天津市张贵庄污泥处理工程工艺设计及其技术特点
Process design and its technical features of Tianjin Zhangguizhuang sludge treatment project
曹仲宏 郭淑琴 王舜和
(天津市市政工程设计研究院，天津300051)
摘要天津市张贵庄污泥处理工程处理规模为300 t／d(以含水率80％计)，采用槽式高温好氧
发酵工艺，处理后污泥可作为营养土进行土地利用，也可填埋。介绍了天津市张贵庄污泥处理工程
的工艺流程及物料平衡计算，重点介绍工艺设计的主要参数以及工程设计的特点，以期为类似工程
设计提供借鉴。
关键词污泥处理处置高温好氧发酵发酵仓土地利用
Process design and its technical features of Tianj in
Zhangguizhuang sludge treatment proj ect
Cao Zhonghong，Guo Shuqin，Wang Shunhe
(Tia，巧in Municipal Engineering Design and Research Institute，Tianjin 300051，China)
Abstract：High temperature groove aerobic composting process was used to treat the sludge
generated from Tianjin Zhangguizhuang Wastewater Treatment Plant(WWTP)．Its treatment ca—
pacity was 300 t／d(sludge water content was 80％)．The treated sludge could be used as nutritional
soil for land use or could be treated by landfill．This paper introduced the technological process，ma—
terial balancing calculation and main parameters of process design and the features of the engineer—
ing design of Tianj in Zhangguizhuang sludge treatment process in the hope of providing reference
for similar engineering design．
Keywords：Sludge treatment and disposal；High temperature aerobic composting；Composting
storehouse；Land use
0前言
天津市张贵庄污水处理厂是天津中心城区建设
的最后一座大型污水处理厂，也是天津市目前总规
模最大、处理标准最高、功能最全的污水处理工程项
目。其建设内容包含20万m3／d污水处理厂、6万
m3／d再生水厂和300 t／d(以80％含水率计)污泥处
理工程。根据国家相关技术政策口~3]：“城镇污水处
理厂新建、改建和扩建时，污泥处理处置设施应与污
水处理设施同时规划、同时建设、同时投入运行。污
泥处理必须满足污泥处置的要求，达不到规定要求
的项目不能通过验收”。与污水、再生水处理同期建
设张贵庄污泥处理工程，可实现在建设污水处理厂
的同时解决次生的污泥处理处置问题，防止二次污
染，提高污泥资源化利用水平，维护良好生态环境，
促进循环经济和生态城市建设，对实现我国节能减
排战略具有重要意义。
天津市张贵庄污泥处理工程采用高温好氧发酵
工艺，总占地面积为1．95 hmz，好氧发酵处理后污泥
可作为营养土进行土地利用，也可填埋。
1 污泥处理工艺流程及物料平衡
结合天津市的具体情况及张贵庄工程特点，经
多方案比较，最终确定采用槽式高温好氧发酵工艺。
高温好氧发酵是通过好氧微生物的生物代谢作用，
使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程。代谢
过程中产生热量，可使堆料层温度升高至55℃以
上，可有效杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种籽，并使
水分蒸发，实现污泥稳定化、无害化、减量化。
1．1污泥处理工艺流程
张贵庄污泥好氧发酵处理工艺流程见图1。
W‘fo
图1 污泥好氧发酵处理工艺流程
脱水污泥经污泥泵一管道输送系统从脱水机房
输送至污泥料仓；返料经皮带从筛分间输送至混料
区返料料仓；秸秆在秸秆存储区由转载设备送人秸
秆料仓；三种物料通过底部螺旋送到皮带输送机上，
进入混料机；混料后，由皮带直接输送到发酵槽前端
的布料皮带机，进行自动布料；通过翻抛机的移动，
一个发酵周期后，物料移动到发酵槽末端，通过翻抛
机送人出料皮带机，由出料皮带机输送到筛分机；筛
上物通过皮带输送机又回到返料料仓；筛下物(成
品)通过皮带机送入打包机，打包后外运储存。
1．2污泥处理物料平衡
工程物料平衡关系如下：日处理量污泥300 t，进
厂污泥含水率为80％，与返混料及辅料(秸秆)混合，
混合均匀后物料495 t，含水率约63％，经过高温好
氧发酵，物料含水率大幅降低，有机质部分分解，充分
腐熟后物料含水率降低到40％左右，每天物料腐熟后
重量约为302．5 t，腐熟的物料每日回流180 t，剩余
约122．5 t成品外运利用(见图2)。
秸秆15们L l水分蒸发及有机物分解
含水率10％l 192．5谢
污泥300 t／d
含水率80％
品熟料302．5 t，
图2污泥好氧发酵处理物料平衡示意
2工艺设计
2．1主要设计参数(见表1)
46给水排水Voi．38 No．12 2012
表1主要设计参数
项目参数
污泥处理量(含水
率80％)／t／d
300
辅料(秸秆)添加
15
量／t／d
返混料／t／d 180
污泥密度／t／m3 0．95
辅料密度／t／m3 O．2
返混料密度／t／m3 O．55
好氧发酵周期／d 21
发酵温度55～70℃，持续时间不少于6 d
堆体氧浓度不低于5％
供氧方式负压供氧
《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化
发酵产品参数
用泥质》(GB／T 23486--2009)
臭气控制负压供氧+除臭一体化工艺，生物除臭
工作场所恶臭气
《工业企业设计卫生标准》(GBZl—
2010)及《工作场所有害因素职业接触限
体允许浓度
值))(GBZ2--2002)
《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—
臭气排放标准
93)Z．级标准
2．2主要处理构筑物设计
天津市张贵庄污泥处理工程主要建(构)筑物包
括污泥输送系统、填充料存储区、料仓间及混料区、
发酵区、筛分区、成品区、除臭通风系统及控制室、变
配电室等，总占地面积1．95 hm2，平面布置如图3。
图3污泥好氧发酵工艺平面
2．2．1污泥输送系统
污泥输送系统的主要作用是将脱水间污泥通过
压力管道输送至污泥处理中心污泥料仓。
在污水处理厂脱水机房螺旋输送机出料口设置
缓存料仓，可缓存污泥并对污泥进行搅拌以利于污
泥输送；缓存料仓下配置1套输送系统将污泥输送
万方数据
至污泥处理中心，另外还配备1台螺旋提升机，在污
泥管路输送系统发生故障时，可实现污泥的车辆
运输。
污泥输送系统主要由缓存仓(额定存储量
20 m3、功率16．5 kW)，双螺旋给料机(额定输送量
20 m3／h、功率5．5 k聊，德国进El污泥柱塞泵(额定输
送量20 m3／h、出口压力9 MPa、功率110 kW)，螺旋
提升机，分配器，污泥管路，配套控制系统等组成。
2．2．2填充料存储区
在污泥好氧发酵工艺中，辅料一般采用秸秆、锯
末、花生壳、园林剪枝废弃物等作为填充料(辅料)，以
改善混合物料(堆体)的物理性状(疏松度、孔隙度、含
水率等)并调节C／N。本次设计推荐采用粉碎后的秸
秆作为辅料，日耗用秸秆15 t，按存储10 d计，则存储
量需为150 t。秸秆的堆积密度按0．2 t／m3计，则存
储空间为750 m3，按堆高2．5 m计算，存储面积需
300 m2。考虑到布置设备、房间利用率等因素，辅料
存储间按面积630 m2设计。预计存储能力不小于
14 d，便于生产管理。主要设备为填充料料仓1座
(有效容积50 m3、功率22 kW)。
辅料存储区尺寸：21 mX30 m，H=6．5 m。
2．2．3料仓间及混料区
料仓间及混料区的功能主要有：接收并存储污
泥、返料至料仓。利用料仓底部的定量计量输送装
置，将上述物料按设计的比例经皮带输送机输送至混
料机，混合均匀的物料经皮带机输送至布料皮带机。
主要设备有：污泥料仓2座，有效容积50 m3／座，功率
22 kW；返料料仓1座，有效容积50 m3／座，功率
22 kW；混料机进料皮带机1套，B一1 m，L一43 m，
N=15 kW；混料机1台，工作能力100 m3／h，N一
45 kW；混料机出料皮带机1套，包括1条倾斜皮带机，
B=1 m，L=15 m，N=7．5 kW，及1条水平皮带机，
B---1 m，L----18 m，N=7．5 kW。
料仓间及混料区尺寸：42 mX30 m，H----6．5 m。
2．2．4发酵区
每天进入发酵区的混合物料总量495 t，混合物
料体积581．63 m3／d。发酵周期21 d，整个发酵周
期物料总体积12．215 m3。
发酵槽尺寸的设计与翻抛机相关。工程采用西
门子电动驱动翻抛机。整个项目设西门子电动翻抛
机2台，单台翻抛能力不小于800 m3／h。考虑到翻
抛机的参数，设计单槽宽3．05 m，物料高度2．4 m，每
天移动距离4 m，发酵周期21 d，有效计算槽长84 m，
则单槽的有效容积3．05×2．40×84=614．88(m3)。
发酵槽数量一12 215／614．88----19．86(个)。设计取
槽数为20个槽，发酵槽两端预留一定的进料和出料
布置空间，槽长取88 m。共分为2个系列，每个系
列10个发酵槽。每个系列又分为2组，每组5个发
酵槽，2组对称布置。
发酵所需空气量取值0．12 m3／(m3物料·min)，
设计工艺风量1 466 m3／min，即87 960 m3／h，与风机
参数配合，风机风量取值92 000 m3／h。
每组(5个槽)布置单独的供氧和布气系统。每
组沿发酵槽长方向，发酵物料处于发酵的不同阶段，
需氧量不一样，因此采用分段供氧的方式：沿槽长方
向共分为4个供氧区，每个供氧区对应不同的发酵
阶段，详见表2。
表2供氧分区及风机配备
序号第一分区第二分区第三分区第四分区
风量／m3／h 5 500 8 000 5 500 4 000
风压／kPa 0 3 J
单组数量／台1 1 1 1
总数量／台4 4 4 4
功率fl阑f台15 22 11 7．5
控制方式变频调节变频调节变频调节变频调节
混合后发酵物料由设于发酵槽前段的1套布料
皮带机，B=I m，L=79．5 m，N=22 kW，将每天进
入发酵区的495 t混合物料经过21 d发酵周期后翻
抛至发酵末端出料区的1套出料皮带机，B一1 1TI，
L一80．8 1TI，N=22 kW，并经由料皮带机将发酵后
的熟料从发酵槽输送出至筛分机进料皮带输送机。
整个发酵区，考虑应急状态下车辆进出的需要，
发酵区尺寸：115 mX84 m，H一6．5 121。
2．2．5筛分区
发酵成品通过皮带机进入筛分机，筛上物作为
返料，通过皮带机输送至返料料仓；筛下物为发酵成
品，通过成品皮带输送机输送至成品区打包机。
主要设备有熟料输送皮带机1套，B一1 m，L一
106 111，N一30 kW；倾斜安装的筛分机进料皮带机1
套，B一1 in，L一7．5 121，N=3 kW；筛分机1台，工
作能力100 m3／h，N一11 kW；移动式筛分机返料出
料皮带机1套，B一0．8 m，L一17 m，N_--7．5 kW；
至返料料仓皮带输送机1套，B=0．8 m，L_--36 m，
N一11 kW；筛分机成品出料皮带机1套，B=O．8 m，
L=6．5 m，N----3 kW。
筛分区尺寸：10．5 mX30 m，H一6．5 m。
2．2．6成品区
每天产生122．5 t发酵成品由皮带机输送至打
包机，再由打包机打包后存储、外运。成品区考虑不
少于3 d的存储能力。
成品区尺寸：10．5 mX30 m，H一6．5 m。
2．2．7除臭通风
发酵槽的进料和出料两端，由透明塑料帘由车
间顶端垂下至发酵槽。两个生产序列间，也由透明
塑料帘将两个序列之间相互隔离，形成每组10个槽
的2组相对封闭的空间，进一步减少对环境的影响，
并提高臭气收集效率。
工艺风机负压供氧的同时，将绝大部分工艺气
体收集，由于各工艺风机分属不同的发酵阶段，受控
制系统的控制处于变频调节状态，设计风量取运行
时工艺风量的最大值92 000 m3／h，车间内的收集风
量为28 000 m3／h，除臭总风量为120 000 m3／h。
车间设新风系统，送风量为120 000 m3／h，采用
2组独立的新风送风管道，将新风分别送人发酵区
内及其他空间。
在污泥处理处置中心东侧设生物除臭滤池1
座，用于处理负压抽吸所收集的臭气。除臭滤池为
半地下钢筋混凝土结构，分为2级。臭气在一级滤
料中为上进下出，在二级滤料中为下进上出，内部设
给水喷淋系统，用于为微生物提供必要的水源。处
理后的空气通过高15 m的排气烟囱排放至大气。
除臭生物滤池尺寸：14．8 mX32 m，H一4 m。
设除臭系统3台(2用1备)，引风机Q一
6 000 m3／h，P----2．6 kPa，N一55 kW。
3主要设计特点
3．1合理确定设计规模
本工程规模是根据张贵庄污水处理厂初沉池污
泥、二沉池污泥、深度处理化学污泥总量来确定的，
在规模确定过程中除依据张贵庄污水处理厂设计数
据外，还实地调研了天津市其他污水处理厂的运行
情况以及产泥量数据，对相关基础资料进行充分分
析，综合考虑合理确定工程规模，既将现有污水处理
厂产生的污泥完全处理掉，又要考虑节省投资，不使
设备闲置率过高，且有一定的发展余地。
3．2选择先进、可靠、适合天津市发展的工艺
在对国内外污泥处理经验进行总结提高的基础
上，根据天津市经济发展水平，污水、污泥的性质以
及天津市总体规划的要求，并结合市场调研、考察生
产性试验的结果，审慎选择先进、可靠、经济、适宜的
工艺路线，在方案确定过程中对干化+焚烧、槽式好
氧发酵、条垛式好氧发酵、隧道式动态好氧发酵以及
通风静态垛式好氧发酵等多种工艺进行了技术经济
比较，最终确定采用可实现节能减排、循环利用的槽
式高温好氧发酵工艺方案。污水处理过程中产生的
脱水污泥经过污泥好氧发酵处理后，可资源化土地
利用。该工艺路线对污泥进行了稳定化、减量化、无
害化处理，使之全面达到国家相关标准，并便于实现
污泥土地利用等资源化。
3．3总图布置紧凑，节约用地
工程设计经多次工艺布局优化，实现在总用地
1．95 hm2范围内合理布置整个处理工艺流程，用地
指标为65 m2／t泥，远低于其他类似工程用地指标，
极大地节约了工程用地。
3．4脱水污泥泵一管道输送
在脱水污泥输送系统的设计中，结合国内外脱水
污泥输送工程中的经验教训，采用了柱塞泵一管道输
送设备为核心的脱水污泥输送系统，实现了全封闭输
送，消除了以往脱水污泥敞开输送污染环境的问题。
3．5皮带传送自动进出料
本工程选择了连续、封闭式生产运行方式，可以
实现混料、进料、布料、出料、风量调节、翻抛等全程
自动化，无人值守，无车辆倒运，车间生产有序，有效
地减少了占地且便于管理。
3．6负压供氧一除臭一体化设计
“负压供氧一除臭一体化”即通过特殊设计的均
匀布气板，采用负压抽吸的方式为堆体供氧、通风，
同时，从反应源头、收集系统、除臭系统等综合的、整
体地进行臭气控制。均匀布气系统使堆体供氧保障
充分、均匀，且负压方式有利于堆体温度均一，有效
保障了发酵产品的质量。传统的正压供氧，工艺气
体散发到车间内，通过车间的收集和通风系统进行
处理，收集难度高，效率低，气量大；而负压供氧，在
供氧的同时，即可对绝大部分的工艺气体和水蒸气
等进行收集，剩余部分或翻抛堆体产生的臭气及粉
尘通过车间通风和收集系统即可实现收集，更为高
效，并可有效减轻设备和建(构)筑物的腐蚀。
3．7高质量的设备选择
槽式翻抛机是本工程的核心设备，在设备选择
方面，从投资、建设、运营综合考虑，选用西门子公司
生产的槽式翻抛机，其翻抛能力大、翻抛物料深度
大，有效地减小了占地；其设计高度自动化，翻抛、换
槽、行走全程无人操作，使得本项目实现了真正意义
上的无人值守、封闭运行。西门子槽式翻抛机采用
电驱动，避免了运行过程中的二次污染。
3．8防腐设计
设计中考虑到发酵车间在高温、高湿环境下污泥
好氧发酵产生硫化氢、氨气等气体，会对建筑、结构产
生较强的腐蚀，为提高相关建筑、结构的耐久性，污泥
处理主体建筑采用混凝土框架结构，外墙采用加气混
凝土砌块，满足了防腐蚀以及保温、防火等要求。
4设计中需要考虑的重点问题
污泥好氧发酵的影响因素从大的方面可以分为
物料系统和操作条件两个方面。
对发酵物料(脱水污泥、调理剂、回流发酵产物
的混合体)充分的预混合可使发酵物料均匀，增大物
料的空隙率，并具有良好的透气性，促进好氧反应的
进行，抑制厌氧反应，减少因厌氧反应而产生的臭
气。对污泥好氧发酵系统研究、动力学模拟和工程
实践证明，将污泥调理为疏松的、透气性良好的物料
是进行污泥好氧发酵的重要前提。
发酵过程中根据不同的生物反应阶段的特点对
温度、含氧量以及含水率(湿度)进行相应的调控，关
乎污泥好氧发酵的成败。利用污泥好氧发酵生化反
应中各相关因素本身存在的必然联系，建立控制系
统并优化氧浓度、温度、湿度和通风可以显著改善污
泥好氧发酵效果。在污泥好氧发酵过程合理控制通
风量，维持理想的堆体温度、湿度和好氧降解速率，
是减少臭气发生量和缩短堆肥周期、持续高温杀菌、
实现污泥无害化的重要控制因素。合理的氧气供应
和通风设计还可降低能耗。
5结语
天津市张贵庄污泥处理处置工程对污水处理过程
中产生的脱水污泥经过污泥好氧发酵处理，可实现污
泥的稳定化、减量化、无害化，工程的实施将为解决天
津市几十年的污泥问题提供有益的尝试，对于改善该
区域环境质量，实现节能减排目标，探索发展循环经
济，解决污泥出路，实现污泥资源化利用具有积极的
作用。
参考文献
1 中华人民共和国住房和城乡建设部、环境保护部和科学技术部．
城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)(建城
[2009123号)
2 中华人民共和国环境保护部办公厅．关于加强城镇污水处理厂污
泥污染防治工作的通知(环办[2010]157号)
3中华人民共和国住房和城乡建设部，国家发展改革委．城镇污水
处理厂污泥处理处置技术指南(试行)(建科[2011134号)
&通讯处：300051天津市和平区营口道239号
电话：13820869082
E-mail：nktea@126．com
收稿日期：2012—08—21
修回日期：2012—09—29
