——以河南省唐河縣污泥好氧發(fā)酵工程為例

張廣奇¹，姜會(huì)會(huì)¹，羅志新¹，朱善宏²，陳俊¹

1. 北京合清環(huán)保技術(shù)有限公司，北京 100080；

2. 南陽(yáng)市宣溢環(huán)保設(shè)備股份有限公司，南陽(yáng) 474300             

摘要：河南省唐河縣污水處理廠污泥處理中心采用一體化式智能控制好氧發(fā)酵工藝，日處理城市污泥30t，配置自動(dòng)化、智能化物料儲(chǔ)存、計(jì)量、輸送、發(fā)酵、監(jiān)測(cè)、控制于一體的功能集約型成套設(shè)備，解決了城市污泥二次污染和資源化利用的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)中小城鎮(zhèn)污泥處理處置可持續(xù)發(fā)展。該工程的建設(shè)與運(yùn)行對(duì)于縣鎮(zhèn)級(jí)及中小城市污水處理廠污泥處理處置工程的建設(shè)具有重要借鑒意義。

關(guān)鍵詞：中小城鎮(zhèn)；城市污泥；好氧發(fā)酵；一體化處理工藝

Abstract: The integrated intelligent aerobic composting process was used in sewage treatment plant of Henan province Tanghe county, and will realize the sustainable development of sludge treatment and disposal in small and medium-sized urban. The treatment capacity of municipal sludge is 30 t/d. The integrated intelligent equipments used in the process have functions of storage, measurement, transport, aerobic fermentation, automatic monitoring and automatic control, and solve the problems of secondary pollution and resource utilization of municipal sludge. The process will be of great significance to the construction of similar projects in the future.

Key words: Small and medium-sized urban; municipal sludge; aerobic fermentation; integrated intelligent equipment

1 項(xiàng)目概況

唐河縣是河南省南陽(yáng)市下轄縣，是河南省較具實(shí)力的縣市之一，先后榮獲全國(guó)科技進(jìn)步先進(jìn)縣、中部百?gòu)?qiáng)縣市等榮譽(yù)稱號(hào)，總面積2512平方公里，148萬(wàn)人口。唐河縣污水處理廠處理規(guī)模4.0萬(wàn)噸/日，采用卡魯賽爾氧化溝處理工藝，工程占地2.17公頃，于2015年2月完成提標(biāo)改造工程，出水水質(zhì)由一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提高到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，日產(chǎn)生含水率80%城市污泥約30t/d。

早期唐河縣第一污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥采用外運(yùn)填埋處置方式，隨著新建填埋場(chǎng)土地資源緊張，以及含水率較高脫水污泥流動(dòng)性大易出現(xiàn)堵塞填埋場(chǎng)滲濾液管道和進(jìn)入水體產(chǎn)生二次污染的問(wèn)題，2016年唐河縣第一污水處理廠啟動(dòng)建設(shè)污泥處理中心。由于好氧發(fā)酵工藝具有投資較低、運(yùn)行費(fèi)用省、可實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用的有點(diǎn)，工程選用好氧發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行工程建設(shè)。

對(duì)于每日污泥產(chǎn)生量低于50t的中小城鎮(zhèn)，采用傳統(tǒng)的槽式好氧發(fā)酵工藝處理城市污泥具有占地面積大、廠房構(gòu)筑物多、運(yùn)行管理復(fù)雜的缺點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的工程實(shí)踐，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為日處理規(guī)模50t是采用槽式好氧發(fā)酵工藝和設(shè)備式一體化處理工藝的分界線，即在此規(guī)模以上的污泥好氧發(fā)酵工程建議采用大型槽式好氧發(fā)酵工藝形式，低于此規(guī)模的建議采用設(shè)備式一體化好氧發(fā)酵工藝形式。

2 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

唐河縣第一污水處理廠污泥處理中心屬污水廠改擴(kuò)建工程，建設(shè)選址為唐河縣第一污水處理廠二期污泥脫水機(jī)房南側(cè)預(yù)留用地，及一期、二期污泥脫水機(jī)房間空置用地，為了充分利用污水廠已有用地，因此取消傳統(tǒng)混凝土槽式好氧發(fā)酵技術(shù)路線及封閉式綜合處理車間建設(shè)，采用占地面積小、布置靈活、物料自動(dòng)輸送、發(fā)酵空間密閉的一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備，解決了中小城鎮(zhèn)污泥好氧發(fā)酵處理項(xiàng)目需重新征地的問(wèn)題，節(jié)省投資，運(yùn)營(yíng)管理更便捷。

污泥處理中心主要建構(gòu)筑物包括混料系統(tǒng)料倉(cāng)儲(chǔ)料區(qū)、混料系統(tǒng)物料輸送區(qū)、發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)料區(qū)、發(fā)酵系統(tǒng)發(fā)酵區(qū)、發(fā)酵系統(tǒng)出料區(qū)、發(fā)酵系統(tǒng)生物除臭區(qū)、發(fā)酵腐熟料堆放區(qū)、中控配電室等，詳見(jiàn)表1。

表1 全廠建筑物一覽表

Tab. 1 The buildings list of the plant

3 工藝流程

工程采用智能控制高溫好氧發(fā)酵工藝，配置北京合清環(huán)保技術(shù)有限公司一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備，工藝流程見(jiàn)圖1。

污泥處理中心與污水處理廠污泥脫水間對(duì)接，帶式壓濾機(jī)出料通過(guò)無(wú)軸螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至污泥料倉(cāng)，脫水污泥與有機(jī)輔料、腐熟返混料于好氧發(fā)酵專用混料機(jī)內(nèi)混勻，待發(fā)酵物料通過(guò)自動(dòng)輸送機(jī)運(yùn)至一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備，通過(guò)布料裝置完成發(fā)酵設(shè)備進(jìn)料端物料的平整，采用標(biāo)準(zhǔn)單元進(jìn)料模式，當(dāng)混勻物料布滿一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵單元后啟動(dòng)發(fā)酵設(shè)備輸送裝置，發(fā)酵物料根據(jù)發(fā)酵周期及生產(chǎn)情況移動(dòng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元距離，每個(gè)發(fā)酵單元獨(dú)立設(shè)置溫度、氧氣監(jiān)測(cè)探頭及曝氣系統(tǒng)，發(fā)酵單元位移到指定位置后向堆體中插入溫度和氧氣監(jiān)測(cè)探頭，啟動(dòng)發(fā)酵程序，每個(gè)發(fā)酵單元根據(jù)物料發(fā)酵周期及溫度、氧氣探頭監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)控制相應(yīng)鼓風(fēng)機(jī)對(duì)堆體供氧，后熟段發(fā)酵單元設(shè)置翻拋裝置，發(fā)酵物料位移至后熟段時(shí)啟動(dòng)翻拋裝置進(jìn)行翻拋后熟，消除發(fā)酵的死角區(qū)域。發(fā)酵結(jié)束后，腐熟料自一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備出料端自動(dòng)輸出，由外置出料輸送機(jī)將腐熟料運(yùn)至外運(yùn)車輛或臨時(shí)堆場(chǎng)，腐熟料可作為營(yíng)養(yǎng)土或有機(jī)肥原料外運(yùn)。

一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備內(nèi)部設(shè)置氨氣、硫化氫等空間環(huán)境檢測(cè)儀表，根據(jù)空間換氣要求及環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)控制一體式生物除臭設(shè)備啟停，通過(guò)發(fā)酵設(shè)備內(nèi)置收集系統(tǒng)將廢氣送入除臭設(shè)備集中處理達(dá)標(biāo)后排放。

 詳見(jiàn)：中國(guó)給水排水2019年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第十屆） 論文集 

4 工程設(shè)計(jì)

4.1 混料系統(tǒng)

混料系統(tǒng)主要由物料儲(chǔ)存、輸送、混合等環(huán)節(jié)構(gòu)成。儲(chǔ)存脫水污泥的料倉(cāng)與污水處理廠帶式壓濾機(jī)通過(guò)自動(dòng)輸送機(jī)銜接，按照每天8h工作制，可實(shí)現(xiàn)脫水設(shè)備與好氧發(fā)酵設(shè)備同步運(yùn)行，作為中小城鎮(zhèn)污泥處理處置項(xiàng)目產(chǎn)泥量少，因此儲(chǔ)存料倉(cāng)作臨時(shí)存儲(chǔ)、計(jì)量用，污泥處理中心設(shè)有地下式料倉(cāng)基坑一座，其中污泥料倉(cāng)1臺(tái)、輔料料倉(cāng)1臺(tái)、返混料料倉(cāng)1臺(tái)，料倉(cāng)為鋼制成套設(shè)備，倉(cāng)體容積為10m³。料倉(cāng)利用內(nèi)置螺旋按比例均勻出料通過(guò)輸送機(jī)送入好氧發(fā)酵專用混料機(jī)，混合均勻物料通過(guò)輸送機(jī)送入一體化發(fā)酵設(shè)備進(jìn)料口，料倉(cāng)出料能力≥20m³/h，輸送機(jī)輸送能力≥45m³/h。設(shè)計(jì)物料配比詳見(jiàn)圖2。詳見(jiàn)：中國(guó)給水排水2019年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第十屆） 論文集 

圖2 物料配比圖

Fig 2. The materials mixing ratio of aerobic fermentation

4.2 發(fā)酵系統(tǒng)

發(fā)酵系統(tǒng)由一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備和一體式生物除臭設(shè)備等組成。一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)、全過(guò)程智能化控制，主要包括自動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)、料位平整機(jī)構(gòu)、疏松機(jī)構(gòu)、破碎機(jī)構(gòu)、翻拋機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)、曝氣機(jī)構(gòu)、廢氣收集機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等，為成套設(shè)備，可通過(guò)簡(jiǎn)單疊加實(shí)現(xiàn)不同處理規(guī)模需求；一體式生物除臭設(shè)備集引風(fēng)設(shè)備、生物濾塔、水加濕循環(huán)系統(tǒng)、排放系統(tǒng)為一體，主體為玻璃鋼材質(zhì)，生物濾塔采用以碳質(zhì)為主的高表面積有機(jī)、無(wú)機(jī)混合填料，設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)液以維持生物生長(zhǎng)，廢（臭）氣經(jīng)除臭設(shè)備處理后由排放筒排放滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，不影響周邊環(huán)境。

污泥處理中心設(shè)發(fā)酵車間一座，根據(jù)處理規(guī)模30t/d，配置3套處理能力為10t/d的一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備，單套設(shè)備尺寸為長(zhǎng)×寬×高=41.2m×6.3m×4.2m，發(fā)酵周期15天；單套發(fā)酵設(shè)備換氣風(fēng)量按2000m³/h考慮，封閉空間換氣次數(shù)滿足≮4次/h，工程配置1套處理能力為6000m³/h的一體式生物除臭設(shè)備，單套設(shè)備尺寸為長(zhǎng)×寬×高=6.0m×5.0m×3.2m，廢（臭）氣停留時(shí)間≮20s，生物段表面負(fù)荷≯280m³廢氣/（㎡填料·h）。發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)備布置詳見(jiàn)圖3。

 詳見(jiàn)：中國(guó)給水排水2019年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第十屆） 論文集  

圖3發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)備布置圖

Fig 3. The general layout of aerobic fermentation system

5 結(jié)語(yǔ)

本工程于2016年11月動(dòng)工建設(shè)，2017年3月調(diào)試運(yùn)行。采用占地面積小、布置靈活的一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備解決了中小城鎮(zhèn)污水處理廠新建、改建和擴(kuò)建時(shí)配套污泥處理處置項(xiàng)目土地資源緊張的問(wèn)題，更好的實(shí)現(xiàn)了污泥處理處置設(shè)施與污水處理設(shè)施同時(shí)規(guī)劃、同時(shí)建設(shè)、同時(shí)投入運(yùn)行的目標(biāo)。

污泥處理中心采用智能控制高溫好氧發(fā)酵工藝，產(chǎn)品質(zhì)量理化指標(biāo)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T23486-2009)的土地利用指標(biāo)要求，可作為有機(jī)肥料、土壤改良劑、育苗營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)或非食物鏈園林綠化用等，實(shí)現(xiàn)城市污泥處理“無(wú)害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化”的目標(biāo)。