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1、污泥高温堆肥示范工程设计方案目前我国城市污水污泥（包括二级河道淤泥、下水道通挖污泥及污水处理厂污泥），大部分还未经稳定化、无害化、资源化的处理和处置，没有正常的出路，不但成为城市及污水处理厂的负担，而且污泥的任意排放和堆放对周边环境造成新的污泥已经触目惊心，使建成的城市排水、河湖等设施及城市污水处理厂不能充分发挥消除环境污染的功能。既使建有消化池处理污泥，但未经无害化处置，污染程度虽有所减轻，但仍不符合污泥农用标准而造成二次污染。 然而，城市污水污泥会造成污染，但经妥善处理处置后进行综合利用，也能达到污泥资源化。污泥中的有机物分解产生的腐殖质可以改良土壤避免板结，污泥中丰富的氮、磷、钾等则是植
2、物和农作物生长不可缺少的营养物，城市污泥营养成分与农家肥的对比见下表所示：有机份 % 氮 % 磷 % 钾 %污泥肥料类生污泥消化污泥生污泥消化污泥生污泥消化污泥生污泥消化污泥城市污水污泥55 6948 532.65.42.43.91.21.51.23.50.280.40.320.43猪厩肥 25.0 0.45 0.083 马厩肥 25.0 0.58 0.122 牛厩肥 20.0 0.34 0.070 羊厩肥 31.8 0.84 1.100 除堆肥而外，污水污泥经干燥焚烧后，可利用热值，可发电，还可作为建筑材料而派上用场，因此，城市污水污泥的处理处置与资源化的相结合，必将成为城市污水污泥最佳的最
3、终出路。二、污泥堆肥技术发展动态：污泥处理处置方法有土地利用（用于农林业）、填埋、焚烧和海洋弃置。据美国环保署估计，美国 15300 个城市污水处理厂中,年产干固体污泥 769 万吨，45的污泥用于农林业，21%进行填埋，用于投弃海洋。焚烧法由于能耗高，所以只占 3。原西德年产干污泥约 200 万吨，农田利用占 32，填埋占 59，焚烧占8。日本 55% 的污泥进行焚烧，35的污泥进行填埋，约 9的污泥进行农田利用。污泥排海处置，由于对海洋越来越高的要求，许多国家已停止使用。污泥焚烧以日本、德国，奥地利等国占比例高，一般大型污水厂污泥通过焚烧无害化，产生的热能可回收利用，污泥减容减量化程度很高
4、,但焚烧投资巨大，操作管理复杂，能耗和运行费均很高，近期内我国还不能全面推广采用。据报导，日本拟研究污泥焚烧后残渣溶铸成块石堆砌的处置方法。总之，在大多数国家中，土地利用和填埋仍是污泥处置的主要途径，而随着可填埋范围的日益减少，土地利用将是一个主要的发展方向。我国是一个发展中的国家，又是一个农业大国，城市污水污泥的土地利用应是一项重要的途径。 污泥高温堆肥技术，目前世界各国采用的方法有：自然堆肥法，园柱形分格封闭堆肥法，滚筒堆肥法，竖立式多层反应堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺，这些方法都在不断发展和完善。美国八十年代初开发了比较完善的贝尔茨维尔好氧堆肥法，主要利用堆底穿孔管通入空气，防止臭气
5、扩散，比较安全卫生。美国、德国、荷兰等发达国家大多由污水厂出资，国家政府资助交专业公司承包产业化经营，堆肥产品作为商品出售。日本最大的堆肥厂在北海道的札幌市，堆肥仓和生产线及袋装产品很具规模，而且机械化、自动化程度很高。污泥连续发酵工艺利用回转仓完成中温、高温发酵过程，高效、防臭成品质量高，在美国、日本、欧洲广为采用。例如：丹诺（DANO）发酵器，是一种古老而现代的好氧发酵设备，丹麦 DANO 公司的发酵器转筒直径 3.5m，长度 36m，德国 Reinsta1 公司的发酵器，直径 3.75m, 长度 40m，还有直径长达 45m，长度 60m 以上的，如KM 一 102A 型、KM 一 10
6、1 型等。丹诺发酵仓污泥腐熟周期能达到 3个昼夜以内。我国近年北京、天津、唐山、太原、深圳、大连、石家庄等城市进行污泥高温堆肥或干燥制肥，取得工艺技术方面的初步成果，但仍停留在试验阶段，开发研制系统装备还在探索，开辟污泥处理处置新途径、新设备，合理利用污泥资源使之工程化、系列化、产业化，仍有十分重要的意义。天津市从国家“七五”开始，在污泥处理处置工艺技术的研究方面做了大量的工作，取得了不少有效的科研成果：1、“城市污水处理厂污泥与城市垃圾混合堆肥技术的研究” “七五”国家科技攻课题编号：75 一 59 一 03 一 04 一 022、“城市污泥处理技术开发的研究”天津市建委科技项目编号：91
7、一 173、“下水道通挖污泥堆肥试验研究”天津市建委科研项目4、“城市污泥堆肥及园林绿地应用技术的研究”天津市科委重大课题编号：5、“污泥高温堆肥技术的研究”“八五”国家科技攻关课题编号：85 一 908 一 03 一 06 一 02科研课题通过调研、小试、中试、生产性试验及净化效果、农田、园林、绿地应用的研究，得出如下结论意见：不论是消化后污泥还是原污泥，经有效脱水再经有效的自然风干处理后，在一定的工艺条件下，不加任何膨胀剂、调理剂以干燥的污泥进行调节，直接堆肥是完全可行的。本课题研究成功地突破了污泥不经调节，纯污泥直接进行高温堆肥和初始污泥含水率提高两大技术关键，通过技术、经济对比，为我国
8、城市污水处理厂污泥处理与处置提出一条新途径。通过对污泥堆肥产品的肥份分析及毒性有机降解效果分析，证实了其具有良好的经济价值和广阔的应用前景，为今后污泥堆肥产品的广泛应用提供了科学的依据。 通过试验研究提出污泥高温堆肥技术指标如下：工艺参数：堆肥物料初始含水率：5060供气量： 1225m3hm 3堆肥最高温度： 6065 oC一次发酵周期： 1520 天二次发酵周期： 2030 天堆肥产品的技术指标：表观呈灰褐色、松散无臭味。卫生学指标：蛔虫卵杀死率： 95大肠菌值： 10-2肥料肥分指标： 含水率： 40左右有机份： 4555总 氮： 2.5 4.5总 磷： 1.0 0.4 总 钾： 0.3
9、 0.4 “八五”国家科技攻关子专题，1995 年，通过建设部科技发展司组织的鉴定和验收，该子项研究汇同其它子项研究所构成的85 一 908 一 03 一 06 专题研究的整体水平达到国际先进水平。可以说，污泥堆肥作为土壤改良剂，可生产出有机复合肥，对土壤理化性状有显著改善，保水性较强。经农田、园林绿地应用表明：污泥堆肥是一种无臭、轻质、肥份足的卫生肥料，不但对小麦等农作物有增产效果，而且施用于草坪、花灌木和乔木也能提高其观赏价值。三、示范工程方案设计1. 生产规模：年产堆肥产品 1000 吨（散装）2. 技术指标：蛔虫卵杀死率： 95粪大肠肝菌值：50蠕虫死亡率（）95好氧堆肥粪大肠菌群菌值
10、0.01好氧消化有机物降解率（）40 厌氧消化有机物降解率（）40某污水处理厂处理规模为 4.0 万 m3/d，为典型的城市生活污水处理厂，为满足 GB18918-2002 的要求，污水厂将进行改造，在污泥处理与处置过程增设好氧堆肥设施，使污泥在厂内经处理后达到稳定化、资源化利用的目标。2 好氧堆肥工艺的原理及过程控制参数（1）工艺原理好氧堆肥是在有氧条件下，好氧细菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁忙殖，产生出更多的生物体的过程。在有机物
11、生化降解的同时，伴有热量产生，因堆肥工艺中该热能不会全部散发到环境中，就必然造成堆肥物料的温度升高，这样就会使一些不耐高温的微生物死亡，耐高温的细菌快速繁殖。生态动力学表明，好氧分解中发挥主要作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热细菌群。该菌群在大量氧分子存在下将有机物氧化分解，同时释放出大量的能量。据此好氧堆肥过程应伴随着两次升温，将其分成三个阶段：起始阶段、高温阶段和熟化阶段。起始阶段：不耐高温的细菌分解有机物中易降解的碳水化合物、脂肪等，同时放出热量使温度上升，温度可达 1540。高温阶段：耐高温细菌迅速繁殖，在有氧条件下，大部分较难降解的蛋白质、纤维等继续被氧化分解，同时放出大量热能，使温度
12、上升至 6070。当有机物基本降解完，嗜热菌因缺乏养料而停止生长，产热随之停止。堆肥的温度逐渐下降，当温度稳定在 40，堆肥基本达到稳定，形成腐植质。熟化阶段：冷却后的堆肥，一些新的微生物借助残余有机物（包括死后的细菌残体）而生长，将堆肥过程最终完成。（2）好氧堆肥的控制参数机械化好氧堆肥过程的关键，就是如何选择和控制堆肥条件，促使微生物降解的过程能快速顺利进行，一般来说好氧堆肥要求控制的参数有：供氧量对于好氧堆肥而言，氧气是微生物赖以生存的物质条件，供氧不足会造成大量微生物死亡，使分解速度减慢；但供冷空气量过大又会使温度降低，尤其不利于耐高温菌的氧化分解过程，因此供氧量要适当，一般为 0.1
13、0.2m3/m3.min，供氧方式是靠强制通风，因此保持物料间一定的空隙率很重要，物料颗粒太大使空隙率减小，颗粒太小其结构强度小，一旦受压会发生倾塌压缩而导致实际空隙减小。因此颗粒大小要适当，可视物料组成性质而定。含水率在堆肥工艺中，堆肥原料的含水率对发酵过程影响很大，水的作用一是溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；二是可以调节堆肥温度，当温度过高时可通过水分的蒸发，带走一部分热量。水分太低妨碍微生物的繁殖，使分解速度缓慢，甚至导致分解反应停止。水分过高则会导致原料内部空隙被水充满，使空气量减少，造成向有机物供氧不足，形成厌氧状态。同时因过多的水分发，而带走大部分热量，使堆肥过程达不到要求的高温
14、阶段，抑制了高温菌的降解活性，最终影响堆肥的效果。实践证明堆肥原料的水分在5050为宜。碳氮比有机物被微生物分解的速度随碳氮比变化，微生物自身的碳氮比约为 430，因此用作其营养的有机物的碳氮比最好也在该范围内，当碳氮比在 1025 时，有机物被生物分解速度最大。如果碳氮比过高，堆肥成品的比值也过高，即出现“氮饥饿”状态，施于土壤后，会夺取土壤中的氮，而影响作物生长。堆肥过程适宜的碳氮比应为2030。碳磷比磷对微生物的生长也有很大影响，城市污水处理厂的污泥含有丰富的磷，可满足微生物生长的需要，堆肥原料适宜的碳磷比为75150。PH 值PH 值是微生物生长的重要条件，在堆肥初期，由于酸性细菌的作
15、用，PH 值降到 5.56.0，使堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物为养料细菌的生长和繁殖，会使 PH 值上升，堆肥过程结束后物料的PH 值上升到 8.59.0。3 污水厂好氧堆肥工艺简介工艺过程在污水处理厂改造中，引进了日本的涡流加压混扎机（Eco Herds）高品质快速堆肥化系统。该系统将污泥和水分调整材料（稻壳、木屑、熟肥返回料）在密团的装置中加压混轧，使污泥和水分调整材料均匀混合。原料加入涡料加压混轧机后，加压混轧时间（机器内停留时间）约 10 分钟左右，在此期间产生磨擦热后，原料温度达到 50左右，如此，使在 45以下具有活性的低温菌、中温菌、以及恶臭菌活性化。同时，促进发酵、分解的好
16、氧高温菌增殖，使原料在恶臭难以产生的环境中实现快速堆肥处理。系统构造Eco Herds 式高品质快速堆肥化系统的构造分二部分。原料部分：由待处理原料一次储存的原料料斗、水分调整材料一次储存的辅料料斗以及熟肥返回料储存的馈料料斗构成。涡流加压混扎机（Eco Herds）主机输送部分：由将原料料斗的原料定量供料的供给输送装置和供给返回料的皮带式输送装置构成。原料供给量的调整、水分调整材料供给量的调整、以及熟肥返回料供给量的调整，都由控制面板按输入程序控制。异物混入时，异物检出机动作，装置全体自动停止运行。原料、辅料及返回料供给机中，如任何一个发生空仓状态时，全装置停止运行，同时控制面板警示灯亮灯示警，各供给机有原料投入时，自动启动并连续运行。工艺特点Eco Herds 式高品质快速堆肥
