黄鸥--污泥堆肥技术发展及案例综述

污泥堆肥技术发展及案例综述黄鸥北京市市政工程设计研究总院2012年9月21日内容提要1污泥堆肥技术发展概况2优秀污泥堆肥工程案例3污泥堆肥技术若干问题思考4结束语一.污泥堆肥技术发展概况人居早期的“原生态”物质流食品农业营养源粪便人居渣土土地水一.污泥堆肥技术发展概况早期城市化的最主要城市废弃物-回归农业中国：南宋即有粪便用于农业。欧洲：至20世纪初仍有大量粪便农用。1878一.污泥堆肥技术发展概况供水的改善带来排水的变革1840方便，排走，无大环境意识1857年英国建立世界上第一座污水厂189被动减少污染50198理解营养盐与富营养化140199发现不可持续性150？主动保护及创造环境一.污泥堆肥技术发展概况—堆肥化技术是国际上20世纪60年代后期迅速发展起来的一项新的生物处理技术，将污泥改变成稳定的腐殖质，用于农田或土壤改良。—美国早在19世纪60年代初就有关于污泥农用的研究；日本在1954年建成第一座污泥堆肥中心。—由于堆肥技术在实际应用中可以达到“无害化、减量化、资源化”的效果，因此自20世纪70年代后，引起世界各国的广泛重视，并迅速成为环保领域的研究热点。—20世纪60年代初，我国首次在北京高碑店污水处理厂（试验厂）进行了污泥自然通风堆肥试验，获得成功，并确定了好氧发酵堆肥工艺的地位，到80年代还能呈现出附近农民用大车排队拉泥的景象。—到目前为止，我国已经掌握并应用着条跺、槽式、反应器式堆肥技术，各技术持有公司做出了突出贡献。二.优秀污泥堆肥工程案例■秦皇岛市绿港污泥处理厂—设计日处理城市污泥200吨，2009年2月完成土建工程，2009年5月试运行。—由中国市政工程华北设计研究总院设计，中科博联配合提供主体工艺技术方案。—温度-氧气-臭气在线监测和耦合、智能化控制系统(CTB工艺和CompSoftV3.0)；—前期静态曝气发酵+后期动态匀翻的处理工艺；—生物发酵全过程的智能控制，实现处理过程无人值守，自动优化无害化处理过程；—通过好氧发酵过程中的通风策略优化，达到快速生物干化的目的；—源头控制臭气的产生，后期采用生物滤池除臭，使除臭成本降低80%。—进料污泥含水率82~85%；发酵20天；温度55~65℃；出料腐熟堆肥含水率45%；添加5%秸秆或锯末。—总投资5300万元，运行费80~100元/吨，电耗20度/吨。—符合城镇污水处理厂污泥处置农用泥质（CJ/T309-2009）标准，臭气达标排放。二.优秀污泥堆肥工程案例■唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥工程—设计日处理城市污泥40吨，2006年建成投入使用。—由机科发展科技股份有限公司承担了项目的设计、设备总承包及安装总承包工作。—采用SACT-B/C污泥堆肥系统，该项目首次将堆肥、制肥、物料自动化输送以及除臭四大系统有机合成；—模块化系统维护方便，适应远期扩建；—全过程精确控制，最大限度地提高效率，节省占地和运行成本；—系统不受自然气候影响，全天候高效运转；—全自动无人化控制，提高管理效率，杜绝事故发生—完善的全封闭结构和除臭系统设计，消除了二次污染隐患。—进料污泥含水率80%；发酵14天；温度60~70℃；出料堆肥含水率35%。—总投资1000万元，运行费~70元/吨。二.优秀污泥堆肥工程案例■北京排水集团庞各庄污泥堆肥升级改造工程—设计日处理城市污泥130吨，2009年9月至11月，在现场采用ENS工艺进行了一系列工业实验验证。在此基础上，于10年1月开始动工，2月底完成东棚I期的升级改造。—由万若（北京）环境工程技术有限公司完成工艺技术方案和设备供货、安装、调试。—采用全系统的温度、氧含量在线监测与控制，通风优化控制，操作的智能化控制的ENS工艺；—静态曝气条垛处理工艺；—独特的污泥预调理方式与技术（流化态物料混合，实现微观混合与物料的疏松透气）；－简单高效的布风、引风技术，“柔和”通风、均匀供氧技术；－氧气-温度全自动在线检测技术。—进料污泥含水率~80%；发酵16天；温度50~72℃；出料腐熟堆肥含水率40%。—运行费60~120元/吨，电耗10度/吨。二.优秀污泥堆肥工程案例■长春市污水处理厂污泥处理处置工程—设计日处理城市污泥400吨，2009年5月开工建设，2010年10月投产运行（200吨），另外200吨已完成安装调试。—由中国市政工程华北设计研究总院设计，中科博联配合提供工艺技术的概念设计。—温度-氧气-臭气在线监测和耦合、智能化控制系统(CTB工艺和CompSoftV3.0升级版)；—前期静态曝气发酵+后期动态匀翻的处理工艺；—采用外形更紧凑美观，结构更加合理的第二代匀翻机，处理能力、运行效果、工作效率得到大幅度改进；采用水源热泵使寒冷季节的车间温度维持在5℃以上；—通过好氧发酵过程中的通风策略优化，达到快速生物干化的目的；—发酵车间及厂界臭气浓度均低于国家制定的《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)及《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2)。—进料污泥含水率80~82%；发酵24天；温度55~65℃；出料腐熟堆肥含水率40%。—总投资17843万元，运行费约110元/吨，电耗25度/吨。—符合城镇污水处理厂污泥处置农用泥质（CJ/T309-2009）标准。二.优秀污泥堆肥工程案例■沈阳西部污水处理厂污泥处置工程—设计日处理城市污泥120吨，2010年建成运行。—由机科发展科技股份有限公司参与该项目施工图设计、项目管理、主要设备供应（翻堆机等）、项目调试等工作。—采用隧道式发酵仓和F5.110翻堆机的SACT-BII污泥堆肥系统；－节省占地，相对于传统堆肥技术节省占地面积50%以上；－高效除臭，相对于传统堆肥技术，节省除臭投资和运行费用60%以上；－安全可靠，系统集成与优化改进相结合，使操作员工与污泥彻底隔离，自动进仓、出仓；－采用大型翻堆机，翻堆能力较强，解决了关键设备国产化问题。—进料污泥含水率~80%；发酵14天；温度60~70℃；出料腐熟堆肥含水率35%；添加5%秸秆或锯末。—总投资2000万元，运行费90元/吨。—符合城镇污水处理厂污泥处置农用泥质（CJ/T309-2009）标准，臭气达标排放。二.优秀污泥堆肥工程案例■上海青浦区污泥处理处置工程应急项目—设计日处理城市污泥120吨，2010年11月建成，并与当年12月投入使用。—由上海元钧环保科技有限公司自行投资建设的污泥处理工程。—发酵槽发酵物覆盖功能膜，该功能膜具有阻隔大分子通透的物理特性，从而有效地抑制异味的向外散发，避免对周边环境的影响，膜内腔形成微内压，空气氧在堆体内弥散，实现发酵堆体充分供氧目的；自制发酵剂的添加有效地加快发酵进程；—预处理系统采用数码可控的三合一混合破碎设备，混合破碎颗粒匀散，颗粒直径不超过2cm；－经处理后的污泥，减量化程度高、稳定化与无害化程度高、可进行资源化利用；－加快发酵时间，提高发酵过程中对场地利用率。－回料可以重复利用，减少对外购辅料的依赖。—进料污泥含水率80~85%；发酵7天；温度55~80℃；出料腐熟堆肥含水率40%。—总投资1200万元，运行费150元/吨，电耗6.4度/吨。—重金属及其化合物符合国家园林绿化标准。二.优秀污泥堆肥工程案例■郑州市八岗污泥处置厂—设计日处理城市污泥600吨，2009年8月一期100吨完成，2011年9月二期工程500吨完成并运行。—由郑州市污水净化有限公司参与八岗污泥处置厂的前期准备、资金筹措、设计、施工建设、设备招标采购和生产运行等全程工作。—槽式曝气翻抛的处理工艺；—加入生物发酵菌种，使温升加快，缩短污泥堆肥时间，又可使有害气体得到抑制，减少释放量；－严格执行混料工艺纪律，控制混料含水率，保证污泥混料后的疏松度，达到污泥处理的均匀性；－动力强劲翻抛机，实现物料的均匀分布及水分的快速逸出；－高效的抽风系统和除臭系统，避免污泥厂周边环境污染；－监控室可显示车间温度、湿度、有害气体浓度及发酵槽物料温度，减少职工进入车间盲目性，保障职工安全。—进料污泥含水率80%；发酵20天；温度55~70℃；出料腐熟堆肥含水率40%；添加8%的生物发酵菌种。—总投资25000万元，运行费135元/吨，电耗40度/吨。—符合城镇污水处理厂污泥处置农用泥质（CJ/T309-2009）标准，臭气达标排放。三.污泥堆肥技术若干问题思考■关于污泥堆肥产品的出路问题—直接农用受到限制，不允许当做食物链肥料，所占比例较大。在目前我国存在食品安全问题的情况下，应予以充分的理解。韩国也不允许。美国、日本污泥堆肥产品分级，允许直接农用，施用方法和监管措施完善。—普遍担心污泥堆肥产品的出路，使得污泥堆肥技术应用受到影响。三.污泥堆肥技术若干问题思考■关于污泥堆肥辅料问题—欧洲绝大部分污泥均经过厌氧消化达到了减量和初步稳定化。他们已经透彻地认识到由于污泥透气性差，单组份污泥或者以污泥为主要成分的物料堆肥几乎不可能或者非常困难。按服务人口平摊，欧洲拥有大量的园林废枝废叶、锯末、和分质收集的垃圾，所以几乎没有我们面临的窘境，因此就决定了在认真学习国外单项技术的同时，要清醒分析单项技术的应用边界条件。—韩国从中国及亚洲其他国家进口木屑、椰壳用于污泥堆肥！—我国面临的困境是，污泥的含水率高、生物活性高，缺少污泥堆肥所需要的辅料（园林垃圾、锯末、农业废弃物、分选过的垃圾）、缺乏协调、各自为战、没有收运机制……需要改变！。欧洲污泥园林垃圾调理后我国污泥花生壳调理后三.污泥堆肥技术若干问题思考■关于堆高问题—国外堆肥3米以上堆料非常普遍，但这些经验均基于污泥含量偏低的情况。欧洲高堆的案例是基于以透气性、结构性良好的园林废物、垃圾的堆肥，照搬到我国会带来问题。—问题根本不在于堆多高，而是能“站多高”？同行们通常引用欧美高堆料堆肥的案例，但忽略了以污泥为主的物料所存在的严重自压实和不透气的问题（厌氧沤置、频繁翻抛带来的设备损耗及能耗、臭气发生量增加数十倍、上百倍！）。—在辅料有限的情况下，如果污泥为主的物料堆高超过1.5米，物料通常就会存在严重的自压实，导致物料致密和不再具有透气性。—所以，究竟堆多高，根本上取决于物料在堆多高的时候仍然有较好的透气性，而不是采用那种堆积形式。三.污泥堆肥技术若干问题思考■关于翻抛作业问题—翻抛的主要意图是要将物料均匀化，并给堆肥物料“充氧”。—几乎所有情况下，发酵前一周至前10天内，翻抛作业的机械拍打作用使得污泥物料更加密实，特别是我国污泥辅料少、堆垛又较高的情况下，翻抛后通风间隙可能被堵住，系统大范围进入厌氧状况。—被密实了的物料丧失了透气性，翻抛变成向系统间歇给氧的一个不得已的手段，需要加快频率。同时将大量半反应产物-臭气物质翻腾出来。—实测显示，此种工况下，翻抛过程给物料输入的氧气，在极短的时间内就可以完全被消耗掉（参见附图）。三.污泥堆肥技术若干问题思考■关于污泥的调理问题污泥预调理对比实验（相同辅料及通风设施）经预调理至具有透气性9080706050403020104#6#0024487296120144168192216240时间h常规混合方式：铲车配料+翻抛专业机械混合方式使污泥一开始就具有透气性透气性差的物料，8天内堆内缺氧，第9天第三次翻抛后进入有氧状态三.污泥堆肥技术若干问题思考■关于过程控制问题通过堆体的氧气浓度和温度信号联合控制通风系统，通风系MRottesteuerungERS364ElektronikeinheitER1CmadeinGermany统的启停由中控系统根据接收的氧气浓度和温度信号自动做出优化计算，从而保证堆体的OOO2O222O2O2OO2O2OO222O2O2含氧量和温度一直处于最适宜的状态，促进生化反应及水分蒸发。智能化控制利用氧、温度、风量的对应关系，根据生物活性及好氧速率最大程度地利用生物热，实现快速脱水，有效缩短发酵周期。通风不足，造成厌氧沤置，通风过量降低堆体温度通风–氧气–温度是过程优化控制的关键四.结束语■结束语—做好污泥处理处置工作技术不成问题。—强拍责任制、下指标、摘“乌纱帽”不是办法。—加强系统研究、制定相关政策、出台运作规则、形成良好