几种新型污泥处理处置工艺技术研究
孙红波，魏青亮
（山东福航新能源环保股份有限公司 Tel: 400 0534 995）
摘 要：近年来国内污水厂的建设和投运伴随产生大量的污泥，以含水率80%计，全国年污泥总产生量将很快突破3000万吨。按照预测，中国人口要在2020年至2025年间达到顶峰，污水处理量也将达到高峰，届时污水污泥产量也将突破年6000万吨。由于我国污水厂建设存在严重的“重水轻泥”现象，导致大量污泥“积压”，未得到合理安全的处理处置，形成全国关注的“污泥问题”，存在二次污染的隐患。如不及时采取措施，这一状况将进一步加剧恶化，带来二次污染。污泥长期不经处理随意堆放，经雨水浸淋，渗出液和滤沥中会带出一部分氮磷以及一些重金属和有害化学物质，这些都会污染土地、河川、湖泊和地下水。长时间堆放，污泥会进行消化，产生沼气，污染大气。污泥及其渗出液和滤沥所含的有害物质会改变土质和土壤结构，影响土壤中微生物的活动，有碍植物根系生长，或在植物机体内积蓄。污泥作为世界性处理难题，一直未到有效处理，福航环保作为国内新能源污泥处理行业领军企业，为国内市政、造纸、化工、冶金等行业提供专业化、一站式解决方案。公司自成立以来，一直致力于研究最新最先进的新能源污泥处理处置技术，形成了以太阳能与工业余热综合利用技术、智能高温好氧发酵技术和污泥干化一体机技术为代表的多项污泥处理处置技术。目前这些技术已形成覆盖全国的产业链，持续保持新能源污泥处理第一品牌的优势地位。
太阳能是永久免费的自然资源，工业余热像电厂热水，需要冷却塔降温，热量被无端的浪费；焚烧过程产生的高温烟气，需要冷却塔降温，同样热量被浪费掉。在工业余热可接入的地方可以采用太阳能与工业余热综合利用对污泥进行干化，该技术是在太阳能干化污泥的基础上，通过开发工业余热，热水、蒸汽、烟气等废热共同加速污泥内水分的蒸发，在减少能源浪费的同时，还能实现资源的更大价值的利用。该技术以运行成本低、操作简单、污泥含水率低、维护保养容易等特点，得到市场的广泛认可。
好氧堆肥是实现有机废弃物稳定化、减量化及土地利用的重要方法。通过高温好氧堆肥可将有机废物转化为稳定的腐殖土，作为肥料、土壤改良材料进行土地利用，不仅可以利用土壤的自净能力对有机废弃物进一步无害化处理，而且发酵后物料中的有效成分还可以改善土壤结构，回收利用有机质，促进植物生长，是一种较好的土壤改良剂。智能高温好氧发酵设备是一个密封发酵的设备，可实现有机废弃物的高温好氧堆肥，物料升温速度快，可实现连续的进料、出料、出料的稳定化和腐熟度指标均达标。
低温干化是新型污泥干化处理技术，以其占地面积小，不受外界温度和湿度因素干扰，无废气排放等优势，应用前景非常好。该工艺技术采用密闭热泵烘干除湿技术，可直接处理含水率80%的污泥，不产生任何废热、废气，热泵烘干高效节能，同时结合自动化控制技术，可充分实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理，处理后的污泥含水率可低至10%-20%。
关键词：污泥；干化；太阳能；好氧发酵；低温干化；
交流电话：400-0534-995
1概述
1.1新能源污泥处理处置技术介绍
1.1.1太阳能与工业余热综合利用是利用太阳能与工业余热为热源，对污泥进行低温干化。该工艺主要利用太阳能为主要热源，并开发利用工业余热、废热，对污泥进行干化。该工艺借助传统太阳能温室技术，结合自动化远程控制技术，实现对污泥的干化处理。该污泥处理工艺是一种创新的处理技术，可实现对污泥的无害化、减量化、资源化及稳定化处理。
1.1.2智能高温好氧发酵设备是专业处理生活污泥、餐厨垃圾和畜禽粪便等有机废弃物的一体化成套，该设备是将市政污泥与发酵菌、生物质混合后，利用微生物的活性，对市政污泥内有机质进行分解、腐熟，发酵后的产物用于制作有机肥，从而实现污泥的资源化利用。智能高温好氧发酵设备解决了传统有机废弃物好氧堆肥存在的占地面积大、臭味无法完全控制、工作环境差、无法连续生产的问题；在技术参数上更加合理实用，在自动控制技术、翻料结构形式、液压驱动技术等方面具有更高的可靠性和先进性，整机的性能稳定可靠，达到国际先进水平。该设备在国内多地已投放使用，处理效果非常好，收到较好的市场反响。
1.1.3污泥干化一体机是对污泥进行低温干化处理的新型设备，该设备利用热泵烘干除湿技术为污泥干化提供能量，同时带走污泥中的水分，热泵烘干高效节能，同时结合自动化控制技术，可充分实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理，处理后的污泥可用于电厂焚烧，制作建筑材料等。
1.2新能源污泥处理处置技术优势
1.2.1太阳能与工业余热综合利用技术与传统的热干化处理工艺相比，其主要优点是：
1、耗能低，运营管理费用低，蒸发1吨水耗电量仅为20-100kW·h，而传统的热干化技术需耗电量为800-1060 kW·h；
2、系统自动化程度高、操作维护简单、使用寿命长；
3、系统运行稳定安全，灰尘产生量小；
4、整个干化过程始终为低温干化，不产生二噁英等有害气体；
5、系统运行透明度高，封闭性好，无二次污染；
6、利用可再生能源太阳能为主要能源，工业余热为辅助热源满足可持续发展的要求。
1.2.2智能高温好氧发酵技术与传统堆肥技术相比优点：
1、设备占地：该设备机械化、集成化程度高，充分利用空间，占地面积小，单台设备占地面积不到50㎡，有效的解决了传统工艺占地面积大的问题；
2、自动化程序控制：设备自动化程度高，一人操控即可完成整个发酵处理过程，避免了人与物料的直接接触，工作环境得到有效改善；
3、发酵系统：设备主体采用保温设计，配置电辅加热，持续高温送氧，实现有机废弃物高温快速发酵，保证低温环境下迅速达到发酵条件，确保低温环境下连续生产；通风搅拌协同作用，发酵后的物料含水率低，物料成粉，可直接作有机肥；
4、臭气处理装置：设备配有生物除臭装置，发酵过程中所产生的臭气通过集中收集处理，实现气体的达标排放，不会对周围环境产生二次污染。传统堆肥发酵过程产生的臭气不能得到有效的处理，严重影响了周围居民的生活；
5、出料产物：处理后的有机废弃物可用于土壤改良、园林绿化，也可用于加工有机肥，实现资源化利用；
6、该工艺符合国家绿色经济生态化、循环经济资源化、科学发展、节能减排等产业政策；
1.2.3污泥低温干化工艺与传统的热干化处理工艺相比，其主要优点是：1、系统自动化程度高、PLC自动优化运行，操作简单；
2、设备采用高效热回收技术，密闭循环利用，运行成本低；
3、采用密闭式低温干化工艺，安全可靠，处理过程无废气产生；
4、分层布置、占地面积小，安装简单无需配套土建工程；
5、整机采用不锈钢等防腐材料，使用寿命高，试用于多种污泥处理；
6、采用复合式换热系统，整机组效率较传统热泵烘干系统提高20%以上。
1.3新能源污泥处理处置技术工艺组成
1.3.1太阳能与工业余热技术工艺组成：
1、湿污泥输送系统
2、主动式太阳能温室系统
3、余热供热及地面加热系统
4、全自动翻抛布料系统
5、干料收集输送系统
6、等离子除臭系统
7、自动化远程控制系统
1.3.2智能高温好氧发酵设备组成：
1、湿污泥输送系统
2、搅拌系统
3、自动通风系统
4、出料系统
5、液压驱动系统
6、生物除臭系统
7、自动化控制系统
1.3.3污泥干化一体机设备组成：
1、湿污泥输送系统
2、搅拌成型系统
3、热泵烘干除湿系统
4、网带传动系统
5、干料收集输送系统
6、自动化控制系统
2新能源污泥处理处置技术工艺流程
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2.1.1太阳能与工业余热综合利用工艺流程图
图1 太阳能与工业余热综合利用污泥干化工艺流程图
2.1.2智能高温好氧发酵工艺流程
图2智能高温好氧发酵设备工艺流程图
2.1.3污泥低温干化工艺流程
图3污泥低温干化工艺流程图
2.2.1太阳能与工业余热工艺流程说明
湿污泥→湿污泥输送系统→主动式太阳能温室系统→全自动摊铺布料机→余热供热及地面加热系统→干料收集系统→干物料外运。
（1）湿污泥输送部分主要由湿污泥料仓及污泥输送皮带系统组成，污泥通过螺旋输送机、斜皮带机、布料皮带输送机和犁式卸料器将污泥均匀输送至各摊铺布料机的中转料仓。
（2）主动式太阳能温室系统由温室主体、冷凝水收集、顶通风、气象站组成。温室为四顶尖主动式太阳能温室，主骨架、各构件及连接件均为热镀锌材料，顶部及四周覆盖8mm厚阳光板，透光率≥80%，密封件采用专用铝型材和橡胶密封条，顶通风为中间两个尖顶采用蝶型开窗方式。
（3）全自动摊铺布料机系统由物料摊铺机、螺旋喂料机、刮板换向系统、物料翻抛系统、湿料强通风系统组成，其原理是通过螺旋喂料机控制物料均匀下料，通过刮板使物料逐渐向一侧移动，将物料均匀得摊铺到干化平台上；通过翻抛系统不断翻新物料上表面，湿料强通风系统增大污泥表面的空气流动，从而不断提高湿物料干化速度。
（4）余热供热及地面加热部分由工业余热供热、热源输送管路、地面加热管道组成。工业余热可根据实际热源进行确定，热源输送管路、地面加热管道是实现热源的传输和散发，热源在平台下方加热管道内流动，通过热传导为平台上方摊铺的污泥干化提供能量，增加水分蒸发速率，以热水为例，热水由热水循环水泵输送至污泥干化平台，平台由钢制散热器铺设而成，钢制散热器纵横交叉布置，热源交叉流动，使得污泥获得均匀的热量，从而加速水分的蒸发。
（5）干料收集输送系统是由室内干料收集皮带机、干料集中收集皮带机和干料输送斜皮带机组成，通过皮带机将处理后的污泥集中收集装车，以便后续使用。
（6）自动化远程控制系统采用组态王+PLC的基本控制方式，操作人员可通过现场监控摄像头实时掌握现场情况，实现了上料—摊铺布料—干料收集全自动化作业。一人操控即可实现整个污泥干化生产过程，降低干化生产人力投入。
（7）等离子除臭系统，干化过程产生的臭气经过等离子除臭系统一系列氧化、还原反应，产生二氧化碳、水等无害物质，实现气体达标排放。
2.2.2智能高温好氧发酵工艺流程说明
将有机废弃物与回流料、生物质按照一定比例混合达到堆肥所需的条件。混合物料经输送机械直接输送至立体好氧发酵仓料斗，自动提升至发酵仓内。发酵过程开始后，在送风机提供氧气的条件下，好氧微生物迅速增殖，物料温度迅速升高，2-3天进入高温期。在此阶段内有机物被分解，水分减少，50℃以上可维持5-7天，最高温度可达80℃，可有效杀灭病原菌和杂草种子，从而实现物料的无害化和稳定化。一次发酵过程持续7-9天，整个发酵过程高温期结束后，内部匀翻装置对物料进行匀翻，使整个空间物料进一步混匀，提高产品质量。发酵处理后的有机废弃物其中一部分作为回流物料回到发酵系统前与新进物料混合，大部分经过包装后作为有机肥料出售。系统所产生的臭气经过收集系统进入除臭装置，消除了二次污染。
2.2.3污泥干化一体机工艺流程说明
污泥通过皮带输送机输送进入污泥干化一体机湿泥料口，通过设备自带的搅拌机和成型机将污泥切成条状，依靠重力落入缓慢行走的网带上，热干风由网带底部以较快速度上升，与污泥接触的过程中将污泥干化，湿空气则进入除湿热泵系统，通过降温的方式使得湿空气温度低于露点，水汽得以冷凝并排出系统至厂区污水管道，通过泠凝器使得“脱水”后的空气升温变为热干空气，送入网带干化系统继续干化污泥，全过程中空气循环利用，故无尾气产生。该系统可将污泥含水率降低至35%，干化后污泥采用全密闭式螺旋输送机输送出干化系统，通过接车、转运，进行后续焚烧利用；
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4新能源污泥处理处置技术设备图示
图4太阳能与工业余热利用系统设备
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图5智能高温好氧发酵设备
图6污泥干化一体机设备
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5结束语
随着科技的发展，太阳能作为可再生清洁能源越来越成为人们开发和利用的重要资源，工业的余热被排放到大气中，造成环境严重负担。将工业余热资源重复利用，即解决了单一热源受限的问题，同时也减轻了资源的浪费和对环境的压力。太阳能与工业余热综合利用污泥干化技术开发和利用太阳能与工业余热资源，运行成本低、安全可靠、工艺运行稳定、自动化程度高、维护成本低等特点使其具有较大的推广应用价值。
近年来我国出台的相关产业政策明确指出，要加强对污泥、畜禽粪便、厨余垃圾等有机废弃物的处理力度，明确要对新建污水处理厂、养殖企业等都要有后续处理设施，同时要求有机废弃物处理要以资源化为主导，实现变废为宝的综合利用。智能高温好氧发酵设备作为有机废弃物处理的先进设备，在无害化、稳定化和资源化处置等方面占有较大的优势，目前在行业内已得到推广使用，收到良好的效果，未来应用前景非常广阔。
污泥干化一体机以其节能、占地小、干化效率高等优势，特别适合中小企业的污水处理厂，在原有脱水设施附近增加，无需土建工程，投资少回本快，未来应用前景广阔。
福航环保将已改善环境为己任，坚持科技创新，引领产业变革，研发最实用最先进的污泥处理处置技术，为人类碧水蓝天工程贡献力量。
作者单位：山东福航新能源环保股份有限公司
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