污泥处理处置项目初步方案

污泥处理处置项目

初步方案

第一章概述

1.1 工程概况

工程名称：市污泥处理处置项目

工程目标：通过安全、经济和可行的途径，对脱水污泥进行无害化处理处置和资源化利用

工程内容：采用智能控制高温好氧发酵技术处理污泥，使其达到无害化、稳定化的效果，发酵产品可以作为营养土(腐殖土)，用于园林绿化、

林业等领域

工程规模：日处理污泥XX吨，含水率XX%

工程占地：工程平面占地面积约为XXm2，不含道路及绿化。

工程投资：本项目污泥发酵车间采用轻钢结构时工程费用投资总额约为XX 万元，污泥发酵车间采用钢砼结构时工程费用投资总额约为XX

万元，其中设备购置费用为XX万元

运行成本：每吨污泥处理直接运行成本为XX元（不含折旧）

1.2. 编制原则

本报告编制原则：

（1）认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家的有关法律、法规、标准、规范。

（2）城镇污水处理厂污泥处理以城市总体规划为主要依据，从全局出发，正确处理减量化、稳定化、无害化和资源化之间的关系，以“稳定化、减量化、无害化”为目的，充分利用污泥处理过程中的能量和物质。

（3）污泥处理要始终坚持节能减排的原则，尽量减少污泥处理过程的能源消耗和二次污染，充分利用国家节能减排奖励政策促进污泥处理处置项目的建设和运行。

（4）污泥处理处置建设方案与技术工艺要适应当地经济发展水平，坚持技术适用，经济合理的原则。充分利用现有的设施，采用先进、成熟、可靠、适用

的“友好型”技术，节省投资，做到社会效益、环境效益、经济效益相统一。

（5）污泥处理工程应确保最终消纳方的安全可靠。提倡与鼓励污泥生态和谐利用与环境友好型土地消纳，杜绝污泥处理处置不当对环境造成的二次污染，实现生态和谐利用。

（6）项目的建设运行应符合国家现行有关强制性标准的规定。

（7）采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理，管理简便；

（8）积极慎重采用新技术、新材料、新设备，确保工程的可靠性及有效性，尽量减少工程投资与运行费用，减少日常维护检修工程量，改善工人操作条件。

第二章工程规模及处理处置要求

2.1 工程规模

污泥量是开展污泥处理处置工作的基础数据。本工程按日产生含水率80%脱水污泥量80t设计。

2.2 处理处置要求

本项目污泥大部分来源于市政污水处理厂，除含有大量水分外，还含有有机物、重金属、盐类及少量的病原体微生物和寄生虫卵等，若不进行科学地污泥处理处置将对环境造成新的二次污染。污泥处理处置的要求包括：（1）稳定化：由水厂经机械脱水后的污泥，每公斤干固体中有机物含量为30%～50%，为避免因有机物的腐败变质造成二次污染，经处理后的污泥应进一步降低其内挥发性有机物的含量。

（2）无害化：去除污泥中对人体或自然界有危害的病菌、寄生虫卵、病毒及重金属等有害物质。

（3）减量化：进一步提高污泥的含固率，减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用。

（4）资源化：尽可能的利用污泥中的有用物质或储藏的能量，以实现其资源价值。

2.3 处理处置标准

（1）污泥处置标准

城市污泥处理达到“减量化、稳定化、无害化、资源化”的目标，基本目标达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889—2008)中规定的污泥混合填埋含水率应小于60%的要求。污泥经生物发酵后产品质量的理化指标，符合《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T309-2009)和《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)的土地利用指标要求，可以作为有机肥料、基质或土壤改良剂、育苗基质或非食物链园林绿化等。

（2）臭气控制标准

生物堆肥是一种经济有效的污泥无害化处理方式，但是臭气污染仍是整个行业所面临的突出环境问题。鉴于这种现状，针对本污泥处理处置项目设计了完整的全过程的臭气控制和处理方案，并设置了尾气处理装置，保证臭气浓度满足国家相应的排放标准《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）二级、《工业企业设计卫生标准》GBZ1及《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2的要求，对大气环境以及职工健康安全不会造成任何影响。

（3）噪声控制标准

根据噪声环境执行国家标准《城市区域环境噪声标准》(GB3096-2008)中的3类标准，即本项目运营期场区边界的噪声环境达到国家标准《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-2008)中的3类标准要求，即昼间等效声级≤65dB(A)，夜间等效声级≤55dB(A)。此外，噪声控制还应满足《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002)《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ87-85)规定的限值。

第三章工艺介绍

高温好氧发酵是污泥处理处置的一种常用工艺，由于其具有成本低、单位重量有机质降解产能多、不易产生臭味、在达到污泥脱水目的的同时可杀灭污泥中病原菌和杂草种子等优点，目前的发酵工程多采用高温好氧发酵工艺。通过该方法处理后的污泥能完全达到进入填埋场的要求，如果再增加一定的后续制肥工艺，发酵产品能直接土地利用或种植植物。

3.1工艺原理

好氧生物发酵是在氧气充足的条件下，借助好氧微生物（主要是好氧细菌）将有机物不断分解转化的过程，其代谢产物主要是二氧化碳、水和热。

3.1.1好氧发酵过程

好氧发酵一般分三个阶段：

（1）升温阶段

一般指发酵过程的初期，在该阶段，堆体温度逐步从环境温度上升到45℃左右，主导微生物以嗜温性微生物为主，包括真菌、细菌和放线菌，分解底物以糖类和淀粉类为主。

（2）高温阶段

堆温升至45℃以上即进入高温阶段，在这一阶段，嗜温微生物受到抑制甚至死亡，而嗜热微生物则上升为主导微生物。发酵中残留和新形成的可溶性有机物质继续被氧化分解，复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解。微生物的活动也是交替出现的，通常在50℃左右时最活跃的是嗜热性真菌和放线菌，温度上升到60℃时真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性细菌和放线菌活动，温度升到70℃时大多数嗜热性微生物已不再适应，并大批进入死亡和休眠阶段。好氧发酵的最佳温度一般为55℃，这是因为大多数微生物在该范围内最活跃，最易分解有机物，其中的寄生虫卵和病原微生物大多数可被杀死。

（3）降温阶段

高温阶段必然造成微生物的死亡和活动减少，自然进入低温阶段。在这一阶段，嗜温性微生物又开始占据优势，对残余较难分解的有机物做进一步的分解，

但微生物活性普遍下降，堆体发热量减少，温度开始下降，有机物趋于稳定化，需氧量大大减少，发酵进入腐熟或后熟阶段。

3.1.2供氧方式

好氧发酵的供氧主要有静态鼓风供氧和动态翻抛供氧两种方式。鼓风机曝气充氧是利用设在发酵物料下部的风管不断地向堆体传输空气，达到充氧的目的；翻抛充氧是利用匀翻机作业使物料与空气进行短时间接触，从而补充部分氧气。两种充氧方式各有优缺点：

（1）鼓风曝气充氧的时间长，而且充氧时间比较灵活，可以根据需要随时进行供氧，尤其是采用自动监控系统进行氧气的监测和充氧的条件下，可以根据堆体的氧气消耗情况随时进行曝气充氧，保证堆体氧气的充足供应，从而防止堆体出现厌氧发臭的可能性，保证厂区的环境卫生。但是，如果曝气过量或连续曝气，不仅会因通气过多而导致堆体中大量热量的损失，堆体温度下降，同时也会增加能耗。因此，通风时间既要适时，通风量也必须合适，不能太大或太小。

（2）翻抛充氧则利用物料在翻抛时与空气的短暂接触而实现充氧，翻抛充氧能保证整个堆体的均匀，避免发酵槽死角的产生，但是翻抛充氧时间短，且每日翻抛次数有限（一般每天只能翻抛一次），在发酵过程中的大部分时间中都存在严重的供氧不足问题。在快速发酵阶段，氧气消耗非常快，有时半小时内堆体的氧气浓度即会下降到产生硫化氢等臭气的氧气临界值(7%-8%)。因此，若发酵过程仅依靠翻抛进行充氧，不可避免的会在大部分时间内产生厌氧问题，从而导致恶臭和蚊蝇的环境卫生问题，同时，频繁的翻抛会导致大量氨气的挥发。

本工程工艺采用“动静结合”的充氧策略，前期主发酵阶段采用鼓风机曝气充氧，后期腐熟阶段辅以适当翻抛充氧，鼓风机的启闭根据堆体温度进行自动反馈控制。

3.2高温好氧发酵智能控制系统

本控制系统主要用于城市污泥发酵过程的监测和控制，系统硬件设备包括温度、氧气信号和环境温湿度、硫化氢、氨气等监测传感器、信号调理采集模块、工业级控制平台、操作台等，系统软件包括发酵过程的数据实时在线采集、数据存储备份以及根据专家系统实时调控发酵过程。具有数据实时采集、实时报警(监

测设备异常、发酵升温速率过缓、阀门开启异常、通讯故障等)、耗氧速率计算、参数调整、数据查询、物料批次数据库管理等功能，并可实时显示各发酵槽运行状态、温度、氧气及厂区环境(硫化氢、氨气、温湿度)。

3.2.1发酵过程氧气监测与控制

氧气是影响微生物活性和发酵进程的重要参数，充足的氧气是保证好氧发酵过程顺利完成的必要条件。本工程采用氧气自动在线监测装置监测堆体氧气含量状况，可清楚地判断发酵状态，为鼓风机的控制提供依据。

发酵初期微生物数量较少、活性较低，堆体对氧气的需求量不大，此阶段鼓风策略以堆体的氧气含量状况为依据，宜采用小风量鼓风，以免带走堆体热量；当温度升高到高温期后，微生物得到大量繁殖，活性也较高，耗氧速率较快，此阶段易采用较大的鼓风量，在为堆体提供充足氧气的同时带走蒸发的水分；当堆体进入降温期后，微生物对氧气的需求量减少，耗氧速率降低，此阶段采用曝气充氧与翻抛充氧相结合的方式。

本工程拟在每个发酵槽内设置1支氧气探头，在升温期和高温期收集堆体氧气参数，及时反映堆体氧气含量状况，为鼓风机及电动阀的启闭控制提供依据。本项目使用的氧气探头为专用污泥发酵氧气监测设备，该设备精度高，抗干扰能力强，运行稳定可靠。

3.2.2发酵过程温度监测与控制

堆体温度是高温好氧发酵的另一项重要指标。它关系到发酵过程中的发酵速度、稳定化效果、脱水效率、灭菌和生物灭活等无害化程度。在高温阶段，堆体中的嗜高温微生物大量繁殖，嗜高温微生物的生物降解效率比其他微生物高，高温不仅有利于加速发酵过程，而且有利于灭菌和杀灭杂草种子，是无害化处理的最关键阶段。但是，过高的堆体温度会导致大量微生物的死亡或休眠，从而降低发酵效率，对发酵过程产生不利影响。故需对发酵各阶段的温度进行监测和控制，以最大限度地保证有益微生物的数量和活性，同时最大程度的实现无害化处理。

本工程拟在每个发酵槽安装1支温度探头，在升温期和高温期收集堆体温度参数，及时反映堆体温度状况，从而对鼓风机及电动阀的启闭进行控制。该温度探头为专用污泥发酵温度监测设备，该设备精度高，抗干扰能力强，运行稳定可靠。

3.3 臭气自动监测与控制

与传统的发酵工艺不同，在本工程生物发酵工艺中，通过温度、氧气实时在线监测系统和智能控制系统可以根据堆体的温度和氧气含量变化、发酵阶段控制曝气速率、曝气时间和曝气量，以达到优化发酵过程和堆体处于充分好氧状态。由于本工艺对发酵过程所需的氧气进行了合理供应，避免了传统好氧发酵工艺易出现短期厌氧或局部厌氧的问题，可以显著抑制H2S等恶臭气体的产生。

本工程在生物发酵间设置氧气监测探头和温度监测探头，采用变频、多级变速的曝气方式，根据监测数据随时调节供氧量，满足微生物在好氧发酵的各阶段对氧气的需求，减少厌氧分解，同时将发酵温度控制在最合理的范围内。因此，本工程有机物分解彻底，且具有出色的臭气控制效果。

3.4技术特点

（1）本工程采用的智能好氧发酵技术攻克了污泥发酵中的灭菌、稳定化、脱水、除臭等技术难点。

（2）开发出污泥好氧高温发酵过程温度、氧气等重要参数的实时在线监测探头和计算机自动测控系统，优化了发酵过程中的温度和氧气调控，实现了生产过程的工业化自动测控，可以保障发酵过程稳定、快速。

（3）开发出适用于污泥好氧高温发酵的专用调理剂，获得了高温好氧发酵工艺的优化参数，解决了与之配套的工程和技术难题。

（4）开发出发酵腐熟度的快速检测技术，保证产品的稳定性和农用效果。

（5）利用污泥发酵生产缓释肥料的技术已经取得国家发明专利授权，具有良好的产品增值潜力。

3.5 技术优势

（1）技术稳定，自动化、智能化程度高

本工程工艺智能控制系统实现了物料稳定化处理的计算机自动测控硬、软件技术，使复杂的固废发酵处理过程彻底“傻瓜化”，操作简单，可以实现无人值守和故障的自我诊断，同时可以保证技术的高效、稳定运行，确保产品的质量稳定并满足国家有机固废好氧发酵行业的相关标准。

（2）运行成本和能耗低

本工程工艺的每一个环节均进行了人性化操作和节能降耗等目标的设计，以期达到降低运行成本的目的。根据工业设备国家能效标准选择设备，均为国家推荐或国外进口的节能产品；全过程实时监测、反馈控制，采用变频调速技术方案，节约生产成本。

（3）无二次环境污染

本工程工艺技术通过发酵过程中氧气变化过程的监测和控制，可以确保发酵的氧气含量在8%以上，从而不会产生恶臭气体和招引蚊蝇，确保厂区及其周围无环境污染问题。发酵处理过程中不产生渗滤液。

（4）发酵产品符合国家相关标准

用污泥发酵生产的有机肥产品先后通过国家化肥质量监督检验测试中心的肥料质量检测，检测结果表明，产品符合国家标准，并先后多次通过农业部微生物肥料质量监督检验测试中心的检测。检测结果表明，产品的有害微生物(蛔虫卵、大肠菌值)含量达到国家规定的《城镇垃圾农用卫生标准》。经国家化肥料质量监督检验测试中心(中国农业科学院土壤肥料测试中心)检测表明，用污泥发酵生产的有机肥产品的重金属含量大大低于《垃圾农用卫生标准》和《农用污泥中污染物控制标准》所规定的要求。

（5）技术成熟，运行效果稳定

目前，采用本工程工艺技术和配套设备已经成熟，国内已拥有20余个工程案例。

（6）技术的完整性和配套性好，具有良好的增值服务和后续开发能力

腐熟后的产物可以作为土壤改良剂直接应用于盐碱地的修复及采石场、露天煤坑的复垦。同时本工程工艺技术解决了污泥有机肥生产的相关技术和设备问题，使有机肥的生产成本降低10%-25%；而且针对污泥及其发酵的基本理化特性，开发出污泥有机肥用于粮食、蔬菜、园林、花卉的配套技术，确保肥料的使用效果良好。

第四章方案设计

4.1 技术方案概述

本项目规模为日处理脱水污泥80t，含水率按80%计。

本方案拟采用智能控制高温好氧发酵技术建造污泥无害化处理工程，污泥处理方案如下：

（1）日处理80t含水率80%的脱水污泥，加入12t有机辅料，将污泥的C/N 比和水分调节到适宜范围，通过专用设备进行物料混合、上料；发酵周期21d；工程共建设16个发酵槽，采用序批式发酵模式，每1.5天堆满1个发酵槽；

（2）通过智能控制系统进行温度和氧气等参数的实时在线监测和反馈控制，促进堆体中嗜高温好氧微生物的快速生长和繁殖，加速有机物料的发酵和分解，使堆体在短时间内达到卫生化、无害化所需温度，并维持国家标准规定所需时间，以迅速产生大量热量，从而带走污泥中的水分和杀灭病原菌和杂草种子；

（3）将后熟发酵产物干燥、筛分，部分调理剂回用(根据后续发酵产品的用途不同，有时需要增加二次翻堆后熟)；

（4）筛分后的污泥发酵产物可以直接制作营养基质/有机肥园林绿化用或建材用。

4.2 工艺流程

工艺流程如下图所示：

图4-1 好氧发酵工艺流程示意图

本工程的工艺流程分以下几步：

（1）混料阶段

将含水率为80％的市政污泥运至处理厂，直接倒入料仓。通过自动计量装置将污泥、调理剂和返混料均匀输送至混料机中充分混合，使物料达到适宜的含水率，并保证混合料具有松散的结构，达到堆肥所需的自由空域要求。

（2）上料阶段

从混料机出来的混合料，经上料系统送入发酵槽。发酵槽中的物料经平整后插入温度、氧气监测探头，并由计算机启动发酵过程监测和控制程序。

（3）生物发酵阶段

发酵过程开始后，在鼓风机提供氧气的条件下，好氧微生物迅速增殖，堆体温度迅速升高，2~3天后堆体进入高温期。通过自动监测和控制系统使堆体在50℃以上的高温阶段维持5~7天以上，以达到充分杀灭病原菌和杂草种子，实现物料的无害化和稳定化的目的。高温期结束后，由翻抛机进行翻堆，使不同部位的物料进一步混匀，提高产品质量。

为自动控制并优化发酵过程，发酵槽中设置有氧气、温度监测探头，探头采集的数据经信号采集器输入计算机控制系统，实时反馈控制鼓风曝气的强度和时间。发酵车间内安装有环境监测探头，在线监测厂内环境中氨气、硫化氢等有害气体浓度。当有害气体浓度达到预设危害浓度时，系统报警并开启预警系统，启动除臭系统。

（4）资源化利用阶段

物料充分腐熟后，发酵控制系统提示发酵过程结束，将腐熟的物料从发酵槽运出，一部分腐熟料作为返混料循环使用，运输至混料系统与脱水污泥进行混合；另一部分作为成品外运，进行资源化利用。

4.3 物料平衡

物料平衡如下图所示：

图4-2 物料平衡图

4.4 工艺设计

本工艺所采用的智能控制高温好氧发酵处理工艺，所需设备主要由混料系统、发酵系统、除臭系统等组成，详见以下内容。

4.4.1 混料系统

功能：由于污泥含水率高，孔隙率低，不适于直接发酵，故需要添加一定比例的调理剂（调理剂为当地农林废物，如秸秆、锯末、稻糠、花生壳等）。污泥、调理剂和返混料在好氧发酵专用混料机中充分混合，使进入发酵车间的物料具有好氧发酵适宜的含水率和C/N比；保证混合料结构松散，达到好氧发酵特定的FAS（自由空域）值。从而减少好氧发酵过程中臭味的产生。

设有地下式进料井一座，内设污泥料仓、返混料仓、调理剂料仓各一座，单座容积XXm3。料仓置于地下式进料井，料仓下配置X~X台卸料螺旋，物料经料仓内螺旋及外置皮带输送机上料至自卸车，利用自卸车运至发酵槽。

主要设备参数：

（1）污泥料仓

功能：接受并短暂储存来自污水处理厂污泥

数量：X座

有效容积：V=XXm3

设备功率：N=XXkw

（2）返混料仓

功能：接受发酵腐熟后的返混料

数量：X座

有效容积：V=XXm3

设备功率：N=XXkw

（3）辅料料仓

功能：接受有机辅料

数量：X座

有效容积：V=XXm3

设备功率：N=XXkw

（4）皮带输送机

功能：接受污泥、返混料、有机辅料及混合料

数量：X台

皮带宽度：XXmm

设备功率：Xkw—Xkw—Xkw

输送能力：≥XXm3/h

（5）混料机

功能：接受污泥、返混料、调理剂

数量：X台

设备功率：XXkw

处理能力：≥XXm3/h

4.4.2 发酵系统

功能：污泥在发酵系统完成主发酵和后熟，在主发酵过程通过智能静态鼓风供氧，自动调节控制不同时期所需的供氧量；在后熟阶段通过翻抛机进行动态匀翻供氧，防止出现死角的局部厌氧。通过智能控制保证整个系统的好氧状态，从而保证整个堆体的发酵效果。

本工程发酵周期XX天，设置发酵槽XX格，平行布置。单槽长度为XXm，宽度为XX米，上部高度为XXm，下部设置配气室，配气室深度XXm，发酵槽和配气室之间设置配气孔板，为便于检修，维护，配气孔板设置现浇和活动两种形式。

XX格发酵槽共设置XX台曝气风机，发酵高温期和降温除湿阶段需要大量曝气，根据堆体氧、温度控制风机启闭。本工程前XX天为一次发酵阶段，为维

持堆体内的温度，采用只通风不翻抛的静态发酵形式；后XX天进入二次发酵阶段，采用“翻抛+通风”的动静结合发酵形式。

主要设备参数：略

4.4.3 筛分系统

功能：铲车将发酵槽内发酵腐熟物料清理出送至成品区筛前腐熟料料仓，通过皮带输送机物料被送至筛分机，筛下的细颗粒物落入下方皮带输送机被提升后装载至装载车外运或输送至成品储存车间，筛上的粗颗粒则由皮带输送机输送至储存车间用于返混料使用。

设有地下式筛前腐熟料料仓一座，料仓容积XXm3，料仓下配置X~X台卸料螺旋，物料经料仓内螺旋及外置皮带输送机上料至筛分机，筛分机下筛下物提升配备两条皮带输送机（筛下物皮带输送机）以及筛分机端部出口处筛上物提升配备一条皮带输送机（筛上物皮带输送机）。

主要设备参数：略

4.4.4 除臭系统

功能：作为空气质量的预防和保障，当车间内臭味气体浓度超标时，开启除臭系统，将恶臭气体收集处理达标后排放，避免恶臭气体带来的环境污染。除臭处理风量：XXXXm3/h。

污泥处理厂位于城市商业、交通、居民混合区，属环境空气质量功能二类区，根据《环境空气质量标准》(GB 3095—1996)的规定，其环境空气质量执行二级标准。除臭设备出口臭气浓度达到中华人民共和国标准《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)标准的二级臭气排放指标。根据环评要求，臭气采用有组织排放，设置XXm高臭气排放筒。排放指标满足恶臭污染物排放标准值。

4.4.5 其他附属设施

根据《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89），设置以下附属建筑物：综合处理车间，包括辅料车间、混料车间、筛分车间、发酵车间、鼓风机房、控制室、配电间、值班室等。本工程平面占地面积约为9800m2，不含道路及绿化。

表4-4构建筑物一览表(略)

4.4.6 劳动定员

略