小型污泥好氧发酵工程实例

文_于淑玉 张琦 白文龙

1 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 2 内蒙古鑫水源科技有限公司

1 工程概况

2017年3月，经过2年前期建设的污泥处理厂建成，现处于正常运行状态，建设规模为日处理污泥20t，工程规模见表1。本项目的位于达拉特旗树林召镇新建日处理3万t污水处理厂东墙外，负责处理污水厂每日所产的脱水污泥，污泥产量为17.4t/d。脱水污泥泥饼含水率约为80%，重金属含量、多环芳烃等所有有害物低于GB24188-2009《城镇污水处理厂污泥泥质》标准中规定的限值，其中有机质含量37.4%，含量相对较高。工程稳定运行后，发酵产品符合《GB/T-23486-2009-城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》，可进行资源化利用。

表1 工程规模

2 污泥检测分析

2015年11月23日对达拉特旗水厂的污泥进行了检测，结果见表2。从检测结果可以看出污泥中的重金属及其他有害物质含量均远低于(GB24188-2009)中的限值，且有机物含量很高，有资源化利用的泥质条件。

表2 污泥泥质检测结果

3 污泥处理工程

3.1 好氧发酵工艺

污泥处理工程采用“滚筒动态好氧高温发酵”工艺进行污泥处理，物料在滚筒内50℃以上可维持5～7d，污泥中的病原体、杂草种子等被灭杀，污泥含水率降到45%左右。出料在堆置区经历15d的二次发酵，含水率降至40%左右，经筛分后颗粒小于10mm，达到污泥减量化、无害化的目的。根据项目建设单位与当地园林绿化管理局达成的“污泥处理产品接收协议书”，污泥处理后的发酵产物将由园林绿化管理局进行污泥最终处置，发酵产物将用于园林绿化。该工艺不仅符合“最佳可行技术指南”所指导的污泥处理技术；更重要的是结合当地园林绿化需求，实现了污泥的资源化利用。发酵工艺流程如图1所示。

图1 污泥处理工艺流程图

3.2 除臭工艺

本工程除臭主体部分采用一体化生物滤池，它分为预洗池和生物滤池两部分。好氧发酵阶段产生的臭气经由通风管道，通过机械抽风，自然补风方式进入一体化生物滤池。预洗池位于生物滤池的前端，用于去除气体中的固体污染物、调节空气温度和湿度，作为有效的缓冲器，可降低污染负荷的峰值。除臭工艺流程如图2所示。

图2 除臭工艺

生物滤池将臭气通过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层，利用微生物的代谢作用对恶臭物质进行吸附、吸收和降解，净化后气体由顶部排出。两个池内配有循环喷淋系统保持填料湿度。

3.3 尾水处理

污泥处理过程中产生的废水、废液可以排到达拉特旗树林召镇新建日处理3万t污水处理厂进行处理，不再另行建设污水处理系统。

4 主要构筑物及处理系统设计

该污泥处理项目以滚筒发酵为核心，可分为前处理系统、滚筒发酵系统、后处理系统和除臭系统四个部分。

4.1 前处理系统

前处理系统是指通过添加截断压实的玉米秸秆等辅料，与污泥充分混合，用以调节进泥的含水率由80%降至60%～65%、提高C/N至25以上防止氮素以氨的形式挥发、增加污泥的膨胀度改善通风效率等，营造适宜微生物生长的环境。

该工程中的污泥物料含水率80%左右，碳氮比例偏低12：1～15：1，不利于好氧发酵的进行。因此，采用回流腐熟料（含水率40%）和截短压实玉米秸秆秸秆（含水率 5%）作为调理剂。将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。为了达到上述参数要求，脱水污泥：回流腐熟料：破碎秸秆=10：5：1.5。调理剂调理污泥的过程构成了该项目的前处理系统。

新建污泥料仓、辅料料仓、返料料仓各1个，有效容积均为5m3；主要设备：事故电动闸板阀1台，N=5.5kW；进泥螺旋输送机6台，Q=3t/h，2台N=1.1kW，2台N=1.5kW，1台N=2.2kW，1台N=3kW，用于将脱水机房污泥输送至污泥料仓存储；辅料仓进料皮带输送机2台，Q=5m3/h，1台N=4kW，1台N=2.2kW；污泥下料计量螺旋输送机1台，有轴双螺旋，可变频控制，N=7.5kW，Q=3t/h；辅料下料计量螺旋输送机1台，有轴四螺旋，可变频控制，N=15kW，Q=3m3/h；返料计量螺旋输送机1台，安装在返料仓底部，有轴四螺旋，变频控制，N=15kW，Q=6m3/h；污泥仓出泥螺旋输送机1台，Q=3t/h，N=3kW；辅料仓出料和返料仓出料皮带输送机各1台，N=1.5kW，分别为3Q=m3/h和Q=6m3/h；污泥仓、辅料仓、返料仓内物料汇合至另一皮带输送机，输送能力Q=10m3/h，N=5.5kW，一用一备，输送至混料设备；双轴混料机1台，混合能力Q=10m3/h，N=11kW；混合后物料经皮带输送机输送至下一工艺单元，Q=10m3/h，N=4kW，一用一备。

4.2 滚筒发酵系统

滚筒发酵系统是该工程的核心系统，在此阶段实现污泥的无害化、减量化和稳定化。经前处理系统调理后的物料，在通风条件下，好氧微生物的强分解代谢作用一是实现了有机物的降解，二是产生大量热量，促使物料升温。高温可以灭杀物料中的病原微生物，同时利于蒸发水分降低含水率，出料含水率降低至45%。

主要设备：双轴推料螺旋输送机1台，设计输送能力Q=10m3/h，N=5.5kW，强物料输送至发酵滚筒内部；发酵滚筒1台，污泥好氧发酵核心设备，Q=20t/d（污泥含水率80%），N=45kW；滚筒内设置7个温度探测仪，1个氧浓度探测仪，实时监控物料内温度和氧气浓度，便于掌握发酵进程、调控发酵过程；皮带输送机1台，安装于发酵滚筒后端，用于出料输送，设计输送能力Q=10m3/h，N=7.5kW；供风风机2台，一用一备，Q=5000m3/h，N=15kW，风压5000Pa，曝气头分布在曝气主管和支管上，位于发酵滚筒后部，管道布有12个电动阀门，2个手动阀门，可实现分段、局部等多方式气体供给，便于调节发酵过程。

4.3 除臭系统

除臭系统位于滚筒前段，引风机将废气和水蒸气抽离筒体，经生物滤层，又经循环水喷淋，净化后气体高空排放。

主要设备：除臭系统1套，Q=7000m3/h，N=13.5kW；轴流风机1台，风量Q=3000m3/h，N=7.5kW；设有喷淋塔2套；循环水泵2台。

4.4 后处理系统

后处理系统是指滚筒发酵出料进行二次发酵后，出料经过筛分、返料的过程及发酵终产物的造粒。筛上物主要为降解不完全的辅料，可作为返料返回进料系统再利用，筛下物为发酵最终产物。

主要设备：皮带输送机1台，Q=7m3/h，N=3kW；筛分机Q=7m3/h，N=7.5kW，孔径10mm；筛上物经皮带输机1台送至返料仓，Q=6m3/h，N=4kW；筛下物经皮带输机1台送至成品储料仓。造粒部分设备中盘式混合器1台Q=2t/h，N=7.5kW；挤压式造粒机一台N=30kW；计量与包装机1台N=3kW；皮带输送机4台。

5 工程调试与运行效果

2017年3月该污泥处理工程进行调试运行，调试前期遇到了一些问题。例如，由于没有腐熟料的返料，发酵滚筒中降解秸秆类的微生物种类和数量少，致使秸秆分解不彻底，筛上物过多；调理剂与污泥掺混不够均匀，导致部分物料含水率高，随转筒旋转，形成大小不一、致密的圆形球。目前这些问题都已得到有效解决，处于稳定运行状态，发酵终产物检测结果如表3所示。

由表3可见，发酵终产物有机质含量高达75.5%，各重金属含量均低于《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》（GB/T-23486-2009）中最大限制。pH数值为6.36，低于酸性土壤应用范围，鉴于达拉特旗所处区域土壤属于碱性土壤，不会影响发酵终产物的资源化利用。目前该工程的最大问题是单位污泥的处理成本偏高约合500元/t（80%含水率），其中玉米秸秆所占的费用约占一半左右，包括玉米秸秆的收购、运输、存储、压实截短等环节费用。因此，制约了污泥好氧发酵工程在呼、包、鄂等区域其他污水处理厂的推广与应用。

表3 发酵终产物检测结果

6 结语

工程实践证明，采用“滚筒动态好氧高温发酵”工艺处理市政污泥效果良好，发酵终产物可以稳定达到《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》（GB/T-23486-2009）的泥质标准，实现了减量化、稳定化、无害化和资源化。

运行过程中必须保证进入滚筒的物料掺混均匀，含水率低于65%，防止形成大量致密圆形球体，影响发酵效果。

小型污泥好氧发酵工程中，处理单位污泥的成本偏高，制约了此工艺的推广与应用。