多功能機(jī)將腐熟物料取出，經(jīng)篩分后，篩上物用作返混料參與下一次發(fā)酵過程，篩下物進(jìn)行資源化利用。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

該套系統(tǒng)除了具有功能高度集成、占地面積節(jié)約、施工周期短、發(fā)酵產(chǎn)品穩(wěn)定等特點(diǎn)外，在工藝特點(diǎn)和設(shè)計(jì)上，還具有以下幾大特點(diǎn)。

2.3.1 曝氣方式

高溫好氧發(fā)酵設(shè)備采用“動(dòng)+靜結(jié)合”的供氧方式，采用正壓曝氣，空氣由堆體底部進(jìn)入，由堆體表面散出，表層升溫速度快，無害化程度較好，發(fā)酵產(chǎn)品腐熟度高。污泥在在主發(fā)酵過程通過智能靜態(tài)鼓風(fēng)供氧，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制不同時(shí)期所需的供氧量；在后熟階段通過內(nèi)部勻翻機(jī)構(gòu)進(jìn)行勻翻供氧，防止出現(xiàn)死角的局部厭氧。智能控制可以保證整個(gè)系統(tǒng)的好氧狀態(tài)，從而保證整個(gè)堆體的發(fā)酵效果。

2.3.2 智能控制

高溫好氧發(fā)酵設(shè)備通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能控制，通過調(diào)節(jié)控制曝氣速率、曝氣時(shí)間和曝氣量，實(shí)現(xiàn)生物好氧發(fā)酵的全過程控制，以滿足并達(dá)到快速升溫階段、持續(xù)高溫階段、降溫脫水三個(gè)階段的不同溫度、氧氣需求量。

2.3.3 臭氣控制

改進(jìn)工藝采用“以過程控制為主，末端除臭為輔”的方式，通過優(yōu)化生物堆肥過程的發(fā)酵和氧氣供應(yīng)，抑制和減少臭氣的產(chǎn)生，顯著降低其環(huán)境危害。為預(yù)防臭氣外溢，其通過集氣系統(tǒng)收集臭氣，并用除臭裝置進(jìn)行集中處理達(dá)標(biāo)后排放。

經(jīng)核算，單臺(tái)高溫好氧發(fā)酵設(shè)備內(nèi)部空間除臭體積1 200 m3*4臺(tái)*5次換氣/h=24 000 m3/h，可以發(fā)現(xiàn)，由于使用了全封閉的發(fā)酵設(shè)備，整個(gè)除臭體積從4萬m3縮小為4 800 m3，除臭設(shè)備抽風(fēng)量達(dá)到24 000 m3/h即可滿足需求。整套系統(tǒng)發(fā)酵設(shè)備配備了2套化學(xué)洗滌塔，總抽風(fēng)量為27 000 m3/h，可保證較好的除臭處理效果。

3 改造前后對(duì)比（見表1）

由表1可以看出，該設(shè)備能實(shí)現(xiàn)較高的高溫發(fā)酵溫度（55℃～70℃），從而將原來10～15 d的好氧發(fā)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(duì)比

4 結(jié)語

上窯污泥處置項(xiàng)目改造工程利用了污泥全封閉好氧發(fā)酵設(shè)備，有效地實(shí)現(xiàn)了污泥的干化，為污泥的進(jìn)一步資源化利用開辟了新途徑，同時(shí)減少了環(huán)境影響，具有實(shí)際意義。