污泥高温堆肥示范工程设计方案

简介： 目前我国城市污水污泥（包括二级河道淤泥、下水道通挖污泥及污水处理厂污泥），大部分还未经稳定化、无害化、资源化的处理和处置，没有正常的出路，不但成为城市及污水处理厂的负担，而且污泥的任意排放和堆放对周边环境造成新的污泥已经触目惊心，使建成的城市排水、河湖等设施及城市污水处理厂不能充分发挥消除环境污染的功能。既使建有消化池处理污泥，但未经无害化处置，污染程度虽有所减轻，但仍不符合污泥农用标准而造成二次污染。
关键字：污泥 高温堆肥 发酵 方案
一、概述：

　　目前我国城市污水污泥（包括二级河道淤泥、下水道通挖污泥及污水处理厂污泥），大部分还未经稳定化、无害化、资源化的处理和处置，没有正常的出路，不但成为城市及污水处理厂的负担，而且污泥的任意排放和堆放对周边环境造成新的污泥已经触目惊心，使建成的城市排水、河湖等设施及城市污水处理厂不能充分发挥消除环境污染的功能。既使建有消化池处理污泥，但未经无害化处置，污染程度虽有所减轻，但仍不符合污泥农用标准而造成二次污染。
　　 然而，城市污水污泥会造成污染，但经妥善处理处置后进行综合利用，也能达到污泥资源化。污泥中的有机物分解产生的腐殖质可以改良土壤避免板结，污泥中丰富的氮、磷、钾等则是植物和农作物生长不可缺少的营养物，城市污泥营养成分与农家肥的对比见下表所示：

污泥肥料类	有机份 %	氮 %	磷 %	钾 %
生污泥	消化污泥	生污泥	消化污泥	生污泥	消化污泥	生污泥	消化污泥
城市污水污泥	55 ～ 69	48 ～53	2.6～5.4	2.4～3.9	1.2～1.5	1.2～3.5	0.28～0.4	0.32～0.43
猪厩肥	25.0	0.45	0.083	——
马厩肥	25.0	0.58	0.122	——
牛厩肥	20.0	0.34	0.070	——
羊厩肥	31.8	0.84	1.100	——

　　除堆肥而外，污水污泥经干燥焚烧后，可利用热值，可发电，还可作为建筑材料而派上用场，因此，城市污水污泥的处理处置与资源化的相结合，必将成为城市污水污泥最佳的最终出路。
二、污泥堆肥技术发展动态：
　　污泥处理处置方法有土地利用（用于农林业）、填埋、焚烧和海洋弃置。据美国环保署估计，美国15300个城市污水处理厂中,年产干固体污泥769万吨，45％的污泥用于农林业，21%进行填埋，３０％用于投弃海洋。焚烧法由于能耗高，所以只占3％。原西德年产干污泥约200万吨，农田利用占32％，填埋占59％，焚烧占8％。日本55% 的污泥进行焚烧，35％的污泥进行填埋，约9％的污泥进行农田利用。污泥排海处置，由于对海洋越来越高的要求，许多国家已停止使用。污泥焚烧以日本、德国，奥地利等国占比例高，一般大型污水厂污泥通过焚烧无害化，产生的热能可回收利用，污泥减容减量化程度很高,但焚烧投资巨大，操作管理复杂，能耗和运行费均很高，近期内我国还不能全面推广采用。据报导，日本拟研究污泥焚烧后残渣溶铸成块石堆砌的处置方法。总之，在大多数国家中，土地利用和填埋仍是污泥处置的主要途径，而随着可填埋范围的日益减少，土地利用将是一个主要的发展方向。我国是一个发展中的国家，又是一个农业大国，城市污水污泥的土地利用应是一项重要的途径。
　　 污泥高温堆肥技术，目前世界各国采用的方法有：自然堆肥法，园柱形分格封闭堆肥法，滚筒堆肥法，竖立式多层反应堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺，这些方法都在不断发展和完善。美国八十年代初开发了比较完善的贝尔茨维尔好氧堆肥法，主要利用堆底穿孔管通入空气，防止臭气扩散，比较安全卫生。美国、德国、荷兰等发达国家大多由污水厂出资，国家政府资助交专业公司承包产业化经营，堆肥产品作为商品出售。
　　 日本最大的堆肥厂在北海道的札幌市，堆肥仓和生产线及袋装产品很具规模，而且机械化、自动化程度很高。
　　 污泥连续发酵工艺利用回转仓完成中温、高温发酵过程，高效、防臭成品质量高，在美国、日本、欧洲广为采用。例如：丹诺（DANO）发酵器，是一种古老而现代的好氧发酵设备，丹麦DANO公司的发酵器转筒直径3.5m，长度36m，德国Reinsta1公司的发酵器，直径3.75m, 长度40m，还有直径长达4～5m，长度60m以上的，如KM一102A型、KM一101型等。丹诺发酵仓污泥腐熟周期能达到3个昼夜以内。
　　 我国近年北京、天津、唐山、太原、深圳、大连、石家庄等城市进行污泥高温堆肥或干燥制肥，取得工艺技术方面的初步成果，但仍停留在试验阶段，开发研制系统装备还在探索，开辟污泥处理处置新途径、新设备，合理利用污泥资源使之工程化、系列化、产业化，仍有十分重要的意义。
　　 天津市从国家“七·五”开始，在污泥处理处置工艺技术的研究方面做了大量的工作，取得了不少有效的科研成果：
　　 1、“城市污水处理厂污泥与城市垃圾混合堆肥技术的研究”
　　 “七·五”国家科技攻课题
　　 编号：75一59一03一04一02
　　 2、“城市污泥处理技术开发的研究”
　　 天津市建委科技项目
　　 编号：91一17
　　 3、“下水道通挖污泥堆肥试验研究”
　　 天津市建委科研项目
　　 4、“城市污泥堆肥及园林绿地应用技术的研究”
　　 天津市科委重大课题
　　 编号：9100332010
　　 5、“污泥高温堆肥技术的研究”
　　 “八·五”国家科技攻关课题
　　 编号：85一908一03一06一02
　　 科研课题通过调研、小试、中试、生产性试验及净化效果、农田、园林、绿地应用的研究，得出如下结论意见：
　　 不论是消化后污泥还是原污泥，经有效脱水再经有效的自然风干处理后，在一定的工艺条件下，不加任何膨胀剂、调理剂以干燥的污泥进行调节，直接堆肥是完全可行的。本课题研究成功地突破了污泥不经调节，纯污泥直接进行高温堆肥和初始污泥含水率提高两大技术关键，通过技术、经济对比，为我国城市污水处理厂污泥处理与处置提出一条新途径。
通过对污泥堆肥产品的肥份分析及毒性有机降解效果分析，证实了其具有良好的经济价值和广阔的应用前景，为今后污泥堆肥产品的广泛应用提供了科学的依据。 通过试验研究提出污泥高温堆肥技术指标如下：
　　 工艺参数：
　　 堆肥物料初始含水率：50～60％
　　 供气量： 12～25m3／h·m3
　　 堆肥最高温度： 60～65oC
　　 一次发酵周期： 15～20天
　　 二次发酵周期： 20～30天
　　 堆肥产品的技术指标：
　　 表观呈灰褐色、松散无臭味。
　　 卫生学指标：
　　 蛔虫卵杀死率： ＞95％
　　 大肠菌值： ＞10-2
　　 肥料肥分指标：
　　 含水率： 40％左右
　　 有机份： 45～55％
　　 总 氮： 2.5 ～ 4.5％
　　 总 磷： 1.0 ～ 0.4％
　　 总 钾： 0.3 ～ 0.4％
　　 “八·五”国家科技攻关子专题，1995年，通过建设部科技发展司组织的鉴定和验收，该子项研究汇同其它子项研究所构成的85一908一03一06专题研究的整体水平达到国际先进水平。
　　 可以说，污泥堆肥作为土壤改良剂，可生产出有机复合肥，对土壤理化性状有显著改善，保水性较强。经农田、园林绿地应用表明：污泥堆肥是一种无臭、轻质、肥份足的卫生肥料，不但对小麦等农作物有增产效果，而且施用于草坪、花灌木和乔木也能提高其观赏价值。
三、示范工程方案设计
　　1. 生产规模：年产堆肥产品1000吨（散装）
　　2. 技术指标：
　　 蛔虫卵杀死率： ＞95％
　　 粪大肠肝菌值：< 10-2
　　 臭强度： 零级
　　 营养成分：
　　 有机质： ＞30％
　　 总 氮： ＞ 2％
　　 总 磷： ＞ 1％
　　 总 钾： ＞ 6 ‰
　　 pH 值： < 8.5
　　 堆肥产品含水率： 40 %
　　3. 工艺流程方框图及示意图（见附页）：
　　4. 占地：约5000m2
　　5. 主要构筑物：
　　 污泥凉晒场
　　 干污泥堆肥场
　　 静态发酵仓
　　 除臭床
　　 产品储仓
　　6. 主要设备、仪器
　　 通风机： 8台
　　 皮带运输机： 2台
　　 混合设备： 2台
　　 翻垛机： 3台
　　 测温仪： 1台
　　 测氧仪： 1台
　　 产品包装机： 1台
　　7. 投资： 100万元（未含征地费）
　　 土建费： 60万元
　　 设备仪器费： 40万元