桂林市上窯污泥處置項目改造工程研究與分析

衛(wèi)志強，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，它富集了大量氮、磷等營養(yǎng)物質及微生物，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。上窯污泥處置項目采用垛式堆肥方式，實現(xiàn)了污泥減量化、降低含水率的目的，但導致氨氣、硫化氫氣體的產(chǎn)生。由于發(fā)酵空間巨大，難實現(xiàn)全封閉，因此部分臭氣容易外溢。針對上述問題，改造工程選用北京中科博聯(lián)公司制造的設備化、全封閉的高溫好氧發(fā)酵設備。改造完成后，現(xiàn)有上窯污泥處置場對環(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，設計日污泥處置能力120 m3，占地面積14 000 m2，投資1 200余萬元，2009年7月開工建設，2010年3月運行投產(chǎn)。

1.2 工藝流程（見圖1）

1.3 現(xiàn)有廠房和設備

1.3.1 污泥池及污泥泵房

污泥泵房建筑面積為60 m2，內設污泥泵兩臺，輸送量Q=20 m3/h，功率N=37 kW。污泥儲存池尺寸：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 混料進料車間

建筑面積1 368 m2，設備包括：雙軸攪拌機、調理劑皮帶輸送機、污泥中間儲倉、調理劑中間儲倉、平臺等。

1.3.3 好氧堆肥車間

發(fā)酵槽20條，每條長73 m，槽底鋪設平面列管式二級曝氣裝置。污泥堆肥車間建筑面積5 852 m2。污泥堆肥車間上為輕鋼結構，屋頂采用彩鋼瓦和陽光板。車間內布置抽風管路并配套生物除臭設備，將臭氣進行抽風并處理。

1.3.4 鼓風機房

鼓風機房的平面尺寸為10 m×6 m，高6 m。內設2臺羅茨鼓風機，風機單臺風量63.6 m3/min，風壓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構，屋頂采用彩鋼瓦，隔墻為輕體磚結構。

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、篩分機、包裝機等。

1.4 存在問題

項目采用的條垛式發(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)，翻垛時產(chǎn)生臭氣。項目堆肥面積近6 000m2，車間高6～7 m，整個空間約4萬m3，很難實現(xiàn)全封閉。整套工藝盡管配備了除臭設備，但發(fā)酵和翻垛過程中產(chǎn)生的大量臭氣（經(jīng)現(xiàn)場檢測，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)酵設備進行污泥無害化、減量化和資源化處理。該技術基于對溫度、氧氣等參數(shù)的自動在線監(jiān)測，由智能監(jiān)控軟件對發(fā)酵參數(shù)進行自動在線監(jiān)控，發(fā)酵過程為靜態(tài)發(fā)酵（主發(fā)酵）與動態(tài)發(fā)酵（后熟發(fā)酵）相結合的組合工藝。

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中充分混合，使物料達到適宜的含水率，并保證混合料具有松散的結構，達到發(fā)酵所需的自由空域要求。

2.2.2 上料階段

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

2.2.3 生物發(fā)酵階段

混合物料輸入發(fā)酵裝置后，設備內部的多功能機自動進行取料和均勻布料。發(fā)酵裝置中設有溫度、氧氣在線監(jiān)測探頭，探頭采集的數(shù)據(jù)經(jīng)信號采集器輸入計算機控制系統(tǒng)，實時反饋控制鼓風曝氣的強度和時間。

發(fā)酵過程開始后，在鼓風機提供氧氣的條件下，好氧微生物迅速增殖，堆體溫度迅速升高，1～2 d后堆體進入高溫期。通過自動監(jiān)測和控制系統(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，篩下物進行資源化利用。

2.3 技術特點和優(yōu)勢

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)定等特點外，在工藝特點和設計上，還具有以下幾大特點。

2.3.1 曝氣方式

高溫好氧發(fā)酵設備采用“動+靜結合”的供氧方式，采用正壓曝氣，空氣由堆體底部進入，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)鼓風供氧，自動調節(jié)控制不同時期所需的供氧量；在后熟階段通過內部勻翻機構進行勻翻供氧，防止出現(xiàn)死角的局部厭氧。智能控制可以保證整個系統(tǒng)的好氧狀態(tài)，從而保證整個堆體的發(fā)酵效果。

2.3.2 智能控制

高溫好氧發(fā)酵設備通過實時在線監(jiān)測系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)對整個發(fā)酵系統(tǒng)實現(xiàn)智能控制，通過調節(jié)控制曝氣速率、曝氣時間和曝氣量，實現(xiàn)生物好氧發(fā)酵的全過程控制，以滿足并達到快速升溫階段、持續(xù)高溫階段、降溫脫水三個階段的不同溫度、氧氣需求量。

2.3.3 臭氣控制

改進工藝采用“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，抑制和減少臭氣的產(chǎn)生，顯著降低其環(huán)境危害。為預防臭氣外溢，其通過集氣系統(tǒng)收集臭氣，并用除臭裝置進行集中處理達標后排放。

經(jīng)核算，單臺高溫好氧發(fā)酵設備內部空間除臭體積1 200 m3*4臺*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)酵設備，整個除臭體積從4萬m3縮小為4 800 m3，除臭設備抽風量達到24 000 m3/h即可滿足需求。整套系統(tǒng)發(fā)酵設備配備了2套化學洗滌塔，總抽風量為27 000 m3/h，可保證較好的除臭處理效果。

3 改造前后對比（見表1）

由表1可以看出，該設備能實現(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比

4 結語

上窯污泥處置項目改造工程利用了污泥全封閉好氧發(fā)酵設備，有效地實現(xiàn)了污泥的干化，為污泥的進一步資源化利用開辟了新途徑，同時減少了環(huán)境影響，具有實際意義。