城市污泥好氧發(fā)酵處理技術(shù)應(yīng)用

一、前言

上海市政府在發(fā)展經(jīng)濟建設(shè)的同時，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(qū)污水輸送干線和南區(qū)污水輸送干線；70-90 年代建成天山、曲陽、龍華、長橋、程橋等中心城區(qū)污水處理廠；1985～1993 年，建成了合流污水治理一期工程；1994 年開始建設(shè)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(shè)；2003 啟動蘇州河綜合整治二期工程；2004 年啟動中心城區(qū)污水處理廠達標改造工程；2004 年正式啟動西區(qū)污水輸送干線改造工程可行性研究工作。到2004 年末，上海市中心城區(qū)污水處理量將達到430 萬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，在城市污水處理過程中必然會產(chǎn)生大量的污水污泥，它容量大、不穩(wěn)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(qū)周圍環(huán)境嚴重的二次污染，更有甚者，將污泥任意施于農(nóng)業(yè)，導(dǎo)致農(nóng)作物污染，土壤受到不可逆轉(zhuǎn)的中毒受害。

國家環(huán)境保護總局發(fā)布的“城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準”（GB18918-2002）對污泥的處理處置作了具體要求，即“城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥應(yīng)進行穩(wěn)定化處理”，并對穩(wěn)定化處理后的控制指標作了詳細規(guī)定。上海市結(jié)合新標準的出臺，對污泥穩(wěn)定化處理技術(shù)的研究與應(yīng)用作了全面思考，其中對好氧發(fā)酵工藝進行了一次實用性研究，取得了一些經(jīng)驗。本文結(jié)合排水公司已開展的污泥穩(wěn)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，向大會作一簡要匯報，供參考。

二、背景

1、上海市區(qū)污水廠污泥處理處置的現(xiàn)狀

根據(jù)《上海市污水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃》，上海市屬12 座污水廠的規(guī)劃方向為：東區(qū)污水廠、北郊污水廠、程橋污水廠和曹楊污水廠將被廢棄；曲陽污水廠、天山污水廠和龍華污水廠、吳淞污水廠、泗塘污水廠、長橋污水廠、閔行污水廠和桃浦污水廠長期保留。這幾個污水廠除桃浦廠屬工業(yè)廢水廠外，其余各廠均為生活污水廠，污泥處理處置現(xiàn)狀見表1。

表1 市屬污水廠污泥處理處置現(xiàn)狀

從上述方式可以看出，目前市區(qū)各污水廠污泥均沒有進行減量化、無害化和穩(wěn)定化處理，這顯然不符合國家關(guān)于污泥處理處置的戰(zhàn)略思想，也與上海這個大都市的環(huán)境政策不符，因此結(jié)合現(xiàn)狀對污泥進行“三化”處理已成為各污水廠面臨的主要問題。

2、市區(qū)污水廠污泥穩(wěn)定化處理工藝的選擇

決定污泥處理工藝時，不僅要從環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益全面權(quán)衡，還要對各種處理工藝進行探討和評價，根據(jù)實際情況進行選定，對環(huán)境整體而言，要具有安全性和可持續(xù)性。

國內(nèi)外常用的污泥穩(wěn)定化技術(shù)有：厭氧消化、好氧消化、堆肥、堿法穩(wěn)定和干化穩(wěn)定。堿法穩(wěn)定因無法長期使污泥穩(wěn)定僅做應(yīng)急之用；干化穩(wěn)定因投資運行費用高應(yīng)用很少；好氧消化需要較高的動力能耗，寒冷季節(jié)處理效率降低，副產(chǎn)品沒有實用價值僅適用于小型污水廠；厭氧消化應(yīng)用最為廣泛，但有安全隱患、運行管理要求高，市區(qū)如曹楊、北郊等廠曾有過厭氧消化措施，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(zhuǎn)移。

上海市排水公司對市區(qū)污水廠污泥性質(zhì)進行了系統(tǒng)的調(diào)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(chǔ)上，結(jié)合上海的實際情況，編制了《上海城市污泥處理處置規(guī)劃》。根據(jù)規(guī)劃，市區(qū)污水廠除桃浦工業(yè)廢水廠污泥焚燒外，其余各廠污泥無害化、穩(wěn)定化處理后回收利用。

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

三、試驗研究

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

1、泥質(zhì)評價

程橋廠污水來源主要是生活污水，污泥主要來自兩個方面：初沉池污泥和剩余活性污泥。污泥主要成分見表2。

表2 污泥主要成分表

從表中可以看出，污泥中的營養(yǎng)成分遠高于農(nóng)家肥，適合植物生長之需，如對污泥進行穩(wěn)定化、無害化處理，制成有機肥料，則能變廢為寶，既節(jié)約資源又維護環(huán)境，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求。

2、工藝流程

程橋廠實施的污泥固態(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螺旋輸送料斗進入立式發(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48h 的一次發(fā)酵后，初步達到無害化、穩(wěn)定化，含水率可降至50％以下，體積大大減少，便于運輸、基本無臭味。但尚未達到腐熟，需要繼續(xù)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)酵過程中產(chǎn)生的臭氣由抽風機集中收集后經(jīng)除臭系統(tǒng)處理后達標排放。

3、該工藝的特點：

（1）設(shè)備簡單，可以完全國產(chǎn)化。

（2）一次發(fā)酵在封閉容器內(nèi)完成，通過反應(yīng)放熱產(chǎn)生高溫，污泥中的水分隨抽風設(shè)備排出室外，不會產(chǎn)生污水外排的污染問題，達到了安全、衛(wèi)生的要求。

（3）一次發(fā)酵時間短，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(shè)備均實現(xiàn)自動控制。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(jié)果

污泥發(fā)酵成品達到無害化、穩(wěn)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，利于植物生長吸收，因此市場銷售情況良好，實際應(yīng)用中用戶普遍反應(yīng)良好，不僅倉庫全部清倉，而且有機肥使用旺季還出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。

5、工程效益分析

（1）經(jīng)濟效益

程橋廠實施污泥好氧發(fā)酵后，不僅解決了污泥出路問題，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)過生產(chǎn)實際應(yīng)用，污泥（80%含水率）年運行費用為21.9 萬元（不計折舊），污泥發(fā)酵成品年銷售收入5.50 萬元，可部分回收運行成本，基本實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。對污水廠而言，實施污泥好氧發(fā)酵工程還可節(jié)省污泥外運費、占地費、排污費等。

（2）社會及環(huán)境效益

程橋廠污泥好氧發(fā)酵工程實施以來，產(chǎn)生了巨大的社會及環(huán)境效益，改善了廠區(qū)及廠外周邊環(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污泥穩(wěn)定化、無害化、資源化處理，為市中心城區(qū)污水廠無害化、穩(wěn)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現(xiàn)了從產(chǎn)生、收集、處理到最終處置的全面管理。

（2）解決了該廠的污泥無害化、穩(wěn)定化及污泥出路問題，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(qū)污水廠普遍存在的場地狹窄的問題，無需另征地，且運行自動化程度高，安全衛(wèi)生。本工程為污泥的處置開辟了一條新路，在國內(nèi)污泥處理領(lǐng)域位于前列，具有較高的科學性和先進性，為市中心城區(qū)污水廠污泥處理提供了很好的借鑒。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔

7、存在問題

（1）該套設(shè)備原用于畜禽糞便發(fā)酵，用于污泥發(fā)酵時根據(jù)污泥性質(zhì)經(jīng)過一定的設(shè)計改進，但由于是首次應(yīng)用，加上污泥泥質(zhì)與畜禽糞便差別較大，實際應(yīng)用時仍產(chǎn)生很多問題，主要體現(xiàn)在進泥含水率偏高、不穩(wěn)定、設(shè)備材質(zhì)與動力系統(tǒng)需要進一步優(yōu)化設(shè)計。

（2）盡管本套工藝采用了PLC 自動控制，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)生過數(shù)次因操作不當引起的工藝紊亂現(xiàn)象，影響正常工藝運行。

（3）發(fā)酵設(shè)備消納量有限，運行成本偏高，推廣應(yīng)用有一定的局限性。

四、結(jié)論

1、從程橋廠污泥好氧發(fā)酵工藝的運行情況看，市區(qū)污水廠實施污泥好氧發(fā)酵工藝是可行的，既可以解決污泥無害化、穩(wěn)定化處理問題，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％，但由于堆肥過程中需添加一定比例的調(diào)理劑，因此堆肥化技術(shù)比較適用于中小規(guī)模的污水廠。

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

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

5、本工程中發(fā)酵系統(tǒng)與除臭系統(tǒng)雖然均能實現(xiàn)自控，但兩個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制還有待于進一步優(yōu)化。來源：谷騰環(huán)保網(wǎng)