小型污泥好氧發酵工程實例

文_于淑玉 張琦 白文龍

1 內蒙古農業大學水利與土木建筑工程學院 2 內蒙古鑫水源科技有限公司

1 工程概況

2017年3月，經過2年前期建設的污泥處理廠建成，現處于正常運行狀態，建設規模為日處理污泥20t，工程規模見表1。本項目的位于達拉特旗樹林召鎮新建日處理3萬t污水處理廠東墻外，負責處理污水廠每日所產的脫水污泥，污泥產量為17.4t/d。脫水污泥泥餅含水率約為80%，重金屬含量、多環芳烴等所有有害物低于GB24188-2009《城鎮污水處理廠污泥泥質》標準中規定的限值，其中有機質含量37.4%，含量相對較高。工程穩定運行后，發酵產品符合《GB/T-23486-2009-城鎮污水處理廠污泥處置-園林綠化用泥質》，可進行資源化利用。

表1 工程規模

2 污泥檢測分析

2015年11月23日對達拉特旗水廠的污泥進行了檢測，結果見表2。從檢測結果可以看出污泥中的重金屬及其他有害物質含量均遠低于(GB24188-2009)中的限值，且有機物含量很高，有資源化利用的泥質條件。

表2 污泥泥質檢測結果

3 污泥處理工程

3.1 好氧發酵工藝

污泥處理工程采用“滾筒動態好氧高溫發酵”工藝進行污泥處理，物料在滾筒內50℃以上可維持5～7d，污泥中的病原體、雜草種子等被滅殺，污泥含水率降到45%左右。出料在堆置區經歷15d的二次發酵，含水率降至40%左右，經篩分后顆粒小于10mm，達到污泥減量化、無害化的目的。根據項目建設單位與當地園林綠化管理局達成的“污泥處理產品接收協議書”，污泥處理后的發酵產物將由園林綠化管理局進行污泥最終處置，發酵產物將用于園林綠化。該工藝不僅符合“最佳可行技術指南”所指導的污泥處理技術；更重要的是結合當地園林綠化需求，實現了污泥的資源化利用。發酵工藝流程如圖1所示。

圖1 污泥處理工藝流程圖

3.2 除臭工藝

本工程除臭主體部分采用一體化生物濾池，它分為預洗池和生物濾池兩部分。好氧發酵階段產生的臭氣經由通風管道，通過機械抽風，自然補風方式進入一體化生物濾池。預洗池位于生物濾池的前端，用于去除氣體中的固體污染物、調節空氣溫度和濕度，作為有效的緩沖器，可降低污染負荷的峰值。除臭工藝流程如圖2所示。

圖2 除臭工藝

生物濾池將臭氣通過濕潤、多孔和充滿活性微生物的濾層，利用微生物的代謝作用對惡臭物質進行吸附、吸收和降解，凈化后氣體由頂部排出。兩個池內配有循環噴淋系統保持填料濕度。

3.3 尾水處理

污泥處理過程中產生的廢水、廢液可以排到達拉特旗樹林召鎮新建日處理3萬t污水處理廠進行處理，不再另行建設污水處理系統。

4 主要構筑物及處理系統設計

該污泥處理項目以滾筒發酵為核心，可分為前處理系統、滾筒發酵系統、后處理系統和除臭系統四個部分。

4.1 前處理系統

前處理系統是指通過添加截斷壓實的玉米秸稈等輔料，與污泥充分混合，用以調節進泥的含水率由80%降至60%～65%、提高C/N至25以上防止氮素以氨的形式揮發、增加污泥的膨脹度改善通風效率等，營造適宜微生物生長的環境。

該工程中的污泥物料含水率80%左右，碳氮比例偏低12：1～15：1，不利于好氧發酵的進行。因此，采用回流腐熟料（含水率40%）和截短壓實玉米秸稈秸稈（含水率 5%）作為調理劑。將污泥的含水率控制在60%～65%，碳氮比控制在 20：1～30：1，并使混合物料具有一定的孔隙度。為了達到上述參數要求，脫水污泥：回流腐熟料：破碎秸稈=10：5：1.5。調理劑調理污泥的過程構成了該項目的前處理系統。

新建污泥料倉、輔料料倉、返料料倉各1個，有效容積均為5m3；主要設備：事故電動閘板閥1臺，N=5.5kW；進泥螺旋輸送機6臺，Q=3t/h，2臺N=1.1kW，2臺N=1.5kW，1臺N=2.2kW，1臺N=3kW，用于將脫水機房污泥輸送至污泥料倉存儲；輔料倉進料皮帶輸送機2臺，Q=5m3/h，1臺N=4kW，1臺N=2.2kW；污泥下料計量螺旋輸送機1臺，有軸雙螺旋，可變頻控制，N=7.5kW，Q=3t/h；輔料下料計量螺旋輸送機1臺，有軸四螺旋，可變頻控制，N=15kW，Q=3m3/h；返料計量螺旋輸送機1臺，安裝在返料倉底部，有軸四螺旋，變頻控制，N=15kW，Q=6m3/h；污泥倉出泥螺旋輸送機1臺，Q=3t/h，N=3kW；輔料倉出料和返料倉出料皮帶輸送機各1臺，N=1.5kW，分別為3Q=m3/h和Q=6m3/h；污泥倉、輔料倉、返料倉內物料匯合至另一皮帶輸送機，輸送能力Q=10m3/h，N=5.5kW，一用一備，輸送至混料設備；雙軸混料機1臺，混合能力Q=10m3/h，N=11kW；混合后物料經皮帶輸送機輸送至下一工藝單元，Q=10m3/h，N=4kW，一用一備。

4.2 滾筒發酵系統

滾筒發酵系統是該工程的核心系統，在此階段實現污泥的無害化、減量化和穩定化。經前處理系統調理后的物料，在通風條件下，好氧微生物的強分解代謝作用一是實現了有機物的降解，二是產生大量熱量，促使物料升溫。高溫可以滅殺物料中的病原微生物，同時利于蒸發水分降低含水率，出料含水率降低至45%。

主要設備：雙軸推料螺旋輸送機1臺，設計輸送能力Q=10m3/h，N=5.5kW，強物料輸送至發酵滾筒內部；發酵滾筒1臺，污泥好氧發酵核心設備，Q=20t/d（污泥含水率80%），N=45kW；滾筒內設置7個溫度探測儀，1個氧濃度探測儀，實時監控物料內溫度和氧氣濃度，便于掌握發酵進程、調控發酵過程；皮帶輸送機1臺，安裝于發酵滾筒后端，用于出料輸送，設計輸送能力Q=10m3/h，N=7.5kW；供風風機2臺，一用一備，Q=5000m3/h，N=15kW，風壓5000Pa，曝氣頭分布在曝氣主管和支管上，位于發酵滾筒后部，管道布有12個電動閥門，2個手動閥門，可實現分段、局部等多方式氣體供給，便于調節發酵過程。

4.3 除臭系統

除臭系統位于滾筒前段，引風機將廢氣和水蒸氣抽離筒體，經生物濾層，又經循環水噴淋，凈化后氣體高空排放。

主要設備：除臭系統1套，Q=7000m3/h，N=13.5kW；軸流風機1臺，風量Q=3000m3/h，N=7.5kW；設有噴淋塔2套；循環水泵2臺。

4.4 后處理系統

后處理系統是指滾筒發酵出料進行二次發酵后，出料經過篩分、返料的過程及發酵終產物的造粒。篩上物主要為降解不完全的輔料，可作為返料返回進料系統再利用，篩下物為發酵最終產物。

主要設備：皮帶輸送機1臺，Q=7m3/h，N=3kW；篩分機Q=7m3/h，N=7.5kW，孔徑10mm；篩上物經皮帶輸機1臺送至返料倉，Q=6m3/h，N=4kW；篩下物經皮帶輸機1臺送至成品儲料倉。造粒部分設備中盤式混合器1臺Q=2t/h，N=7.5kW；擠壓式造粒機一臺N=30kW；計量與包裝機1臺N=3kW；皮帶輸送機4臺。

5 工程調試與運行效果

2017年3月該污泥處理工程進行調試運行，調試前期遇到了一些問題。例如，由于沒有腐熟料的返料，發酵滾筒中降解秸稈類的微生物種類和數量少，致使秸稈分解不徹底，篩上物過多；調理劑與污泥摻混不夠均勻，導致部分物料含水率高，隨轉筒旋轉，形成大小不一、致密的圓形球。目前這些問題都已得到有效解決，處于穩定運行狀態，發酵終產物檢測結果如表3所示。

由表3可見，發酵終產物有機質含量高達75.5%，各重金屬含量均低于《城鎮污水處理廠污泥處置-園林綠化用泥質》（GB/T-23486-2009）中最大限制。pH數值為6.36，低于酸性土壤應用范圍，鑒于達拉特旗所處區域土壤屬于堿性土壤，不會影響發酵終產物的資源化利用。目前該工程的最大問題是單位污泥的處理成本偏高約合500元/t（80%含水率），其中玉米秸稈所占的費用約占一半左右，包括玉米秸稈的收購、運輸、存儲、壓實截短等環節費用。因此，制約了污泥好氧發酵工程在呼、包、鄂等區域其他污水處理廠的推廣與應用。

表3 發酵終產物檢測結果

6 結語

工程實踐證明，采用“滾筒動態好氧高溫發酵”工藝處理市政污泥效果良好，發酵終產物可以穩定達到《城鎮污水處理廠污泥處置-園林綠化用泥質》（GB/T-23486-2009）的泥質標準，實現了減量化、穩定化、無害化和資源化。

運行過程中必須保證進入滾筒的物料摻混均勻，含水率低于65%，防止形成大量致密圓形球體，影響發酵效果。

小型污泥好氧發酵工程中，處理單位污泥的成本偏高，制約了此工藝的推廣與應用。