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污泥好氧發(fā)酵技術(shù)在準(zhǔn)能污水處理廠中的應(yīng)用

作者:甘肅環(huán)評信息來源:第一環(huán)保網(wǎng)時間:2017-11-28瀏覽次數(shù):4281次

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市人口的不斷增加、地方市政建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,所產(chǎn)生的生活污水排放量也隨之增長,對營造良好的城市環(huán)境產(chǎn)生了較大的影響。在該種情況下,城鎮(zhèn)污水處理廠做好生活污水、污泥的無害化處理、承擔(dān)地區(qū)環(huán)境保護(hù)污染物減排的社會責(zé)任,則成為了非常重要的一項工作。本文以神華準(zhǔn)能污水處理廠污泥處置工藝為例,對污泥好氧發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行了介紹,并對節(jié)能減排效益進(jìn)行了分析。

 

 

  在我國城市化建設(shè)不斷發(fā)展的過程中,要求排放水體的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高,城市污水處理率逐年提升,城市污水處理廠處理污水產(chǎn)生的污泥的數(shù)量也不斷增加。

 

  一般城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥為含水率在80%的固體或流體狀物質(zhì),在這部分污泥當(dāng)中,含有微生物群落、各種有毒有害有機(jī)物、重金屬、致病菌、病毒、蟲卵、草籽以及殘留絮凝藥劑等成分,還伴有惡臭味,外觀黑色、粘稠,有較強(qiáng)的污染性,需要在經(jīng)過適當(dāng)方式進(jìn)行無害化處理后才能夠避免二次污染情況的發(fā)生;

 

  同時,這部分污泥含有潛在利用價值的有機(jī)質(zhì)及數(shù)量較多的氮、磷、鉀和各種微量元素,如應(yīng)用在農(nóng)田當(dāng)中之后,可促進(jìn)農(nóng)作物生長、改良土壤結(jié)構(gòu),應(yīng)用前景廣闊,但前提是必須經(jīng)過無害化處理。

 

  在對社會、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境生態(tài)三者進(jìn)行平衡考慮的基礎(chǔ)上,結(jié)合薛家灣地區(qū)發(fā)展的特點(diǎn),槽式好氧發(fā)酵工藝可以說是適合神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司污水處理廠(以下簡稱準(zhǔn)能污水處理廠)污泥處置的一種最有效的方式,且得到了有效應(yīng)用。

 

  1背景


  1.1污水廠污泥處理的現(xiàn)狀

 

  準(zhǔn)能污水處理廠位于內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗薛家灣鎮(zhèn)。薛家灣鎮(zhèn)地處準(zhǔn)格爾旗東部,地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°51′——111°22′12″,北緯39°32′30″——39°58′。薛家灣鎮(zhèn)東臨呼和浩特市,南與龍口鎮(zhèn)、陜西省府谷縣相連,西與沙圪堵鎮(zhèn)搭界,北與大路鎮(zhèn)、布爾陶亥蘇木接壤。全鎮(zhèn)總面積1297km2,轄31個村、1個小區(qū)。

 

  準(zhǔn)能污水處理廠始建于1992年,原設(shè)計污水處理能力為12500m3/d,采用普通活性污泥法工藝。2008年、2016年先后兩次污水廠開展了兩期擴(kuò)能工程,處理規(guī)模40000m3/d,設(shè)計出水水質(zhì)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn),以CAST為主體工藝。CAST池產(chǎn)生的剩余污泥由剩余污泥泵提升至貯泥池,經(jīng)污泥螺桿泵提升后由離心脫水機(jī)進(jìn)行離心脫水,脫水后污泥含水率在80%左右。

 

  準(zhǔn)能污水處理廠日產(chǎn)污泥(含水率80%)45——60t,脫水后污泥外運(yùn)到指定地點(diǎn)進(jìn)行填埋。準(zhǔn)能污水處理廠污泥處置工程于2017年6月開工建設(shè),預(yù)計2017年12月底投產(chǎn)運(yùn)行,污水處理產(chǎn)生的濕污泥經(jīng)過無害化處理,生產(chǎn)出的成品成為肥料計量打包外運(yùn),作為資源再利用。

 

  1.2準(zhǔn)能污水處理廠污泥無害化處理工藝的選擇

 

  在國家住建部、環(huán)保部發(fā)布的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置及污染物防治政策要求的新形勢下,根據(jù)污泥最終安全處置要求和污泥特性,選擇適宜的污水和污泥處理工藝,實施污泥處理處置全過程管理。準(zhǔn)能污水處理廠綜合考慮污泥泥質(zhì)特征、地理位置、環(huán)境條件等因素,因地制宜地確定污泥處置方式。

 

  結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有污泥處理成熟技術(shù),結(jié)合準(zhǔn)能集團(tuán)公司調(diào)研結(jié)果,及污泥處置系統(tǒng)工藝設(shè)備確定專題會議討論結(jié)果,將該污水處理廠污泥處置工藝確定為動、靜態(tài)結(jié)合的槽式好氧發(fā)酵工藝,滿足污泥處理處置中無害化和穩(wěn)定化的基本要求;同時,好氧發(fā)酵工藝的選擇可實現(xiàn)污泥資源化利用。

 

  在該技術(shù)中,其通過微生物的作用,將原本不穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化成具有穩(wěn)定特性的有機(jī)質(zhì),在降低發(fā)揮性有機(jī)質(zhì)含量的基礎(chǔ)上,減少臭氣含量,在物理性狀方面具有較為明顯的改善,方便運(yùn)輸、儲存以及實際使用,效果良好。

 

  同時,高溫堆肥方式的應(yīng)用也能夠?qū)Χ蚜袭?dāng)中的蟲卵、草籽以及病原菌進(jìn)行殺滅處理,以此使污泥處置后的產(chǎn)品更適合作為植物營養(yǎng)源以及土壤改良劑。污泥好氧發(fā)酵過程比較復(fù)雜,主要有:添加輔料調(diào)整堆料的含水率和適當(dāng)?shù)腃/N比;選擇填充料改變污泥的物理性狀;建立合適的通風(fēng)系統(tǒng);控制適宜的溫度和pH值等。

 

  好氧發(fā)酵是實現(xiàn)污泥資源化利用的一種重要途徑。其優(yōu)點(diǎn)是投資少、工藝簡單、易操作、運(yùn)行成本相對較低,但常規(guī)工藝臭味大、操作環(huán)境差,并且堆肥后農(nóng)用或其他土地利用受污泥中重金屬、有機(jī)物及N、P含量的限制。

 

  2好氧發(fā)酵工藝技術(shù)應(yīng)用


  2.1設(shè)計處理能力

 

  準(zhǔn)能污水處理廠污泥處置設(shè)計能力為:脫水污泥100t/d(含水率80%)。

 

  2.2工藝流程

 

  除臭系統(tǒng)單元,工藝流程圖見圖1。

 

  2.2.1污泥混料、輸送單元

 

  污泥脫水車間生產(chǎn)出的濕污泥利用2臺自卸裝運(yùn)車,直接運(yùn)送倒入污泥料倉。通過自動計量裝置將濕污泥、調(diào)理劑和返混料均勻輸送至混料機(jī)中充分混合,使物料達(dá)到適宜的含水率,并保證混合料具有松散的結(jié)構(gòu),達(dá)到堆肥所需的自由空域要求。

 

  混料系統(tǒng)含污泥料倉、輔料料倉、返混料倉、混料機(jī)、原料皮帶輸送機(jī)、混合料皮帶輸送機(jī)、卸料皮帶及轉(zhuǎn)向平臺?;炝舷到y(tǒng)在混料車間現(xiàn)場設(shè)置一套控制平臺,所有設(shè)備控制平臺上現(xiàn)場操作??刂品绞接墒謩雍吐?lián)動兩種,聯(lián)動控制由PLC實現(xiàn)。現(xiàn)場控制平臺設(shè)置聯(lián)動、手動轉(zhuǎn)換按鈕。聯(lián)動操作時,設(shè)備循序啟動,啟動順序為卸料皮帶—混合料輸送皮帶—混料機(jī)—原料輸送皮帶—輔料料倉—返混料倉—污泥料倉,而設(shè)備停止順序與啟動順序則相反。

 

  從混料機(jī)出來的混合料,經(jīng)皮帶機(jī)輸送至自卸車,由自卸車送入發(fā)酵槽。發(fā)酵槽中的物料進(jìn)行平整,然后插入溫度、氧氣監(jiān)測探頭,并由計算機(jī)啟動發(fā)酵過程監(jiān)測和控制程序。

 

  2.2.2污泥好氧生物發(fā)酵單元

 

  將混合后的物料堆放至發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行好氧生物發(fā)酵。發(fā)酵過程開始后,在鼓風(fēng)機(jī)提供氧氣的條件下,好氧微生物迅速增殖,堆體溫度迅速升高,2——3天后堆體進(jìn)入高溫期。通過自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)使堆體在50℃以上的高溫階段維持5——7天以上,以達(dá)到充分殺滅病原菌和雜草種子,實現(xiàn)物料的無害化和穩(wěn)定化的目的。高溫期結(jié)束后,由勻翻機(jī)進(jìn)行翻堆,使不同部位的物料進(jìn)一步混勻,提高產(chǎn)品質(zhì)量。endprint

 

  整個發(fā)酵過程為自動控制,發(fā)酵倉中設(shè)置有氧氣、溫度監(jiān)測探頭,探頭采集的數(shù)據(jù)經(jīng)信號采集器輸入計算機(jī)控制系統(tǒng),實時回饋控制鼓風(fēng)曝氣的強(qiáng)度和時間。發(fā)酵車間內(nèi)安裝有環(huán)境監(jiān)測探頭,在線監(jiān)測廠房內(nèi)環(huán)境中氨氣、硫化氫等有害氣體濃度。當(dāng)有害氣體濃度達(dá)到默認(rèn)危害濃度時,系統(tǒng)報警并開啟預(yù)警系統(tǒng),自動啟動除臭系統(tǒng)。

 

  發(fā)酵周期為20天,污泥發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)置發(fā)酵槽共10組分為20格,平行布置。單槽長度為30m,寬度為4.5m,高度為2.2m。每組發(fā)酵槽設(shè)置3臺曝氣鼓風(fēng)機(jī),鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置于每組發(fā)酵槽間隙。發(fā)酵系統(tǒng)采用動、靜結(jié)合,加速腐熟。每個發(fā)酵槽設(shè)置3套溫度檢測儀和1套氧氣監(jiān)測儀來實時在線監(jiān)測堆體內(nèi)的氧氣含量及溫度。

 

  根據(jù)回饋的實時在線監(jiān)測數(shù)據(jù)自動控制強(qiáng)制通風(fēng)過程。翻拋機(jī)及其拖車現(xiàn)場遙控操作運(yùn)行,強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動控制,根據(jù)溫度監(jiān)測儀及氧氣檢測儀回饋的數(shù)據(jù)通過發(fā)酵工藝自動控制軟件進(jìn)行自動控制。

 

  曝氣方式采用“動-靜結(jié)合”的供氧方式。在發(fā)酵初期,物料濕度大、熱量累積和持續(xù)高溫的階段,堆體保持靜止?fàn)顟B(tài),采用鼓風(fēng)機(jī)供氧,充分保證堆體的高溫狀態(tài),加速物料無害化,避免惡臭氣體排放;在堆體維持足夠的高溫期后,為改善堆體的水分分布,對堆體進(jìn)行勻翻,促進(jìn)物料后期腐熟,加速水分脫除。

 

  2.2.3篩分系統(tǒng)

 

  篩分系統(tǒng)主要由篩分前料倉、篩分前皮帶輸送機(jī)、篩分機(jī)、篩下物皮帶輸送機(jī)、篩上物皮帶輸送機(jī)等設(shè)備組成。腐熟后的成品暫存在后熟區(qū),經(jīng)過底部曝氣系統(tǒng)微曝氣進(jìn)行后熟,后熟后的產(chǎn)品經(jīng)篩分系統(tǒng)進(jìn)行篩分,篩下物作為成品進(jìn)行土地利用,篩上物作為回流料進(jìn)入返混料倉,循環(huán)進(jìn)入混料系統(tǒng)。

 

  2.2.4資源化利用階段

 

  好氧發(fā)酵過程完成后,部分腐熟物料可作為成品打包外運(yùn),進(jìn)行資源化利用,其余部分作為返混料。

 

  2.3好氧發(fā)酵工藝的特點(diǎn)

 

  該工藝的特點(diǎn)有:

 

  第一,占地面積小、堆肥效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。槽式好氧發(fā)酵,其核心工藝為通過翻拋設(shè)備對堆體進(jìn)行翻拋,同時采取強(qiáng)制通風(fēng)措施給堆體供氧,除起到補(bǔ)充氧氣作用外還具有加速水分脫除的功能。足量的曝氣和翻拋能夠保證發(fā)酵過程對細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)的殺滅率,堆肥效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

 

  第二,工藝自動化、智能化程度高??梢詫崿F(xiàn)工藝自動化控制,有效保證工藝的高效穩(wěn)定,確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,同時減少人力投資。

 

  第三,臭氣污染易于控制。靜態(tài)堆肥倉工藝通過調(diào)節(jié)物料性質(zhì),減少翻堆過程,但有臭氣外溢,且控制水平低。而槽式堆肥由于發(fā)酵過程氧氣含量較足,產(chǎn)生惡臭氣體少,同時在車間設(shè)置排風(fēng)口,收集臭氣并進(jìn)行處理,能夠顯著改善廠區(qū)環(huán)境。第四,槽式好氧發(fā)酵工藝應(yīng)用廣泛,工藝成熟。經(jīng)了解調(diào)研,目前國內(nèi)普遍采用的污泥好氧發(fā)酵工藝類型為槽式好氧發(fā)酵。該工藝成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、臭氣收集與處理控制水平高。

 

  2.4物料配比平衡

 

  混料后物料的性狀直接影響到發(fā)酵效果的好壞。通常,離心脫水后的污泥具有含水率高、孔隙率低等特點(diǎn),在好氧發(fā)酵前必須與填充料進(jìn)行混合、破碎,進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理,以調(diào)節(jié)適宜的含水率、碳氮比等參數(shù)。混合后物料的含水率盡量控制在60%左右,碳氮比在25∶1——35∶1。填充料的選擇因地制宜,可以利用剪枝、落葉等園林廢棄物和秸稈、木屑、鋸末等有機(jī)廢棄物,或利用已發(fā)酵的熟料作為回填料。添加比例要適中,過低會影響發(fā)酵效果,過高會增加運(yùn)行成本。

 

  在保證發(fā)酵效果的前提下,充分考慮當(dāng)?shù)刭Y源及經(jīng)濟(jì)因素,向污泥中添加適當(dāng)比例的調(diào)理劑及回流物料,并且在混料機(jī)中充分混合保證物料性狀均勻。

 

  準(zhǔn)能污泥處理處置工程設(shè)計處理污泥100t/天,根據(jù)設(shè)計處理能力,有關(guān)專家計算得出100t含水率為80%的污泥與15t回流腐熟料(返混料)以及15t有機(jī)輔料(秸稈等)混合,混合均勻后物料175t,含水率61.1%。經(jīng)過高溫發(fā)酵,有機(jī)質(zhì)與水分揮發(fā)76.3t,充分腐熟后含水率降到40%,腐熟后的重量為98.7t,腐熟的物料每日回流60t,剩余的成品外運(yùn)38.7t。現(xiàn)污水處理廠每天大約產(chǎn)生60t的濕污泥,約需投加9t的輔料,可產(chǎn)生23t的成品。

 

  3節(jié)能減排效益分析

 

  隨著科學(xué)的進(jìn)步和社會發(fā)展,對能源的需求量日益增加,而如何高效、合理地利用有限的能源,最大限度地節(jié)約能源是我們目前所面臨的問題。準(zhǔn)能污水處理廠污泥處置工程設(shè)計過程中,把設(shè)備的節(jié)能作為設(shè)計的重點(diǎn),把好設(shè)備選型關(guān)。污泥處置工藝設(shè)備購置力求高效節(jié)能,設(shè)備全部采用先進(jìn)節(jié)能型的設(shè)備,并采用先進(jìn)的PLC控制系統(tǒng),根據(jù)污泥發(fā)酵過程的各項工藝參數(shù),混料、翻拋、鼓風(fēng)等設(shè)備的運(yùn)行接受自動檢測,并實現(xiàn)自動控制,使整個污泥處置系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)保持最佳狀態(tài),以提高節(jié)能效果,降低能耗指標(biāo)。

 

  準(zhǔn)能污水處理廠污泥處置工程的建設(shè),不僅滿足國家環(huán)保污泥無害化、穩(wěn)定化處理的要求,還可以減少濕污泥填埋對環(huán)境可能造成的污染,主動承擔(dān)地區(qū)環(huán)境保護(hù)和污染物減排的社會責(zé)任,為準(zhǔn)格爾旗地區(qū)環(huán)境保護(hù)事業(yè)做出了重大的貢獻(xiàn),為改善準(zhǔn)格爾旗人民的人居環(huán)境發(fā)揮了重要作用,創(chuàng)造了良好社會效益。生產(chǎn)出的成品可用作農(nóng)用、園林綠化及土地改良(用于鹽堿地、沙化地和廢棄礦場的土壤改良材料及垃圾填埋場覆蓋土)等,還可給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)利益,實現(xiàn)互惠互利、企地共贏。

 

  4結(jié)語

 

     在上文中,我們對城市污水處理廠污泥好氧發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行了一定的研究與分析。經(jīng)過新工藝的應(yīng)用,在工藝運(yùn)行、節(jié)能減排方面都獲得了較好的成果,對保護(hù)環(huán)境和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展均發(fā)揮了重要作用,為清潔型城市的建設(shè)打下了扎實基礎(chǔ)。

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