——以河南省唐河縣污泥好氧發酵工程為例
張廣奇1，姜會會1，羅志新1，朱善宏2，陳俊1
1. 北京合清環保技術有限公司，北京 100080；
2. 南陽市宣溢環保設備股份有限公司，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、發酵、監測、控制于一體的功能集約型成套設備，解決了城市污泥二次污染和資源化利用的問題，實現中小城鎮污泥處理處置可持續發展。該工程的建設與運行對于縣鎮級及中小城市污水處理廠污泥處理處置工程的建設具有重要借鑒意義。
關鍵詞：中小城鎮；城市污泥；好氧發酵；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，出水水質由一級B標準提高到一級A標準，日產生含水率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堵塞填埋場滲濾液管道和進入水體產生二次污染的問題，2016年唐河縣第一污水處理廠啟動建設污泥處理中心。由于好氧發酵工藝具有投資較低、運行費用省、可實現資源循環利用的有點，工程選用好氧發酵技術進行工程建設。
對于每日污泥產生量低于50t的中小城鎮，采用傳統的槽式好氧發酵工藝處理城市污泥具有占地面積大、廠房構筑物多、運行管理復雜的缺點。經過多年的工程實踐，業內普遍認為日處理規模50t是采用槽式好氧發酵工藝和設備式一體化處理工藝的分界線，即在此規模以上的污泥好氧發酵工程建議采用大型槽式好氧發酵工藝形式，低于此規模的建議采用設備式一體化好氧發酵工藝形式。
2 構筑物設計
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，建設選址為唐河縣第一污水處理廠二期污泥脫水機房南側預留用地，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，因此取消傳統混凝土槽式好氧發酵技術路線及封閉式綜合處理車間建設，采用占地面積小、布置靈活、物料自動輸送、發酵空間密閉的一體化智能好氧發酵設備，解決了中小城鎮污泥好氧發酵處理項目需重新征地的問題，節省投資，運營管理更便捷。
污泥處理中心主要建構筑物包括混料系統料倉儲料區、混料系統物料輸送區、發酵系統進料區、發酵系統發酵區、發酵系統出料區、發酵系統生物除臭區、發酵腐熟料堆放區、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 |
建構筑物名稱 |
數量 |
層數 |
總面積（m2） |
結構形式 |
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1 |
混料系統料倉儲料區 |
1 |
1 |
200 |
設備基坑+輕鋼遮雨棚 |
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2 |
混料系統物料輸送區 |
1 |
1 |
200 |
硬化地面+輕鋼遮雨棚 |
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3 |
發酵系統進料區 |
1 |
1 |
240 |
設備基礎+輕鋼遮雨棚 |
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4 |
發酵系統發酵區 |
1 |
1 |
750 |
設備基礎 |
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5 |
發酵系統出料區 |
1 |
1 |
200 |
設備基礎+輕鋼遮雨棚 |
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6 |
發酵系統生物除臭區 |
1 |
1 |
60 |
設備基礎 |
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7 |
發酵腐熟料堆放區 |
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 |
|
3 工藝流程
工程采用智能控制高溫好氧發酵工藝，配置北京合清環保技術有限公司一體化智能好氧發酵設備，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運至污泥料倉，脫水污泥與有機輔料、腐熟返混料于好氧發酵專用混料機內混勻，待發酵物料通過自動輸送機運至一體化智能好氧發酵設備，通過布料裝置完成發酵設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酵單元后啟動發酵設備輸送裝置，發酵物料根據發酵周期及生產情況移動一個標準單元距離，每個發酵單元獨立設置溫度、氧氣監測探頭及曝氣系統，發酵單元位移到指定位置后向堆體中插入溫度和氧氣監測探頭，啟動發酵程序，每個發酵單元根據物料發酵周期及溫度、氧氣探頭監測的數據控制相應鼓風機對堆體供氧，后熟段發酵單元設置翻拋裝置，發酵物料位移至后熟段時啟動翻拋裝置進行翻拋后熟，消除發酵的死角區域。發酵結束后，腐熟料自一體化智能好氧發酵設備出料端自動輸出，由外置出料輸送機將腐熟料運至外運車輛或臨時堆場，腐熟料可作為營養土或有機肥原料外運。
一體化智能好氧發酵設備內部設置氨氣、硫化氫等空間環境檢測儀表，根據空間換氣要求及環境質量監測數據控制一體式生物除臭設備啟停，通過發酵設備內置收集系統將廢氣送入除臭設備集中處理達標后排放。
詳見：中國給水排水2019年中國城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會（第十屆） 論文集
4 工程設計
4.1 混料系統
混料系統主要由物料儲存、輸送、混合等環節構成。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，可實現脫水設備與好氧發酵設備同步運行，作為中小城鎮污泥處理處置項目產泥量少，因此儲存料倉作臨時存儲、計量用，污泥處理中心設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，料倉為鋼制成套設備，倉體容積為10m3。料倉利用內置螺旋按比例均勻出料通過輸送機送入好氧發酵專用混料機，混合均勻物料通過輸送機送入一體化發酵設備進料口，料倉出料能力≥20m³/h，輸送機輸送能力≥45m³/h。設計物料配比詳見圖2。
圖2 物料配比圖
Fig 2. The materials mixing ratio of aerobic fermentation
4.2 發酵系統
發酵系統由一體化智能好氧發酵設備和一體式生物除臭設備等組成。一體化智能好氧發酵設備可實現連續生產、全過程智能化控制，主要包括自動輸送機構、料位平整機構、疏松機構、破碎機構、翻拋機構、出料機構、曝氣機構、廢氣收集機構、傳動機構、監測機構和控制系統等，為成套設備，可通過簡單疊加實現不同處理規模需求；一體式生物除臭設備集引風設備、生物濾塔、水加濕循環系統、排放系統為一體，主體為玻璃鋼材質，生物濾塔采用以碳質為主的高表面積有機、無機混合填料，設備正常運行過程中無需補充營養液以維持生物生長，廢（臭）氣經除臭設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，不影響周邊環境。
污泥處理中心設發酵車間一座，根據處理規模30t/d，配置3套處理能力為10t/d的一體化智能好氧發酵設備，單套設備尺寸為長×寬×高=41.2m×6.3m×4.2m，發酵周期15天；單套發酵設備換氣風量按2000m³/h考慮，封閉空間換氣次數滿足≮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備，單套設備尺寸為長×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）。發酵系統設備布置詳見圖3。
詳見：中國給水排水2019年中國城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會（第十屆） 論文集
圖3發酵系統設備布置圖
Fig 3. The general layout of aerobic fermentation system
5 結語
本工程于2016年11月動工建設，2017年3月調試運行。采用占地面積小、布置靈活的一體化智能好氧發酵設備解決了中小城鎮污水處理廠新建、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，更好的實現了污泥處理處置設施與污水處理設施同時規劃、同時建設、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酵工藝，產品質量理化指標符合《城鎮污水處理廠污泥處置農用泥質》(CJ/T309-2009)和《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》(GB/T23486-2009)的土地利用指標要求，可作為有機肥料、土壤改良劑、育苗營養基質或非食物鏈園林綠化用等，實現城市污泥處理“無害化、穩定化、減量化、資源化”的目標。
