——以河南省唐河縣污泥好氧發(fā)酵工程為例
張廣奇1，姜會會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. 南陽市宣溢環(huán)保設(shè)備股份有限公司，南陽 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，配置自動化、智能化物料儲存、計量、輸送、發(fā)酵、監(jiān)測、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題，實現(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)與運行對于縣鎮(zhèn)級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 項目概況
唐河縣是河南省南陽市下轄縣，是河南省較具實力的縣市之一，先后榮獲全國科技進步先進縣、中部百強縣市等榮譽稱號，總面積2512平方公里，148萬人口。唐河縣污水處理廠處理規(guī)模4.0萬噸/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月完成提標改造工程，出水水質(zhì)由一級B標準提高到一級A標準，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填埋處置方式，隨著新建填埋場土地資源緊張，以及含水率較高脫水污泥流動性大易出現(xiàn)堵塞填埋場滲濾液管道和進入水體產(chǎn)生二次污染的問題，2016年唐河縣第一污水處理廠啟動建設(shè)污泥處理中心。由于好氧發(fā)酵工藝具有投資較低、運行費用省、可實現(xiàn)資源循環(huán)利用的有點，工程選用好氧發(fā)酵技術(shù)進行工程建設(shè)。
對于每日污泥產(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、運行管理復(fù)雜的缺點。經(jīng)過多年的工程實踐，業(yè)內(nèi)普遍認為日處理規(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
唐河縣第一污水處理廠污泥處理中心屬污水廠改擴建工程，建設(shè)選址為唐河縣第一污水處理廠二期污泥脫水機房南側(cè)預(yù)留用地，及一期、二期污泥脫水機房間空置用地，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)酵處理項目需重新征地的問題，節(jié)省投資，運營管理更便捷。
污泥處理中心主要建構(gòu)筑物包括混料系統(tǒng)料倉儲料區(qū)、混料系統(tǒng)物料輸送區(qū)、發(fā)酵系統(tǒng)進料區(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，詳見表1。
表1 全廠建筑物一覽表
Tab. 1 The buildings list of the plant
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序號 |
建構(gòu)筑物名稱 |
數(shù)量 |
層數(shù) |
總面積（m2） |
結(jié)構(gòu)形式 |
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1 |
混料系統(tǒng)料倉儲料區(qū) |
1 |
1 |
200 |
設(shè)備基坑+輕鋼遮雨棚 |
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2 |
混料系統(tǒng)物料輸送區(qū) |
1 |
1 |
200 |
硬化地面+輕鋼遮雨棚 |
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3 |
發(fā)酵系統(tǒng)進料區(qū) |
1 |
1 |
240 |
設(shè)備基礎(chǔ)+輕鋼遮雨棚 |
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4 |
發(fā)酵系統(tǒng)發(fā)酵區(qū) |
1 |
1 |
750 |
設(shè)備基礎(chǔ) |
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5 |
發(fā)酵系統(tǒng)出料區(qū) |
1 |
1 |
200 |
設(shè)備基礎(chǔ)+輕鋼遮雨棚 |
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6 |
發(fā)酵系統(tǒng)生物除臭區(qū) |
1 |
1 |
60 |
設(shè)備基礎(chǔ) |
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7 |
發(fā)酵腐熟料堆放區(qū) |
1 |
1 |
150 |
硬化地面+輕鋼遮雨棚 |
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8 |
中控配電室 |
1 |
1 |
120 |
磚混 |
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9 |
合計 |
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1920 |
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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，工藝流程見圖1。
污泥處理中心與污水處理廠污泥脫水間對接，帶式壓濾機出料通過無軸螺旋輸送機轉(zhuǎn)運至污泥料倉，脫水污泥與有機輔料、腐熟返混料于好氧發(fā)酵專用混料機內(nèi)混勻，待發(fā)酵物料通過自動輸送機運至一體化智能好氧發(fā)酵設(shè)備，通過布料裝置完成發(fā)酵設(shè)備進料端物料的平整，采用標準單元進料模式，當混勻物料布滿一個標準發(fā)酵單元后啟動發(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)情況移動一個標準單元距離，每個發(fā)酵單元獨立設(shè)置溫度、氧氣監(jiān)測探頭及曝氣系統(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)測探頭，啟動發(fā)酵程序，每個發(fā)酵單元根據(jù)物料發(fā)酵周期及溫度、氧氣探頭監(jiān)測的數(shù)據(jù)控制相應(yīng)鼓風(fēng)機對堆體供氧，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啟動翻拋裝置進行翻拋后熟，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)備出料端自動輸出，由外置出料輸送機將腐熟料運至外運車輛或臨時堆場，腐熟料可作為營養(yǎng)土或有機肥原料外運。
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)境檢測儀表，根據(jù)空間換氣要求及環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)控制一體式生物除臭設(shè)備啟停，通過發(fā)酵設(shè)備內(nèi)置收集系統(tǒng)將廢氣送入除臭設(shè)備集中處理達標后排放。
詳見：中國給水排水2019年中國城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會（第十屆） 論文集
4 工程設(shè)計
4.1 混料系統(tǒng)
混料系統(tǒng)主要由物料儲存、輸送、混合等環(huán)節(jié)構(gòu)成。儲存脫水污泥的料倉與污水處理廠帶式壓濾機通過自動輸送機銜接，按照每天8h工作制，可實現(xiàn)脫水設(shè)備與好氧發(fā)酵設(shè)備同步運行，作為中小城鎮(zhèn)污泥處理處置項目產(chǎn)泥量少，因此儲存料倉作臨時存儲、計量用，污泥處理中心設(shè)有地下式料倉基坑一座，其中污泥料倉1臺、輔料料倉1臺、返混料料倉1臺，料倉為鋼制成套設(shè)備，倉體容積為10m3。料倉利用內(nèi)置螺旋按比例均勻出料通過輸送機送入好氧發(fā)酵專用混料機，混合均勻物料通過輸送機送入一體化發(fā)酵設(shè)備進料口，料倉出料能力≥20m³/h，輸送機輸送能力≥45m³/h。設(shè)計物料配比詳見圖2。
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)備可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)、全過程智能化控制，主要包括自動輸送機構(gòu)、料位平整機構(gòu)、疏松機構(gòu)、破碎機構(gòu)、翻拋機構(gòu)、出料機構(gòu)、曝氣機構(gòu)、廢氣收集機構(gòu)、傳動機構(gòu)、監(jiān)測機構(gòu)和控制系統(tǒng)等，為成套設(shè)備，可通過簡單疊加實現(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、無機混合填料，設(shè)備正常運行過程中無需補充營養(yǎng)液以維持生物生長，廢（臭）氣經(jīng)除臭設(shè)備處理后由排放筒排放滿足《惡臭污染物排放標準》（GB14554-93）二級標準，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×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×寬×高=6.0m×5.0m×3.2m，廢（臭）氣停留時間≮20s，生物段表面負荷≯280m³廢氣/（㎡填料·h）。發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)備布置詳見圖3。
詳見：中國給水排水2019年中國城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會（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
本工程于2016年11月動工建設(shè)，2017年3月調(diào)試運行。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、改建和擴建時配套污泥處理處置項目土地資源緊張的問題，更好的實現(xiàn)了污泥處理處置設(shè)施與污水處理設(shè)施同時規(guī)劃、同時建設(shè)、同時投入運行的目標。
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)的土地利用指標要求，可作為有機肥料、土壤改良劑、育苗營養(yǎng)基質(zhì)或非食物鏈園林綠化用等，實現(xiàn)城市污泥處理“無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化”的目標。
