城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備研究

宋瑋華

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林 長春 130000）

城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備研究

宋瑋華

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林 長春 130000）

由于城市化進程的迅速推進和不斷加快，城市中廢水廢物的排放量越來越大，而城市污泥是城市污水處理的副產(chǎn)品，這些廢水廢物排放量的增大也增加了城市污泥的產(chǎn)出量。為了有效利用污泥當中的有效成分和避免對城市環(huán)境的二次污染，需要對污泥進行處理，本文對城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)及其關(guān)鍵的設(shè)備進行簡要的研究和分析。

城市污泥；集成技術(shù)；堆肥

隨著污泥產(chǎn)出量的不斷增加，填埋、投海以及焚燒和堆肥資源的利用等目前主要的幾種污泥處理方式，已經(jīng)無法滿足城市污泥處理的要求，除了堆肥資源利用之外，填埋、投海和焚燒一方面無法進行有效資源的再利用，另一方面也會對環(huán)境造成污染。有關(guān)專家經(jīng)調(diào)查研究和分析之后發(fā)現(xiàn)，城市污泥的最好處理方法是污泥干化和堆肥資源利用，為了能夠讓污泥干化與堆肥集成技術(shù)得到更廣泛的使用，本文對城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)以及其關(guān)鍵設(shè)備進行簡要的探究和分析。

1 城市污泥處理的目的

城市污泥是城市污水處理中的副產(chǎn)品，從某種意義上來說，城市污泥和城市污水一樣，都是會對環(huán)境造成污染的廢棄物，因此，在建設(shè)和諧社會的今天，城市污泥的處理非常有必要。據(jù)悉，城市污泥中含有 N、P、K稀有微量元素及部分有機物等農(nóng)作物與植物生長所必需的營養(yǎng)元素，對土壤的改良具有非常重要的作用；另外，城市污泥中還存在一種可以作為燃料的生物質(zhì)能源。因此，對城市污泥進行處理，除了避免污泥對環(huán)境造成污染之外，更重要的是要將污泥中可利用的有效資源進行合理利用。

2 城市污泥處理的現(xiàn)狀

據(jù)悉，最開始出現(xiàn)城市污泥問題，是因為城市污水處理廠每年排放的污泥量正在不斷增長，尤其是經(jīng)濟飛速發(fā)展的一、二線城市，污泥問題隨著經(jīng)濟水平的發(fā)展顯得愈發(fā)突出。城市污泥處理這個問題開始受到重視，從 2009年起開始到 2010年再到 2011年，陸續(xù)出臺了許多關(guān)于環(huán)境保護和污泥處理的相關(guān)文件，這些文件成為了城市污水處理廠污泥處理最初的依據(jù)，但是尚未有標準統(tǒng)一的城市污泥處理處置的規(guī)范性文件。截止到目前為止，主要的城市污泥處理技術(shù)包括以下幾種：一是將城市污泥利用一定的技術(shù)進行脫水后，再運到專業(yè)填埋場進行填埋處理的污泥衛(wèi)生填埋法；二是利用厭氧微生物的方法將城市污泥中的有機物進行分解，讓其趨于穩(wěn)定的污泥厭氧消化法；三是在高溫高壓的環(huán)境下將污泥中具有還原性的無機物和有機物進行空氣氧化，把污泥氧化成水、二氧化碳和少量的固體殘渣的污泥濕式氧化法；四是將污泥進行脫水后摻入煤炭再進行焚燒的污泥干化焚燒方法；五是采用投海的方式進行污泥處理的污泥排海方法；六是將污泥進行林地、農(nóng)田等場所化為農(nóng)用泥。以上的這些城市污泥處理方法都具有一定的可行性和優(yōu)勢，但同時也存在著很大的缺點與不足，這也是為什么要進一步研究更好的處理城市污泥干化的辦法。

3 城市污泥干化的工藝及關(guān)鍵設(shè)備

3.1 城市污泥干化工藝

污泥干化是污泥處理方法中的一種物理處理方法，污泥干化作為一種物理方法，并不會改變污泥中原有的無機成分，經(jīng)過干化以后的污泥采用高溫好氧堆肥技術(shù)的方法進行污泥處理，把污泥有效利用變泥為肥才是城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)的最終目的。而污泥干化則是污泥堆肥集成的必要手段，因此，在本章節(jié)簡要的闡述一下城市污泥干化工藝及污泥干化的關(guān)鍵設(shè)備。

首先是將城市污泥進行濃縮，讓污泥中原本 100%的水量降到94%～96%之間，在污泥含水量下降的同時，污泥的體積也相應(yīng)的縮小。污泥脫水的目的就是為了降低污泥的含水率，在科學(xué)技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達的今天，很多國家采用的污泥脫水方法都是機械脫水，主要的方法有板框壓濾機、帶式壓濾機以及離心機等，從自然干化的角度來看，普遍采用的是干化床進行污泥干化，我國多采用帶式壓濾脫水的方式進行污泥脫水。污泥脫水技術(shù)屬于過程比較繁復(fù)的一項工作，因為要想把污泥中的水分干化成堆肥時滿足的水分，極其困難。通常情況下，經(jīng)過傳統(tǒng)濃縮和脫水工藝進行干化處理之后，污泥中的含水量依然高達 80%左右，所以還需要進行深度脫水，深度脫水的常用方法是熱干燥法，即利用熱和壓力對污泥的膠凝結(jié)構(gòu)進行破壞，然后對污泥進行殺菌消毒。熱干燥法是一種很高效且綜合的方法，不僅能夠?qū)⑽勰嘀械墓毯侍岣叩?85%～ 95%，同時，經(jīng)過熱干燥法處理后的污泥，其污泥中原有的臭味、病原物、粘度以及不穩(wěn)定性均能夠得到顯著的改善。

3.2 城市污泥干化的關(guān)鍵設(shè)備

經(jīng)過調(diào)查和研究分析后發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外在城市污泥干化工藝的關(guān)鍵設(shè)備方面，一般有以下幾種：一是雙槳葉式干化工藝設(shè)備（如圖1所示），這種設(shè)備具有傳熱面積大、設(shè)備機構(gòu)緊湊、占地面積小、設(shè)備內(nèi)部含氧量低、工作環(huán)境溫度較低、裝置安全可靠、可以半干化和全干化兩用等優(yōu)勢。二是帶式干化工藝設(shè)備，該設(shè)備的優(yōu)勢粉塵含量低，工作過程中不需要準備防爆措施和防爆設(shè)備、烘干裝置處于負壓狀態(tài)，基本不會出現(xiàn)臭味外溢的情況、裝置的機械結(jié)構(gòu)和操作方式都比較簡單，對輸入污泥的流量、烘干帶的輸送速度和熱能等均可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。三是兩段式組合型干化工藝設(shè)備。四是流化床干化工藝設(shè)備（如圖2所示），該設(shè)備能夠直接將污泥送至流化床，設(shè)備的含氧量顯著低于燃點，因此非常安全可靠，同時該設(shè)備的運行和維護費用低，比較適合中小城市。除了上述比較常見常用的關(guān)鍵設(shè)備之外，還有立式圓盤式干化工藝設(shè)備和轉(zhuǎn)鼓式直接加熱工藝設(shè)備兩種。

圖1 雙槳葉式干化工藝設(shè)備

圖2 流化床干化工藝設(shè)備

4 城市污泥堆肥集成技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備

4.1 城市污泥堆肥集成技術(shù)

據(jù)悉，城市污泥的堆肥集成工藝有多種不同的類型，從物料的狀態(tài)來看，堆肥工藝包括靜態(tài)和動態(tài)兩種堆肥方式，根據(jù)污泥中微生物的生長環(huán)境來看，有好氧和厭氧兩種方式，根據(jù)堆肥過程的機械化程度來看，還有露天堆肥法和快速堆肥法兩種，根據(jù)堆肥化技術(shù)的復(fù)雜程度來講，又包括條垛式、強制通風靜態(tài)垛式和反應(yīng)器系統(tǒng)三種形式，其中條垛式和強制通風靜態(tài)垛式還可以細分。關(guān)于污泥堆肥的工作原理，本文以好氧式堆肥方法為例進行簡要的闡述。從好氧式堆肥過程來看，換種方式就是污泥的微生物發(fā)酵過程，在微生物發(fā)酵的過程當中，可溶性小分子有機物通過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物吸收利用，而不可溶的大分子有機物則附著在微生物的體外，被微生物分泌的胞外酶分解成可溶性小分子物質(zhì)，然后再被微生物吸收利用。簡要的說，好氧式堆肥就是通過微生物合成與分解的過程，將一部分可吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時能夠提供生命所需的能量，將有機物轉(zhuǎn)化合成新的細胞物質(zhì)。 用 化 學(xué) 式 表 達 為：

4.2 城市污泥堆肥集成技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備

我國關(guān)于城市污泥堆肥集成技術(shù)的商品化生產(chǎn)還處在發(fā)展的階段，關(guān)于機械科學(xué)方面的研究大多數(shù)都是在吸收和學(xué)習(xí)日本、德國等國外先進的技術(shù)，也通過吸收的先進技術(shù)研發(fā)了利用高溫好氧堆肥、快速干燥消毒固化和物理穩(wěn)定等不同的技術(shù)以及相對應(yīng)的設(shè)備。目前我國用于污泥堆肥的相關(guān)設(shè)備主要包括鏈條式翻堆機、離心式翻堆機、混料機、布料機、帶式氣流干燥機、專用造粒機、多螺旋輸送機和轉(zhuǎn)倉機等。

截止到目前為止，這些工藝和設(shè)備已經(jīng)在我國的多個城市污水處理廠使用，在城市污水處理廠，污泥處理的工藝流程大致為：將污泥脫水和預(yù)烘干之后加入調(diào)整劑、除臭劑、以及脫水過的污泥、進行初混，并變成翻堆、然后發(fā)酵，重復(fù)回填到初混中，再一次翻堆、發(fā)酵，然后才能生成營養(yǎng)土用在農(nóng)用和植物、園林的綠化當中。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，投入使用的這些城市污泥處理和堆肥技術(shù)設(shè)備已經(jīng)取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)語

總而言之，一方面，隨著我國經(jīng)濟的飛速進步和城市化建設(shè)進程的不斷加快，我國的城市污水和污泥排放量越來越大，這些污水污泥對城市環(huán)境造成了非常嚴重的影響；另一方面，我國的果農(nóng)業(yè)近幾年來飛速發(fā)展，需要的化肥越來越多，農(nóng)作物的施肥結(jié)構(gòu)也隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展在發(fā)生變化。有機肥是我國化肥工業(yè)未來的主要發(fā)展方向，作為綠色肥料，有機肥對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。因此，將污泥進行脫水干化處理后，再經(jīng)過污泥堆肥集成技術(shù)變廢為寶，一舉兩得。

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X703

A

1671-0711（2017）07（下）-0225-02

課題項目：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項目（編號：2016-K4-007）