宋瑋華

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備研究

宋瑋華

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

由于城市化進(jìn)程的迅速推進(jìn)和不斷加快，城市中廢水廢物的排放量越來越大，而城市污泥是城市污水處理的副產(chǎn)品，這些廢水廢物排放量的增大也增加了城市污泥的產(chǎn)出量。為了有效利用污泥當(dāng)中的有效成分和避免對(duì)城市環(huán)境的二次污染，需要對(duì)污泥進(jìn)行處理，本文對(duì)城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)及其關(guān)鍵的設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)要的研究和分析。

城市污泥；集成技術(shù)；堆肥

隨著污泥產(chǎn)出量的不斷增加，填埋、投海以及焚燒和堆肥資源的利用等目前主要的幾種污泥處理方式，已經(jīng)無(wú)法滿足城市污泥處理的要求，除了堆肥資源利用之外，填埋、投海和焚燒一方面無(wú)法進(jìn)行有效資源的再利用，另一方面也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。有關(guān)專家經(jīng)調(diào)查研究和分析之后發(fā)現(xiàn)，城市污泥的最好處理方法是污泥干化和堆肥資源利用，為了能夠讓污泥干化與堆肥集成技術(shù)得到更廣泛的使用，本文對(duì)城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)以及其關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)要的探究和分析。

1 城市污泥處理的目的

城市污泥是城市污水處理中的副產(chǎn)品，從某種意義上來說，城市污泥和城市污水一樣，都是會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的廢棄物，因此，在建設(shè)和諧社會(huì)的今天，城市污泥的處理非常有必要。據(jù)悉，城市污泥中含有 N、P、K稀有微量元素及部分有機(jī)物等農(nóng)作物與植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)土壤的改良具有非常重要的作用；另外，城市污泥中還存在一種可以作為燃料的生物質(zhì)能源。因此，對(duì)城市污泥進(jìn)行處理，除了避免污泥對(duì)環(huán)境造成污染之外，更重要的是要將污泥中可利用的有效資源進(jìn)行合理利用。

2 城市污泥處理的現(xiàn)狀

據(jù)悉，最開始出現(xiàn)城市污泥問題，是因?yàn)槌鞘形鬯幚韽S每年排放的污泥量正在不斷增長(zhǎng)，尤其是經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的一、二線城市，污泥問題隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展顯得愈發(fā)突出。城市污泥處理這個(gè)問題開始受到重視，從 2009年起開始到 2010年再到 2011年，陸續(xù)出臺(tái)了許多關(guān)于環(huán)境保護(hù)和污泥處理的相關(guān)文件，這些文件成為了城市污水處理廠污泥處理最初的依據(jù)，但是尚未有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的城市污泥處理處置的規(guī)范性文件。截止到目前為止，主要的城市污泥處理技術(shù)包括以下幾種：一是將城市污泥利用一定的技術(shù)進(jìn)行脫水后，再運(yùn)到專業(yè)填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處理的污泥衛(wèi)生填埋法；二是利用厭氧微生物的方法將城市污泥中的有機(jī)物進(jìn)行分解，讓其趨于穩(wěn)定的污泥厭氧消化法；三是在高溫高壓的環(huán)境下將污泥中具有還原性的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物進(jìn)行空氣氧化，把污泥氧化成水、二氧化碳和少量的固體殘?jiān)奈勰酀袷窖趸?；四是將污泥進(jìn)行脫水后摻入煤炭再進(jìn)行焚燒的污泥干化焚燒方法；五是采用投海的方式進(jìn)行污泥處理的污泥排海方法；六是將污泥進(jìn)行林地、農(nóng)田等場(chǎng)所化為農(nóng)用泥。以上的這些城市污泥處理方法都具有一定的可行性和優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在著很大的缺點(diǎn)與不足，這也是為什么要進(jìn)一步研究更好的處理城市污泥干化的辦法。

3 城市污泥干化的工藝及關(guān)鍵設(shè)備

3.1 城市污泥干化工藝

污泥干化是污泥處理方法中的一種物理處理方法，污泥干化作為一種物理方法，并不會(huì)改變污泥中原有的無(wú)機(jī)成分，經(jīng)過干化以后的污泥采用高溫好氧堆肥技術(shù)的方法進(jìn)行污泥處理，把污泥有效利用變泥為肥才是城市污泥干化與堆肥集成技術(shù)的最終目的。而污泥干化則是污泥堆肥集成的必要手段，因此，在本章節(jié)簡(jiǎn)要的闡述一下城市污泥干化工藝及污泥干化的關(guān)鍵設(shè)備。

首先是將城市污泥進(jìn)行濃縮，讓污泥中原本 100%的水量降到94%～96%之間，在污泥含水量下降的同時(shí)，污泥的體積也相應(yīng)的縮小。污泥脫水的目的就是為了降低污泥的含水率，在科學(xué)技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)的今天，很多國(guó)家采用的污泥脫水方法都是機(jī)械脫水，主要的方法有板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)以及離心機(jī)等，從自然干化的角度來看，普遍采用的是干化床進(jìn)行污泥干化，我國(guó)多采用帶式壓濾脫水的方式進(jìn)行污泥脫水。污泥脫水技術(shù)屬于過程比較繁復(fù)的一項(xiàng)工作，因?yàn)橐氚盐勰嘀械乃指苫啥逊蕰r(shí)滿足的水分，極其困難。通常情況下，經(jīng)過傳統(tǒng)濃縮和脫水工藝進(jìn)行干化處理之后，污泥中的含水量依然高達(dá) 80%左右，所以還需要進(jìn)行深度脫水，深度脫水的常用方法是熱干燥法，即利用熱和壓力對(duì)污泥的膠凝結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，然后對(duì)污泥進(jìn)行殺菌消毒。熱干燥法是一種很高效且綜合的方法，不僅能夠?qū)⑽勰嘀械墓毯侍岣叩?85%～ 95%，同時(shí)，經(jīng)過熱干燥法處理后的污泥，其污泥中原有的臭味、病原物、粘度以及不穩(wěn)定性均能夠得到顯著的改善。

3.2 城市污泥干化的關(guān)鍵設(shè)備

經(jīng)過調(diào)查和研究分析后發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外在城市污泥干化工藝的關(guān)鍵設(shè)備方面，一般有以下幾種：一是雙槳葉式干化工藝設(shè)備（如圖1所示），這種設(shè)備具有傳熱面積大、設(shè)備機(jī)構(gòu)緊湊、占地面積小、設(shè)備內(nèi)部含氧量低、工作環(huán)境溫度較低、裝置安全可靠、可以半干化和全干化兩用等優(yōu)勢(shì)。二是帶式干化工藝設(shè)備，該設(shè)備的優(yōu)勢(shì)粉塵含量低，工作過程中不需要準(zhǔn)備防爆措施和防爆設(shè)備、烘干裝置處于負(fù)壓狀態(tài)，基本不會(huì)出現(xiàn)臭味外溢的情況、裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和操作方式都比較簡(jiǎn)單，對(duì)輸入污泥的流量、烘干帶的輸送速度和熱能等均可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。三是兩段式組合型干化工藝設(shè)備。四是流化床干化工藝設(shè)備（如圖2所示），該設(shè)備能夠直接將污泥送至流化床，設(shè)備的含氧量顯著低于燃點(diǎn)，因此非常安全可靠，同時(shí)該設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低，比較適合中小城市。除了上述比較常見常用的關(guān)鍵設(shè)備之外，還有立式圓盤式干化工藝設(shè)備和轉(zhuǎn)鼓式直接加熱工藝設(shè)備兩種。

圖1 雙槳葉式干化工藝設(shè)備

圖2 流化床干化工藝設(shè)備

4 城市污泥堆肥集成技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備

4.1 城市污泥堆肥集成技術(shù)

據(jù)悉，城市污泥的堆肥集成工藝有多種不同的類型，從物料的狀態(tài)來看，堆肥工藝包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種堆肥方式，根據(jù)污泥中微生物的生長(zhǎng)環(huán)境來看，有好氧和厭氧兩種方式，根據(jù)堆肥過程的機(jī)械化程度來看，還有露天堆肥法和快速堆肥法兩種，根據(jù)堆肥化技術(shù)的復(fù)雜程度來講，又包括條垛式、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛式和反應(yīng)器系統(tǒng)三種形式，其中條垛式和強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛式還可以細(xì)分。關(guān)于污泥堆肥的工作原理，本文以好氧式堆肥方法為例進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。從好氧式堆肥過程來看，換種方式就是污泥的微生物發(fā)酵過程，在微生物發(fā)酵的過程當(dāng)中，可溶性小分子有機(jī)物通過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被微生物吸收利用，而不可溶的大分子有機(jī)物則附著在微生物的體外，被微生物分泌的胞外酶分解成可溶性小分子物質(zhì)，然后再被微生物吸收利用。簡(jiǎn)要的說，好氧式堆肥就是通過微生物合成與分解的過程，將一部分可吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，同時(shí)能夠提供生命所需的能量，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化合成新的細(xì)胞物質(zhì)。 用 化 學(xué) 式 表 達(dá) 為：

4.2 城市污泥堆肥集成技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備

我國(guó)關(guān)于城市污泥堆肥集成技術(shù)的商品化生產(chǎn)還處在發(fā)展的階段，關(guān)于機(jī)械科學(xué)方面的研究大多數(shù)都是在吸收和學(xué)習(xí)日本、德國(guó)等國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，也通過吸收的先進(jìn)技術(shù)研發(fā)了利用高溫好氧堆肥、快速干燥消毒固化和物理穩(wěn)定等不同的技術(shù)以及相對(duì)應(yīng)的設(shè)備。目前我國(guó)用于污泥堆肥的相關(guān)設(shè)備主要包括鏈條式翻堆機(jī)、離心式翻堆機(jī)、混料機(jī)、布料機(jī)、帶式氣流干燥機(jī)、專用造粒機(jī)、多螺旋輸送機(jī)和轉(zhuǎn)倉(cāng)機(jī)等。

截止到目前為止，這些工藝和設(shè)備已經(jīng)在我國(guó)的多個(gè)城市污水處理廠使用，在城市污水處理廠，污泥處理的工藝流程大致為：將污泥脫水和預(yù)烘干之后加入調(diào)整劑、除臭劑、以及脫水過的污泥、進(jìn)行初混，并變成翻堆、然后發(fā)酵，重復(fù)回填到初混中，再一次翻堆、發(fā)酵，然后才能生成營(yíng)養(yǎng)土用在農(nóng)用和植物、園林的綠化當(dāng)中。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，投入使用的這些城市污泥處理和堆肥技術(shù)設(shè)備已經(jīng)取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，一方面，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速進(jìn)步和城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)的城市污水和污泥排放量越來越大，這些污水污泥對(duì)城市環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的影響；另一方面，我國(guó)的果農(nóng)業(yè)近幾年來飛速發(fā)展，需要的化肥越來越多，農(nóng)作物的施肥結(jié)構(gòu)也隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展在發(fā)生變化。有機(jī)肥是我國(guó)化肥工業(yè)未來的主要發(fā)展方向，作為綠色肥料，有機(jī)肥對(duì)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。因此，將污泥進(jìn)行脫水干化處理后，再經(jīng)過污泥堆肥集成技術(shù)變廢為寶，一舉兩得。

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X703

A

1671-0711（2017）07（下）-0225-02

課題項(xiàng)目：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目（編號(hào)：2016-K4-007）