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 ~ 6948 ~532.6~5.42.4~3.91.2~1.51.2~3.50.28~0.40.32~0.43
猪厩肥25.00.450.083——
马厩肥25.00.580.122——
牛厩肥20.00.340.070——
羊厩肥31.80.841.100——

  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

作者通讯处:300381 天津市河西区紫金山路2号天津市污水处理研究所
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