負(fù)壓曝氣在污泥好氧堆肥中的應(yīng)用

高彥生

（中原環(huán)保股份有限公司，河南鄭州 450008）

1 概述

隨著各地區(qū)污水處理量的不斷增加，出水標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，污泥量也越來越多，各地區(qū)的污泥處理處置任務(wù)逐漸加重。國家在污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策（試行）中，鼓勵(lì)符合標(biāo)準(zhǔn)的污泥進(jìn)行土地利用，可用于土地改良和園林綠化。污泥以園林綠化、農(nóng)業(yè)利用為處置方式時(shí)，鼓勵(lì)采用高溫好氧發(fā)酵（堆肥）或厭氧消化等方式處理污泥。相比較其他污泥處理處置技術(shù)，污泥好氧堆肥技術(shù)比較成熟，投資低于干化、焚燒等工藝，且污泥可實(shí)現(xiàn)資源化利用，污泥好氧發(fā)酵工程越來越多。但污泥發(fā)酵工程在污泥廠內(nèi)，尤其是發(fā)酵車間內(nèi)臭味嚴(yán)重，污泥發(fā)酵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的氨氣和硫化氫等有害氣體，導(dǎo)致車間內(nèi)空氣質(zhì)量很差。采用傳統(tǒng)正壓曝氣方式的污泥發(fā)酵廠，車間內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量尤其惡劣。本文擬對負(fù)壓曝氣在污泥好氧堆肥中的應(yīng)用進(jìn)行探討，提出該工藝在改善車間環(huán)境，改善工作環(huán)境等方面的特點(diǎn)，期望對類似工程提供借鑒。

2 建設(shè)規(guī)模及處理要求

河南某污泥發(fā)酵廠建設(shè)規(guī)模為日處理污泥300 t，污泥進(jìn)泥泥質(zhì)如表1所列。

從表1可看出，脫水污泥有機(jī)組分含量較高，重金屬含量較低，當(dāng)?shù)匚鬯畯S處理的污水中生活污水占主要部分，工業(yè)污水占次要部分，無重金屬和有毒、有害物質(zhì)的工業(yè)污染源，污泥符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》（GB/T24600-2009）規(guī)范列出的污泥檢測范圍及控制指標(biāo)規(guī)定要求，具備污泥堆肥后用于土地利用以資源化的條件。污泥好氧發(fā)酵后成品可用于填埋場覆蓋土、園林綠化、荒山土壤改良等。

表1 污水廠污泥泥質(zhì)與國家標(biāo)準(zhǔn)對比表（單位：mg/kg干污泥）

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

污泥發(fā)酵過程控制參數(shù)如下所列。

3.1 堆肥工藝參數(shù)

進(jìn)料：300（t含水率80%的脫水污泥）；

返料：90（t含水率35%的成品料）；

添加劑：植物秸稈90（t以含水率20%計(jì)，粉碎后使用）；

物料控制：進(jìn)料有機(jī)物含量約40%～60%，碳氮比（C/N）約20∶1，進(jìn)料含水率為58.4%；

堆肥溫度：55℃以上維持5～7d（最高溫度≯75℃）；

通風(fēng)量：0.10 m3空氣/m3物料·min；

發(fā)酵時(shí)間：21 d；

出料含水率：35%左右?！?/p>

3.2 發(fā)酵終止指標(biāo)

含水率：35%左右；

碳氮比(C/N)：≤20∶1；

溫度降至30℃以下，好氧速率趨于穩(wěn)定。

3.3 成品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

無惡臭，不滋生蒼蠅，完全腐熟；

pH值：6.5～7（微酸性或中性）；

氣味：泥土香，甘甜味；

有機(jī)質(zhì)含量：22%～35%；

含水率：35%左右；

容重：0.55 t/m3；

顏色：茶褐色；

C/N：15∶1～18∶1。

成品達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置－園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T 23486-2009）、《城鎮(zhèn)污水處理廠農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T309-2009）或《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》（GB/T 24600-2009）及不時(shí)修訂的有效標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定、規(guī)程等指標(biāo)，堆肥產(chǎn)品呈褐色，無臭味。

4 通風(fēng)方式的選擇

4.1 正壓鼓風(fēng)

正壓鼓風(fēng)是將室外空氣通過鼓風(fēng)機(jī)由堆體底部進(jìn)入堆體，給堆體供氧，同時(shí)帶走發(fā)酵過程產(chǎn)生的水蒸汽及氨氣和硫化氫等臭味物質(zhì)，發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)抽風(fēng)機(jī)將水蒸汽及氨氣和硫化氫等臭味物質(zhì)帶出室外的通風(fēng)方式。圖1為傳統(tǒng)正壓曝氣示意圖。

圖1 傳統(tǒng)正壓曝氣示意圖

在我國已投入運(yùn)行的強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)中以正壓鼓風(fēng)和負(fù)壓抽氣為主，正壓鼓風(fēng)、負(fù)壓抽氣混合的通風(fēng)方式較少。

正壓鼓風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)從室外直接吸風(fēng)，車間送風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模較小，一般不需要機(jī)械送風(fēng)，系統(tǒng)較為簡單，空氣中的氧含量比較穩(wěn)定。

（2）鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)不受堆肥工藝過程中產(chǎn)生的冷凝水的影響。

（3）發(fā)酵車間內(nèi)氣流流向由下向上，和水蒸汽自然上升的方向一致，氣流相對容易組織。

正壓鼓風(fēng)的缺點(diǎn)：

（1）鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)從室外直接吸風(fēng)，其溫度受氣溫影響較大，尤其是在寒冷的北方，室外氣溫較低時(shí)可能會(huì)引起堆體溫度的過快下降且難以控制。

（2）水蒸汽及發(fā)酵過程產(chǎn)生的氨氣及硫化氫等臭味物質(zhì)首先進(jìn)入發(fā)酵車間，然后再通過臭氣收集系統(tǒng)進(jìn)入臭氣處理裝置進(jìn)行處理。臭味物質(zhì)可能會(huì)經(jīng)過工人操作空間，工人勞動(dòng)環(huán)境差。臭氣收集難度大。

（3）為使車間環(huán)境空氣達(dá)到《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求，車間的通風(fēng)換氣次數(shù)較大。

4.2 負(fù)壓曝氣

負(fù)壓曝氣是利用通風(fēng)機(jī)將室外空氣送入發(fā)酵車間內(nèi)部，利用抽風(fēng)機(jī)將進(jìn)入發(fā)酵車間內(nèi)部的空氣從堆體頂部吸入堆體，給堆體供氧，同時(shí)將發(fā)酵過程產(chǎn)生的水蒸汽及氨氣和硫化氫等臭味物質(zhì)送入除臭系統(tǒng)進(jìn)行處理。圖2為負(fù)壓軸吸曝氣示意圖。

圖2 負(fù)壓抽吸曝氣示意圖

負(fù)壓鼓風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)從室內(nèi)直接吸風(fēng)，其溫度和車間內(nèi)的溫度相關(guān)，比較穩(wěn)定，尤其是在北方寒準(zhǔn)冷地區(qū)，對維持堆體穩(wěn)度比較有利。

（2）鼓風(fēng)機(jī)在給堆體供氧的同時(shí)將臭味物質(zhì)直接帶出室外，發(fā)酵車間內(nèi)的空氣質(zhì)量將會(huì)大大改善。

（3）進(jìn)入發(fā)酵車間內(nèi)臭味物質(zhì)的是較少，為使車間環(huán)境空氣達(dá)到《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求，車間的通風(fēng)換氣次數(shù)較小，能耗較低。

表2為供氧方式對比表。

5 除臭通風(fēng)設(shè)計(jì)（見圖3）

該項(xiàng)目采用負(fù)壓供氧系統(tǒng)，堆肥工藝過程產(chǎn)生的70%的臭氣和水汽都可以通過負(fù)壓系統(tǒng)收集并送到生物除臭濾池進(jìn)行處理。剩下散發(fā)到車間內(nèi)的少量臭氣和水汽通過收集系統(tǒng)送到生物除臭濾池進(jìn)行處理。

工藝氣體的量為150 000 m3/h，車間通風(fēng)收集氣體的量為90 000 m3/h，因此除臭總風(fēng)量為240000m3/h。設(shè)1個(gè)除臭濾池，處理能力240000 m3/h。除臭濾池分4個(gè)單元，每個(gè)單元設(shè)有引風(fēng)機(jī)、加濕水泵等。除臭濾池主要考慮翻拋、曝氣時(shí)運(yùn)行，每天運(yùn)行能耗約27 60 kw·h。

表2 供氧方式對比表

圖3 除臭通風(fēng)設(shè)計(jì)圖

若按照傳統(tǒng)正壓曝氣風(fēng)量計(jì)算，考慮車間內(nèi)2次換風(fēng)次數(shù)，則需要329 000m3/h，較負(fù)壓曝氣風(fēng)量增加約37.0%，每年需增加電費(fèi)約197萬元。

6 結(jié)語

污泥堆肥工藝曝氣方式的選擇，對發(fā)酵車間內(nèi)環(huán)境質(zhì)量控制、設(shè)備要求、運(yùn)行成本等均有較大的影響。從實(shí)際運(yùn)行情況來看，采用負(fù)壓曝氣方式的污泥廠，其車間內(nèi)環(huán)境質(zhì)量明顯好于常規(guī)正壓曝氣的污泥廠，大大改善工人的操作環(huán)境。