新型半开放式发酵槽技术在苏州市区污泥处置中的应用

韩素华，邱云龙，沈 昊，董晓磊

（悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司,江苏 苏 州 2 15007）

新型半开放式发酵槽技术在苏州市区污泥处置中的应用

韩素华，邱云龙，沈 昊，董晓磊

（悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司,江苏 苏 州 2 15007）

苏州城区和常熟市区内污水基本为生活污水，结合污泥泥质及当地实际情况，按照“减量化、无害化、稳定化和资源化”的设计原则，苏州污泥处理采用新型半开放式发酵槽好氧发酵工艺，辅料采用园林绿化废弃物等，污泥产品制作为有机肥和基质土用于园林绿化，实现了污泥的安全处置和资源化利用。

污泥处置；资源化；半开放式发酵槽

0 引 言

城镇污水处理厂污泥是污水处理的产物，主要来源于初沉池、二沉池等工艺环节。每万m3污水经处理后污泥产生量(含水率80%)约为5～10 t，污泥产量取决于排水体制、进水水质、污水处理工艺及设备、运行状况等因素。据统计，2012全国污泥年产量约为3 000万t。相对于填埋、焚烧等污泥处置方式,污泥堆肥处理后其有机质和N、P等营养元素可被农作物利用,促进作物增产，符合污泥处置“减量化、无害化、稳定化和资源化”的要求，也是今后我国污泥处置的主要发展方向。

1 工程概况

苏州城区和常熟市区内污水处理厂处理的基本为生活污水，苏州城区拥有娄江、福星、城东三座污水处理厂，污水处理总规模为36万m3/d，实际运行规模约25万m3/d，污泥产量约220 t/d，常熟市区污水处理系统由城北、城南和城西三座污水处理厂组成，污水处理总规模24万m3/d，实际运行规模约13万m3/d，污泥产量约120 t/d。目前，除苏州城区污水处理厂产生的污泥部分外运焚烧，常熟城西污水处理厂部分污泥外运污泥制砖处置外，其余污泥约300 t/d运送至常熟市添源环保科技有限公司进行污泥堆肥处置。检测结果和国家标准见表1。

表1 检测结果和国家标准 mg/kg

从表1可以看出，这些污水处理厂污泥泥质都能满足国家规范要求，发酵产品可以用于园林绿化。

2 工程设计

苏州城区和常熟市区污水处理厂每日污泥产量约300 t运送至常熟添源环保科技有限公司进行污泥处置，而现状添源环保科技有限公司污泥处置能力仅150 t/d，急需对现状污泥处置车间进行扩建，考虑到远期污泥接纳量的增长，本次新设计污泥处置规模确定为 300 t/d（污泥含水率80%），其中200 t/d用于生产绿化基质土，100 t/d用于生产绿化有机肥，每年可生产绿化有机肥1.5万t，生产绿化基质土3.0万t。

2.1 处理工艺比选

国际上常用的堆肥处理技术主要有小型容器发酵工艺（Modular In-Vessel Containers(Static)）、阳光棚发酵槽工艺（In-Vessel Bays(Mechanical Agitation)）、隧道发酵槽工艺（Modular In-Vessel Tunnels(Static)）和筒仓式反应器（In-Vessel Vertical Silos）。这些工艺均有各自的缺点，小型容器发酵工艺往往用于小容量的发酵，不适合大规模生产。发酵槽式工艺堆积物两侧都有墙壁，翻抛宽度较小，高度较低，土地利用率低。隧道式发酵工艺受原料投入设备的频率和质量影响较大，运行管理水平要求高。筒仓式反应器由于缺乏物理翻抛，堆肥速率将会不断减慢，影响堆肥效果，故现在很少采用。

由此可见，传统的污泥堆肥处理技术均有各自的缺陷。目前，两种新的污泥好氧发酵工艺—半开放式发酵槽工艺和膜覆盖高温好氧发酵工艺因其自身的优势，正被逐渐推广应用于工程实际。与传统的阳光棚条跺式发酵工艺和发酵槽式工艺相比，半开放式发酵槽工艺具有如下特点：（1）自然发酵，无需加入菌种，节约堆肥成本；（2）处理量大，节约占地面积；（3）处理物不必每天搅拌，节约运行成本；（4）翻抛次数减少，降低机械损耗；（5）物料投入取出方便，不需要提前预混料，操作简单；（6）送风槽清理方便，节约人力物力；（7）设备自动运行，管理方便；（8）机械机构简洁，故障率低，维护成本低的优势。而膜覆盖高温好氧发酵工艺中，由于覆盖功能膜的堆体在鼓风的作用下，在膜内形成一个低压内腔，从而使堆体供氧均匀充分，温度分布均匀，保证致病性微生物在发酵过程中得到有效杀灭，大大减少敞开式堆体工艺，同时达到降低能耗，隔离致病微生物的效果。但膜覆盖高温好氧发酵工艺堆体高度受限，占地较大，堆肥效率及运行管理方便方面均不如半开放式发酵槽工艺。

根据《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南（试行）》，推荐污泥中温厌氧消化和污泥好氧发酵为污泥处置污染防治最佳可行技术。苏州城区和常熟市区污水处理厂污泥基本为城镇生活污水产生，适宜采用“半开放式好氧发酵堆肥”工艺，该工艺能实现污泥中有机质及营养元素的高效利用，好氧发酵后的污泥泥质能够达到园林绿化要求。因此采用污泥高温好氧发酵后生产绿化基质土和绿化有机肥作为苏州城区和常熟市区生活污泥处置的途径。

2.2 方案比选

本工程拟定设计规模为300 t/d，总占地面积29 454 m2。根据污泥处理处置厂的位置、面积、设计规模等现状条件，设计了三种方案，对每种方案的技术性和经济性进行了综合比较，三种方案采取的工艺和发酵周期见表2。

表2 方案比选参数及结果

从表2可以看出，在现有土地条件下，开放式发酵槽工艺处理效率最高、运行维护简单、可靠性高、车间卫生状况好、满足现有土地的各项指标要求。因此，本工程污泥处理处置工艺采用方案一，即开放式发酵槽高温好氧发酵工艺。

2.3 方案设计

2.3.1 工艺流程

工艺流程见图1。

2.3.2 工艺流程要点

（1）污泥好氧一次发酵周期为15 d，二次发酵周期为15 d；

（2）发酵系统为间歇动态发酵方式；

（3）配料：80%含水率污泥，草木灰（粉煤灰），填充料（木块、树枝、竹枝等），秸秆段，秸秆粉（锯末）等；

（4）发酵后物料含水率约为35%，其中部分物料返混回用。

2.3.3主要处理构筑物

图1 开放式发酵槽工艺流程图

主要处理构筑物表3。

表3 主要处理构筑物一览表

2.3.4主要设备

（1）开放式翻抛机

开放式发酵槽工艺发酵车间内堆积物一侧有墙壁，另一侧与地面齐平，单侧墙壁上有轨道，可供翻抛设备滑行，见图2。发酵槽壁为钢筋混凝土制成，槽底部铺设通风管，物料投入后，通过送风系统进行定期通风，以保持槽内通气良好，促进好氧微生物迅速繁殖。新型翻抛设备处理能力较大，机械自动化程度较高，在保证发酵效果的同时运行管理简单。

（2）移动罩风管收集系统

针对槽式好氧发酵工艺运行中产生的恶臭气体主要是在翻抛混合污泥过程中产生这一特性，设计了移动罩风管收集系统，见图3。该收集系统采用了特制的移动罩，该移动罩随翻抛设备一起移动，将翻抛过程中产生的恶臭气体收集后送至生物滤池处理设备进行集中处理。

图2 开放式翻抛机

图3 移动罩风管收集系统

3 结论

（1）按照“减量化、无害化、稳定化和资源化”的设计原则，生活污泥处置技术适宜采用好氧发酵和厌氧消化技术，根据苏州城区和常熟市区污水处理厂污泥泥质，选择“好氧发酵+土地利用”工艺作为该区域生活污泥处理处置的途径是适合的，该工艺处理效率最高、运行维护简单、可靠性高、车间卫生状况较好。

（2）厂区总平面布局充分满足污泥处理功能和工艺流程要求，利用现代装修材料和色彩的搭配，创造一个功能分区明确，各项用地指标合理，环境优美，节能环保的园林式污泥处理厂。

（3）创造性的选择采用树枝、树叶等园林废弃物与农作物秸秆等混合作为污泥调理材料，水分从80%调整到55%～60%，碳氮比调节到20～30: 1，容重60%～70%，满足污泥发酵所需的最佳条件，既节约了投资，有提高了堆肥效率。

（4）除臭工艺采用移动罩收集，生物滤池处理工艺在保证除臭效果稳定同时，可以最大限度节能（能耗约为常规法的1/10左右）。

（5）发酵好的污泥用于苏州及常熟等地区的园林、绿化肥料，体现节能减排及循环经济的理念。

（6）新型开放式发酵槽好氧发酵技术处理能力较大，机械自动化程度较高，在保证发酵效果的同时运行管理简单。该工程具有明显的环境、社会和经济效益，本工程的实施，将实现苏州城区和常熟市区生活污泥的安全处置和资源化利用，并对江苏乃至周边区域同类型污泥处理处置项目起到示范效应。

TU992.3

B

1009-7716（2017）01-0155-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.045

2016-11-08

韩素华（1968-），女，辽宁凌源人，高级工程师，从事排水（雨水、污水、防涝）规划、城镇给水、污水处理、污泥处置（含农村污水治理）等领域的技术研究工作。