——以河南省唐河县污泥好氧发酵工程为例
张广奇1，姜会会1，罗志新1，朱善宏2，陈俊1
1. 北京合清环保技术有限公司，北京 100080；
2. 南阳市宣溢环保设备股份有限公司，南阳 474300
摘要：河南省唐河县污水处理厂污泥处理中心采用一体化式智能控制好氧发酵工艺，日处理城市污泥30t，配置自动化、智能化物料储存、计量、输送、发酵、监测、控制于一体的功能集约型成套设备，解决了城市污泥二次污染和资源化利用的问题，实现中小城镇污泥处理处置可持续发展。该工程的建设与运行对于县镇级及中小城市污水处理厂污泥处理处置工程的建设具有重要借鉴意义。
关键词：中小城镇；城市污泥；好氧发酵；一体化处理工艺
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 项目概况
唐河县是河南省南阳市下辖县，是河南省较具实力的县市之一，先后荣获全国科技进步先进县、中部百强县市等荣誉称号，总面积2512平方公里，148万人口。唐河县污水处理厂处理规模4.0万吨/日，采用卡鲁赛尔氧化沟处理工艺，工程占地2.17公顷，于2015年2月完成提标改造工程，出水水质由一级B标准提高到一级A标准，日产生含水率80%城市污泥约30t/d。
早期唐河县第一污水处理厂产生的脱水污泥采用外运填埋处置方式，随着新建填埋场土地资源紧张，以及含水率较高脱水污泥流动性大易出现堵塞填埋场渗滤液管道和进入水体产生二次污染的问题，2016年唐河县第一污水处理厂启动建设污泥处理中心。由于好氧发酵工艺具有投资较低、运行费用省、可实现资源循环利用的有点，工程选用好氧发酵技术进行工程建设。
对于每日污泥产生量低于50t的中小城镇，采用传统的槽式好氧发酵工艺处理城市污泥具有占地面积大、厂房构筑物多、运行管理复杂的缺点。经过多年的工程实践，业内普遍认为日处理规模50t是采用槽式好氧发酵工艺和设备式一体化处理工艺的分界线，即在此规模以上的污泥好氧发酵工程建议采用大型槽式好氧发酵工艺形式，低于此规模的建议采用设备式一体化好氧发酵工艺形式。
2 构筑物设计
唐河县第一污水处理厂污泥处理中心属污水厂改扩建工程，建设选址为唐河县第一污水处理厂二期污泥脱水机房南侧预留用地，及一期、二期污泥脱水机房间空置用地，为了充分利用污水厂已有用地，因此取消传统混凝土槽式好氧发酵技术路线及封闭式综合处理车间建设，采用占地面积小、布置灵活、物料自动输送、发酵空间密闭的一体化智能好氧发酵设备，解决了中小城镇污泥好氧发酵处理项目需重新征地的问题，节省投资，运营管理更便捷。
污泥处理中心主要建构筑物包括混料系统料仓储料区、混料系统物料输送区、发酵系统进料区、发酵系统发酵区、发酵系统出料区、发酵系统生物除臭区、发酵腐熟料堆放区、中控配电室等，详见表1。
表1 全厂建筑物一览表
Tab. 1 The buildings list of the plant
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序号 |
建构筑物名称 |
数量 |
层数 |
总面积（m2） |
结构形式 |
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1 |
混料系统料仓储料区 |
1 |
1 |
200 |
设备基坑+轻钢遮雨棚 |
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2 |
混料系统物料输送区 |
1 |
1 |
200 |
硬化地面+轻钢遮雨棚 |
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3 |
发酵系统进料区 |
1 |
1 |
240 |
设备基础+轻钢遮雨棚 |
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4 |
发酵系统发酵区 |
1 |
1 |
750 |
设备基础 |
|
5 |
发酵系统出料区 |
1 |
1 |
200 |
设备基础+轻钢遮雨棚 |
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6 |
发酵系统生物除臭区 |
1 |
1 |
60 |
设备基础 |
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7 |
发酵腐熟料堆放区 |
1 |
1 |
150 |
硬化地面+轻钢遮雨棚 |
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8 |
中控配电室 |
1 |
1 |
120 |
砖混 |
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9 |
合计 |
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1920 |
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3 工艺流程
工程采用智能控制高温好氧发酵工艺，配置北京合清环保技术有限公司一体化智能好氧发酵设备，工艺流程见图1。
污泥处理中心与污水处理厂污泥脱水间对接，带式压滤机出料通过无轴螺旋输送机转运至污泥料仓，脱水污泥与有机辅料、腐熟返混料于好氧发酵专用混料机内混匀，待发酵物料通过自动输送机运至一体化智能好氧发酵设备，通过布料装置完成发酵设备进料端物料的平整，采用标准单元进料模式，当混匀物料布满一个标准发酵单元后启动发酵设备输送装置，发酵物料根据发酵周期及生产情况移动一个标准单元距离，每个发酵单元独立设置温度、氧气监测探头及曝气系统，发酵单元位移到指定位置后向堆体中插入温度和氧气监测探头，启动发酵程序，每个发酵单元根据物料发酵周期及温度、氧气探头监测的数据控制相应鼓风机对堆体供氧，后熟段发酵单元设置翻抛装置，发酵物料位移至后熟段时启动翻抛装置进行翻抛后熟，消除发酵的死角区域。发酵结束后，腐熟料自一体化智能好氧发酵设备出料端自动输出，由外置出料输送机将腐熟料运至外运车辆或临时堆场，腐熟料可作为营养土或有机肥原料外运。
一体化智能好氧发酵设备内部设置氨气、硫化氢等空间环境检测仪表，根据空间换气要求及环境质量监测数据控制一体式生物除臭设备启停，通过发酵设备内置收集系统将废气送入除臭设备集中处理达标后排放。
详见：中国给水排水2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第十届） 论文集
4 工程设计
4.1 混料系统
混料系统主要由物料储存、输送、混合等环节构成。储存脱水污泥的料仓与污水处理厂带式压滤机通过自动输送机衔接，按照每天8h工作制，可实现脱水设备与好氧发酵设备同步运行，作为中小城镇污泥处理处置项目产泥量少，因此储存料仓作临时存储、计量用，污泥处理中心设有地下式料仓基坑一座，其中污泥料仓1台、辅料料仓1台、返混料料仓1台，料仓为钢制成套设备，仓体容积为10m3。料仓利用内置螺旋按比例均匀出料通过输送机送入好氧发酵专用混料机，混合均匀物料通过输送机送入一体化发酵设备进料口，料仓出料能力≥20m³/h，输送机输送能力≥45m³/h。设计物料配比详见图2。
图2 物料配比图
Fig 2. The materials mixing ratio of aerobic fermentation
4.2 发酵系统
发酵系统由一体化智能好氧发酵设备和一体式生物除臭设备等组成。一体化智能好氧发酵设备可实现连续生产、全过程智能化控制，主要包括自动输送机构、料位平整机构、疏松机构、破碎机构、翻抛机构、出料机构、曝气机构、废气收集机构、传动机构、监测机构和控制系统等，为成套设备，可通过简单叠加实现不同处理规模需求；一体式生物除臭设备集引风设备、生物滤塔、水加湿循环系统、排放系统为一体，主体为玻璃钢材质，生物滤塔采用以碳质为主的高表面积有机、无机混合填料，设备正常运行过程中无需补充营养液以维持生物生长，废（臭）气经除臭设备处理后由排放筒排放满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）二级标准，不影响周边环境。
污泥处理中心设发酵车间一座，根据处理规模30t/d，配置3套处理能力为10t/d的一体化智能好氧发酵设备，单套设备尺寸为长×宽×高=41.2m×6.3m×4.2m，发酵周期15天；单套发酵设备换气风量按2000m³/h考虑，封闭空间换气次数满足≮4次/h，工程配置1套处理能力为6000m³/h的一体式生物除臭设备，单套设备尺寸为长×宽×高=6.0m×5.0m×3.2m，废（臭）气停留时间≮20s，生物段表面负荷≯280m³废气/（㎡填料·h）。发酵系统设备布置详见图3。
详见：中国给水排水2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第十届） 论文集
图3发酵系统设备布置图
Fig 3. The general layout of aerobic fermentation system
5 结语
本工程于2016年11月动工建设，2017年3月调试运行。采用占地面积小、布置灵活的一体化智能好氧发酵设备解决了中小城镇污水处理厂新建、改建和扩建时配套污泥处理处置项目土地资源紧张的问题，更好的实现了污泥处理处置设施与污水处理设施同时规划、同时建设、同时投入运行的目标。
污泥处理中心采用智能控制高温好氧发酵工艺，产品质量理化指标符合《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T309-2009)和《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)的土地利用指标要求，可作为有机肥料、土壤改良剂、育苗营养基质或非食物链园林绿化用等，实现城市污泥处理“无害化、稳定化、减量化、资源化”的目标。
