城市污泥好氧發(fā)酵處理技術(shù)應用

一、前言

上海市政府在發(fā)展經(jīng)濟建設的同時(shí)，十分重視城市環(huán)境和保護，尤其是對水環(huán)境的治理與完善，40 多年來(lái)市政府在污水治理方面投入了巨額資金，上世紀60-70 年代相繼完成上海市西區污水輸送干線(xiàn)和南區污水輸送干線(xiàn)；70-90 年代建成天山、曲陽(yáng)、龍華、長(cháng)橋、程橋等中心城區污水處理廠(chǎng)；1985～1993 年，建成了合流污水治理一期工程；1994 年開(kāi)始建設污水治理二期工程和吳涇閔行污水北排工程；2003 年完成蘇州河綜合整治一期工程建設；2003 啟動(dòng)蘇州河綜合整治二期工程；2004 年啟動(dòng)中心城區污水處理廠(chǎng)達標改造工程；2004 年正式啟動(dòng)西區污水輸送干線(xiàn)改造工程可行性研究工作。到2004 年末，上海市中心城區污水處理量將達到430 萬(wàn)m3/d，達到污水收集處理率70%以上，這對減輕黃浦江和蘇州河的污染作出了重要的貢獻。

但是，在城市污水處理過(guò)程中必然會(huì )產(chǎn)生大量的污水污泥，它容量大、不穩定、易腐敗、有惡臭，如不加妥善處理和處置，將造成堆放和排放區周?chē)�環(huán)境嚴重的二次污染，更有甚者，將污泥任意施于農業(yè)，導致農作物污染，土壤受到不可逆轉的中毒受害。

國家環(huán)境保護總局發(fā)布的“城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準”（GB18918-2002）對污泥的處理處置作了具體要求，即“城鎮污水處理廠(chǎng)的污泥應進(jìn)行穩定化處理”，并對穩定化處理后的控制指標作了詳細規定。上海市結合新標準的出臺，對污泥穩定化處理技術(shù)的研究與應用作了全面思考，其中對好氧發(fā)酵工藝進(jìn)行了一次實(shí)用性研究，取得了一些經(jīng)驗。本文結合排水公司已開(kāi)展的污泥穩定化處理技術(shù)的研究工作，就好氧發(fā)酵工藝的生產(chǎn)試驗情況，向大會(huì )作一簡(jiǎn)要匯報，供參考。

二、背景

1、上海市區污水廠(chǎng)污泥處理處置的現狀

根據《上海市污水系統專(zhuān)業(yè)規劃》，上海市屬12 座污水廠(chǎng)的規劃方向為：東區污水廠(chǎng)、北郊污水廠(chǎng)、程橋污水廠(chǎng)和曹楊污水廠(chǎng)將被廢棄；曲陽(yáng)污水廠(chǎng)、天山污水廠(chǎng)和龍華污水廠(chǎng)、吳淞污水廠(chǎng)、泗塘污水廠(chǎng)、長(cháng)橋污水廠(chǎng)、閔行污水廠(chǎng)和桃浦污水廠(chǎng)長(cháng)期保留。這幾個(gè)污水廠(chǎng)除桃浦廠(chǎng)屬工業(yè)廢水廠(chǎng)外，其余各廠(chǎng)均為生活污水廠(chǎng)，污泥處理處置現狀見(jiàn)表1。

表1 市屬污水廠(chǎng)污泥處理處置現狀

從上述方式可以看出，目前市區各污水廠(chǎng)污泥均沒(méi)有進(jìn)行減量化、無(wú)害化和穩定化處理，這顯然不符合國家關(guān)于污泥處理處置的戰略思想，也與上海這個(gè)大都市的環(huán)境政策不符，因此結合現狀對污泥進(jìn)行“三化”處理已成為各污水廠(chǎng)面臨的主要問(wèn)題。

2、市區污水廠(chǎng)污泥穩定化處理工藝的選擇

決定污泥處理工藝時(shí)，不僅要從環(huán)境效益、社會(huì )效益和經(jīng)濟效益全面權衡，還要對各種處理工藝進(jìn)行探討和評價(jià)，根據實(shí)際情況進(jìn)行選定，對環(huán)境整體而言，要具有安全性和可持續性。

國內外常用的污泥穩定化技術(shù)有：厭氧消化、好氧消化、堆肥、堿法穩定和干化穩定。堿法穩定因無(wú)法長(cháng)期使污泥穩定僅做應急之用；干化穩定因投資運行費用高應用很少；好氧消化需要較高的動(dòng)力能耗，寒冷季節處理效率降低，副產(chǎn)品沒(méi)有實(shí)用價(jià)值僅適用于小型污水廠(chǎng)；厭氧消化應用最為廣泛，但有安全隱患、運行管理要求高，市區如曹楊、北郊等廠(chǎng)曾有過(guò)厭氧消化措施，因種種原因廢棄；堆肥是一種生物處理方法，因其充分利用污泥中有用成分，可變廢為寶，有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟而受到廣泛關(guān)注。這些方法各有千秋，具體選擇要綜合考慮，杜絕不確定因素對環(huán)境可能造成的沖擊和意想不到的污染物在不同介質(zhì)之間的轉移。

上海市排水公司對市區污水廠(chǎng)污泥性質(zhì)進(jìn)行了系統的調研，查閱了大量的文獻資料，在參考國外發(fā)達國家經(jīng)驗的基礎上，結合上海的實(shí)際情況，編制了《上海城市污泥處理處置規劃》。根據規劃，市區污水廠(chǎng)除桃浦工業(yè)廢水廠(chǎng)污泥焚燒外，其余各廠(chǎng)污泥無(wú)害化、穩定化處理后回收利用。

鑒于市區污水廠(chǎng)不應用厭氧消化工藝，排水公司在對國內外應用污泥好氧堆肥的設備及應用調研的基礎上，借鑒畜禽糞便發(fā)酵原理，自2001 年起應用好氧堆肥工藝原理制成成套技術(shù)設備對城市生活污泥分別進(jìn)行了小試、中試，摸索出了一套少加甚至不加摻合料、工藝簡(jiǎn)單、便于操作管理的封閉式好氧堆肥處理工藝，該發(fā)酵設備引進(jìn)了日本的專(zhuān)利技術(shù)，該技術(shù)原用于畜禽糞便好氧堆肥，經(jīng)簡(jiǎn)單改進(jìn)后應用于污水廠(chǎng)污泥的好氧發(fā)酵工藝的試驗研究。該工藝的成果率先在程橋水質(zhì)凈化廠(chǎng)得到應用，有效解決了長(cháng)期突出的廠(chǎng)群矛盾，實(shí)現了設備成套化、系統化，為污泥的處置走出了一條新路，在國內屬于首創(chuàng )。

三、試驗研究

好氧發(fā)酵的一般工藝過(guò)程主要分為前處理、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵和后處理四個(gè)過(guò)程。其技術(shù)主要分為條垛系統、強制通風(fēng)靜態(tài)垛系統和發(fā)酵槽系統。堆肥處理工藝近幾年發(fā)展較快。綜觀(guān)國內各地污泥高溫好氧堆肥方面的研究，主要集中在后續制肥工藝的研究，而堆肥基本采用自然通風(fēng)或強制通風(fēng)條垛式，這種方式占地面積大，操作環(huán)境差，在上海這個(gè)環(huán)境要求較高的城市顯然是不太合適的。上海排水公司進(jìn)行了機械化堆肥技術(shù)的試驗研究，并在程橋污水廠(chǎng)進(jìn)行了生產(chǎn)性應用。下面對該生產(chǎn)試驗進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1、泥質(zhì)評價(jià)

程橋廠(chǎng)污水來(lái)源主要是生活污水，污泥主要來(lái)自?xún)蓚�(gè)方面：初沉池污泥和剩余活性污泥。污泥主要成分見(jiàn)表2。

表2 污泥主要成分表

從表中可以看出，污泥中的營(yíng)養成分遠高于農家肥，適合植物生長(cháng)之需，如對污泥進(jìn)行穩定化、無(wú)害化處理，制成有機肥料，則能變廢為寶，既節約資源又維護環(huán)境，符合可持續發(fā)展戰略要求。

2、工藝流程

程橋廠(chǎng)實(shí)施的污泥固態(tài)好氧發(fā)酵工藝日處理量2t/d（80％含水率）。其工藝是脫水污泥與輔料、菌種攪拌混合后通過(guò)螺旋輸送料斗進(jìn)入立式發(fā)酵器好氧發(fā)酵，菌種在運行初始一次性投加，以后留存接種。經(jīng)過(guò)48h 的一次發(fā)酵后，初步達到無(wú)害化、穩定化，含水率可降至50％以下，體積大大減少，便于運輸、基本無(wú)臭味。但尚未達到腐熟，需要繼續二次發(fā)酵，采用發(fā)酵袋發(fā)酵，25 天后達到熟化，成品可以資源化利用。一次發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣由抽風(fēng)機集中收集后經(jīng)除臭系統處理后達標排放。

3、該工藝的特點(diǎn)：

（1）設備簡(jiǎn)單，可以完全國產(chǎn)化。

（2）一次發(fā)酵在封閉容器內完成，通過(guò)反應放熱產(chǎn)生高溫，污泥中的水分隨抽風(fēng)設備排出室外，不會(huì )產(chǎn)生污水外排的污染問(wèn)題，達到了安全、衛生的要求。

（3）一次發(fā)酵時(shí)間短，僅需48h 即可完成。

4、生產(chǎn)運行及效果

該工程自2002 年運行至今，基本正常，所有運行設備均實(shí)現自動(dòng)控制。污泥發(fā)酵后，可得到含水率低于30％的熟化成品， 成品指標如下：

表3 污泥發(fā)酵成品檢測結果

污泥發(fā)酵成品達到無(wú)害化、穩定化要求，經(jīng)市園林所檢測，污泥發(fā)酵成品中可利用的氧、鎂等離子含量充分，利于植物生長(cháng)吸收，因此市場(chǎng)銷(xiāo)售情況良好，實(shí)際應用中用戶(hù)普遍反應良好，不僅倉庫全部清倉，而且有機肥使用旺季還出現了供不應求的局面。

5、工程效益分析

（1）經(jīng)濟效益

程橋廠(chǎng)實(shí)施污泥好氧發(fā)酵后，不僅解決了污泥出路問(wèn)題，改善了作業(yè)環(huán)境，還使污泥得到資源化利用，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)際應用，污泥（80%含水率）年運行費用為21.9 萬(wàn)元（不計折舊），污泥發(fā)酵成品年銷(xiāo)售收入5.50 萬(wàn)元，可部分回收運行成本，基本實(shí)現循環(huán)經(jīng)濟。對污水廠(chǎng)而言，實(shí)施污泥好氧發(fā)酵工程還可節省污泥外運費、占地費、排污費等。

（2）社會(huì )及環(huán)境效益

程橋廠(chǎng)污泥好氧發(fā)酵工程實(shí)施以來(lái)，產(chǎn)生了巨大的社會(huì )及環(huán)境效益，改善了廠(chǎng)區及廠(chǎng)外周邊環(huán)境，提高了環(huán)境質(zhì)量水平。更重要的是此工程有利于推動(dòng)污泥穩定化、無(wú)害化、資源化處理，為市中心城區污水廠(chǎng)無(wú)害化、穩定化處理提供了一條可供參考的途徑。

6、工程取得的主要成就

（1）程橋污水廠(chǎng)污泥好氧發(fā)酵處理工程充分利用了有效資源，又保護了環(huán)境，對污泥這一固體廢棄物基本實(shí)現了從產(chǎn)生、收集、處理到最終處置的全面管理。

（2）解決了該廠(chǎng)的污泥無(wú)害化、穩定化及污泥出路問(wèn)題，并產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

（3）工程采用立式發(fā)酵器，克服了中心城區污水廠(chǎng)普遍存在的場(chǎng)地狹窄的問(wèn)題，無(wú)需另征地，且運行自動(dòng)化程度高，安全衛生。本工程為污泥的處置開(kāi)辟了一條新路，在國內污泥處理領(lǐng)域位于前列，具有較高的科學(xué)性和先進(jìn)性，為市中心城區污水廠(chǎng)污泥處理提供了很好的借鑒。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔

7、存在問(wèn)題

（1）該套設備原用于畜禽糞便發(fā)酵，用于污泥發(fā)酵時(shí)根據污泥性質(zhì)經(jīng)過(guò)一定的設計改進(jìn)，但由于是首次應用，加上污泥泥質(zhì)與畜禽糞便差別較大，實(shí)際應用時(shí)仍產(chǎn)生很多問(wèn)題，主要體現在進(jìn)泥含水率偏高、不穩定、設備材質(zhì)與動(dòng)力系統需要進(jìn)一步優(yōu)化設計。

（2）盡管本套工藝采用了PLC 自動(dòng)控制，但對操作人員的運行管理仍有較高的要求，試驗中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)數次因操作不當引起的工藝紊亂現象，影響正常工藝運行。

（3）發(fā)酵設備消納量有限，運行成本偏高，推廣應用有一定的局限性。

四、結論

1、從程橋廠(chǎng)污泥好氧發(fā)酵工藝的運行情況看，市區污水廠(chǎng)實(shí)施污泥好氧發(fā)酵工藝是可行的，既可以解決污泥無(wú)害化、穩定化處理問(wèn)題，還可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，既充分利用了資源，又保護了環(huán)境。

2、污泥堆肥處理既可制取腐殖質(zhì)含量較高的肥料，又可使廢物體積減少25％，但由于堆肥過(guò)程中需添加一定比例的調理劑，因此堆肥化技術(shù)比較適用于中小規模的污水廠(chǎng)。

3、任何一種新的工藝都會(huì )帶來(lái)較高的運行管理水平上的要求，因此盡快提高污水廠(chǎng)操作人員的管理水平以適應不斷革新的污水及污泥處理工藝的需要是十分必要的。

4、程橋廠(chǎng)污泥好氧發(fā)酵工藝基本解決了污泥穩定化問(wèn)題，但運行成本偏高，且穩定后的污泥仍存在最終出路問(wèn)題，因此加快研究開(kāi)發(fā)高效節能、操作方便、因地制宜的污泥資源化處置成套技術(shù)是解決污泥處置問(wèn)題有效而又現實(shí)的途徑之一。

5、本工程中發(fā)酵系統與除臭系統雖然均能實(shí)現自控，但兩個(gè)系統之間的協(xié)調控制還有待于進(jìn)一步優(yōu)化。來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng)