年10 万吨级城市污泥无害化处置工艺介绍

　　 我们在这里向大家汇报的年处置10 万吨城市污泥的项目是1999 年度的国债项目。项目的全称是“北京城市污泥无害化农用示范工程”。
　  项目由北京城市排水集团和中国机械科学研究院等单位投资组建项目公司——北京汉新源科技发展有限公司承建。
项目建设在北京城南大兴庞各庄，在使用功能上属于为高碑店污水处理厂配套的项目。距离北京城市中心大约50公里，距离高碑店污水处理厂也为50公里。
　  项目建设用地面积140000 平米（210 亩）。其中，各类建筑和道路大约占了60000多平米，绿化占了其余50％的面积。
　  项目原计划投资规模为1 个亿，其中固定资产投资为6500 万，流动资金投资4000 万，建成后将形成年处理50000 吨污泥，年产50000 吨有机无机复合肥的生产能力。
　  经过中试阶段的工艺调整，全部采用国产化的技术和设备，实际投资大为减少，而生产能力成倍增加。建成后项目总投资为4300 万元，其中固定资产投资3500 万元，流动资金投资800万元，形成年处理100000 吨污泥，年生产3 万吨有机肥料的生产能力。
　  项目从2000 年下半年开始筹建，2002 年6 月投入试运行。两年来已经处置高碑店污水处理厂的污泥15 万吨。试生产有机肥2 万吨。

图1试运行15 个月污泥处理量统计：（2003.1-2004.3）

　　从2003 年1 月至2004 年3 月15 个月累计处置污泥11.7 万吨，最高月份13000 吨，最低月份不到2000 吨。期间安然度过非典肆虐的2003 年春夏季。

　　二、项目的工艺路线

　　项目采用的污泥无害化农用技术简称CET技术。CET 城市污泥无害化农用技术是综合日本污泥堆肥技术和德国污泥颗粒化技术的基础上国产化研发的。该项技术的基本概念在日本和德国都得到了比较广泛的应用。该技术的国产化研发始于1996 年，由中国机械科学研究院环保所、中国农科院土肥所、北京排水集团汉新源公司及有关技术人员发起针对中国国情进行研究开发，从而使该项技术采用的工艺和成套设备得以满足中国城市污泥无害化农用处理的要求。该项目的工艺流程图见图2。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图2 工艺流程图

　 　该技术的内容分两个部分：其一是城市污泥无害化处置技术；其二是城市污泥资源化利用技术。
　 　下面我们重点介绍污泥无害化处置技术，其核心部分是年10 万吨露天条跺式好氧堆肥技术。

　　 1、露天堆肥场的占地面积

　　 大兴污泥露天堆肥场的总面积为38000M2 ，呈梯形布局。堆肥场北侧144 米宽，南侧220米宽，西侧195 米宽。

　　 2、堆肥场的环保条件

　　（1）整个堆肥场由20 公分厚的混凝土浇注而成，可以有效地防止污泥渗液往地下渗漏。
　　（2）环堆肥场有1.5 米宽的雨水渠，把雨水引向堆肥场东南角的污水沉降池，经过一级处理后再向外排放。沉降的污泥，可用泵回抽到堆肥场继续堆肥。
　  （3）堆肥场周边1500 米内为无民居的农田，因此不存在堆肥臭气污染的问题。

　　 3、露天堆肥场的主流工艺

　　 露天堆肥场的主流生产工艺为“CET 条垛式好氧堆肥”。其基本过程如下

　　 4、大兴污泥露天堆肥场的生产能力

　　 根据理论计算和试运行的验证，大兴露天堆肥场的生产能力为：
　  （1）日消纳250 吨含水率80％的湿污泥；
　  （2）日生产330 吨含水率35％的干污泥；
　  （3）日挥发水分175 吨；（最高）
　  （4）整个堆肥场的最大污泥容量为14000 吨。

　　 5、大兴污泥露天堆肥的流程设计（适用于4月～10月 见图3）

图3 流程设计

　　 6、大兴污泥处理厂的现场布局

　  污泥堆肥条垛指标：垛高1.5～2m，垛底宽6～8m，垛顶宽4～6m，垛长60m。现场堆肥条垛平面布局示意图见图4。

图4 现场堆肥条垛平面布局示意图

　　 7、露天堆肥的基本工艺目标

　  （1）无害化要求
　  堆肥温度达到50 度，保持时间72 小时，基本消除对人体有害的病原体。堆肥产品符合国家农肥的卫生检疫标准。
　  （2）减量要求
　　　 使污泥含水率从80％，下降到30％。污泥体积减少50％。
　  （3）堆肥产品的目测指标：

• 堆肥后温度自然降低；

• 不再吸引蚊蝇；

• 不再有令人讨厌的臭味：

• 由于真菌的生长，表面出现白色或灰白色的菌丝；

• 堆肥产品呈现疏松的团粒结构。
  
  （4）堆肥后有机质保持指标

　　　堆肥后的有机质保持指标为≥30％。有机质的含量由实验室采用滴定法检测。为了保持污泥熟化后的有机质含量，堆肥过程中必须控制发酵时间和温度。

　　 8、露天堆肥的工业化生产控制因素和手段

　　　控制因素：　　　　 作业手段：
　　 （1）水分　　　　 （1）混合
　　 （2）温度　　　　 （2）堆跺
　　 （3）通风　　　　 （3）翻堆
　　 （4）添加剂　　　 （4）晾晒
　　 （5）碳氮比　　　 （5）覆盖

　　作业手段的案例简介：
　　翻堆的操作规范
　  （1）翻堆就是用铲车将整条跺的污泥，从一个跺位迁移到另一位。翻堆的目的就是通过对整个跺位的迁移，使堆肥过程中的污泥得到完全通风。
　  （2）翻堆通常在堆跺七天后进行，最长不超过14 天。正常情况下翻堆的频率为7－10天一次，最常不超过14 天。一个条跺在整个堆肥周期中的翻堆次数不能少于2 次。
　 表层和深层温差超过摄氏10 度时，实验室要提示翻堆。
　  （3）翻堆的作业顺序

• 翻堆通常从条跺的一端开始，依次将堆肥过程中的污泥从一个跺位迁移到另一个跺位；

• 在倾倒污泥的时候，铲车的铲斗要有颠撒的动作，尽可能使倾倒下去的污泥保持松散的状态。

• 新堆的条跺，也必须保持底宽6～8 米，顶宽4～6 米，高度1.5 米的标准尺寸。

• 翻堆后必须及时清理现场，保证现场的整洁。

　  （4）生产班组在翻堆结束后必须立刻做生产纪录，记录内容包括：跺位编号，翻堆日期，堆跺容积，翻堆工作时间。
　　 堆肥过程中污泥有机质、温度及含水率变化趋势见图5、图6及图7。

图5 堆肥过程中污泥有机质含量（%）变化趋势

图6 堆肥过程中污泥温度变化趋势

图7 堆肥过程中污泥含水率变化趋势

　　发酵后的污泥也就是有机肥料，有机质仍保持在30％以上，可以进一步资源化利用，用作土壤改良和底肥。
　   我们对堆肥后形成的有机肥进行了各项卫生指标测定，完全达到了农用标准，并获得北京农业局颁发的肥料认证。
　  这种有机肥料具有吸热、松土、保水功能，有利于作物种子的萌发和根系的生长。它含有作物各生长期所需的养分，如氮磷钾、氢基酸、蛋白质等；另外，带有微生物和酶，有利于活化土壤养分，提高土壤供肥能力。如果配置多种微量元素还能较明显地改良作物品质。其各项指标见表1。

表1 各种污泥指对比

　　三、经济技术参数

　　从这三年的筹建和试运行情况看，示范工程的成果是显著的：
　    1、投资少。形成一吨泥处理能力的投资约600 元，国外报价一般是1000 元。
　    2、运行费低。测算运行费是65 元处理一吨湿泥，国外报价高达200 元。
　    3、经济效益明显。测算达产后年工业值超过1000 万元，年利润率超过3％，动态回收期为12 年（含4.8%折旧）。
　    4、探索了一条自筹资金的市场化、企业化、产业化运行的道路和模式。
　　2003 年试运行主要经济指标如下：
　　年处理污泥量:7 万吨
　　年生产有机肥:1.5 万吨
　　污泥处理费收入（含运费）: 180 万元
　　有机肥收入:80 万元
　　年总产值:260 万元

　　四、技术提高的方向

　    污泥无害化农用技术的深化主要有两个方面的考虑：
　　第一、建立全北京市城市污泥重金属盐分布监控网。
　　城市污泥中含有一定成分的重金属盐，很容易在土壤中沉积，超过一定数量后又会被农作物的吸取，影响农作物的食用品质，从而使农田丧失其农业生产功能。国家对城市污泥中的重金属污染物有严格的控制标准。
　　北京城区污水处理厂以生活污水为处理对象，一般情况下不存在重金属盐超标的问题。为了使突发情况下形成的重金属盐超标污泥不被混合制成肥料，必须建立一套监控体系，科学准确地掌握北京城市污泥中重金属盐地分布情况和来源，以确保污泥肥料的安全可靠，真正实现污泥无害化农用的目标。
　　第二、建设全天候污泥堆肥设施。
　　目前投入使用的露天堆肥技术虽然具有投资成本低、运行成本低、技术简便等优点，但是在实际运行中，受到天气状况的影响较大。比如雨季，降雨和空气湿度高这两个因素，都会影响堆肥的效率。再比如冬季，大气温度的降低，也将延长堆肥时间。由于受天气影响，一年中大约有5 个月的时间里，堆肥效率要比正常天气下降50％。
　  为了克服露天堆肥生产效率受制于天气的状况，我们正在研发室内嚗气堆肥技术，并力争在2008 年以前将该技术产业化。