堆肥设计

福建省宁德市政污水处理厂200吨/日污泥高温好氧发酵处理工程方案说明书福州大学环境与资源学院2015年01月第1章项目概况市政污泥是城市污水处理过程中产生的副产品。

它是由机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。

就我国的市政污泥性质而言。

污泥中有机物含量超过50％，并含有大量的N、P等营养物质(其中N含量1.5％一7.0％，P含量0.8％一3％)。

污水的水质和处理工艺影响市政污泥的产量。

一般来说：污泥产量占污水处理量的3‰一5‰(按含水率96％计)。

据中国环境年鉴编委会统计，至2005年全国已有城市污水处理厂764座，日处理污水达5220万m3，城镇生活污水的处理率达到37.4％，全年生活污水处理量达108.4亿m3，比2004年增加了26％。

目前，我国污水处理厂每年排放的污泥量(干重)约140万吨，并且每年以10％的速度增长。

综合来说，我国的市政污泥产量庞大、成分复杂。

其中有机物的高含量致使其极易腐败，产生恶臭，从而造成严重的环境二次污染。

但同时又使其具备了经稳定处理后作为农田肥料而资源化利用的潜力。

目前，我国污泥处理与处置尚处于起步阶段，在全国现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到1／2，处理工艺和配套设备较为完善的不到1／10，能够正常运行的为数更少，并且主要集中在日处理量超过150000 m3的大型污水处理厂。

全国城镇污水污泥中有55.7％未经任何稳定化处理，通过简单的污泥脱水后便直接进行填埋、焚烧等方式处理。

这就造成了：a．污泥体积庞大，造成污泥处置费用庞大；b．污泥极不稳定，污泥中有机成分一旦发生腐败变质对环境会造成严重的二次污染；c．污泥中的有用资源未得到利用，带来了资源的浪费，不符合可持续发展的目标。

目前我国年产生含水80%的污泥为2500万吨左右，而相关资料显示，在已建成的污水处理厂中，有污泥稳定处理设施的不到四分之一，大量未稳定处理的污泥已成为沉重的负担。

污泥含有难降解的有机物、重金属和病原体等有毒有害物质，若不加处理而任意排放，将对周围环境产生不良影响，甚至还会引起传染疾病，所以如何将产量巨大、含水率高、成分复杂的污泥进行妥善安全地处理，使其无害化、减量化，最终达到资源化，已成为深受人们关注的重大课题。

污泥稳定处理的要求是最终处置时对环境无害。

排放污泥需符合我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中规定。

减量化控制目标为：城镇污水处理厂的污泥应进行污泥脱水处理，脱水后污泥含水率应低于80％。

污泥的“无害化”处理目标主要是针对污泥的最终处置。

一般而言，进行土地利用的污泥其病原体等必须符合相关的规定。

因此，根据相关的法规标准以及建设、环保等职能部门的要求，宁德市市政污水处理厂在污水处理系统完善的情况下，拟对含水率80%的脱水污泥增加进一步的处理系统，以保证出厂污泥达到相关标准的要求。

第二章总体方案2.1 建设年限和服务范围本项目属于污水处理厂的配套工程，污水处理厂的使用年限与建设年限相一致。

根据业主提出的要求，本项目仅对污水处理厂内部脱水污泥过程进行工艺处理，不会对外提供特殊服务。

2.2 设计规模根据污水处理厂二期的污水处理规模进行大体的测算，脱水污泥（含水率80％）的产量为200吨/日。

因此，本工程设计总规模定为200吨/日，均分成两期建设，每期处理100吨/日。

该工艺设计按总规模进行计算，生产构筑物按总规模一次性进行建设，设备分期安装。

2.3 处理工艺和建设内容污泥处理就是对污泥进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。

随着我国经济的发展，城市废水排放量日益增多，污泥产生量也随之大幅度提高，污泥处理处置逐渐成为国内外关注的焦点。

国内外现有的处理处置手段主要包括卫生填埋、水体消纳、焚烧、堆肥处理、土地利用等。

随着我国环境标准的日益严格，城镇污水处理厂污泥处理采用高温好氧发酵（好氧堆肥）工艺具有经济简便、及其产品可资源化等特点，将逐步成为中小城镇污水厂污泥处理的重要方法。

堆肥化是一种无害化、减容化和稳定化的综合处理技术，是由混合微生物群落在潮湿的环境中对有机物进行分解。

堆肥过程中产生的高温可以有效地杀死病原微生物及各种寄生虫卵，是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。

本方案选择高温好氧发酵（好氧堆肥）技术作为本工程的污泥处理工艺，主要构造物为发酵车间1座，秸秆储存间1座，料仓及混料间1座，除臭生物滤池1座，以及相关的配套设备等。

2.4 工艺进料、出料标准根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的要求，并参照《上海市城镇污水处理厂固态污泥高温好氧发酵处理基本技术规定》要求的污泥控制标准，好氧堆肥工艺的设计污泥进料、处理后出料的监测指标分别见表2-1、表2-2。

表2-1 高温好氧发酵（好氧堆肥）处理工艺设计污泥进料指标表2-2 高温好氧发酵（好氧堆肥）处理工艺设计污泥出料指标根据业主提供的污泥检测报告，宁德市市政污水处理厂的脱水污泥相关成分如表2-3。

从表中可以看出，重金属物质的处理是污泥处理的关键所在。

表2-3 高温好氧发酵（好氧堆肥）处理工艺设计污泥出料指标2.5 堆肥产量处理规模为200 t/d含水率为80%的污泥，经过堆肥发酵可得腐熟堆肥产品约70 t/d左右，堆肥过程中各工序的物料计算见表2-4。

表2-4 堆肥过程中各工序的物料平衡名称进处理场污泥辅料木屑秸秆、回料进发酵仓物料第一阶段发酵后物料第二阶段发酵后物料堆肥产品数量200t 200t 400t 320t 270t 70t第3章方案设计3.1好氧堆肥工艺综述好氧堆肥是在有氧条件下，利用污泥中好氧微生物进行好氧发酵的过程。

污泥与调理剂（如锯沫、桔杆、树叶、粪便等）及膨胀剂（如木屑、桔杆短节、花生壳等），在一定条件下（如pH、C/N、通气、水分、温度）进行好氧堆沤，借助于微生物群落，在潮湿环境中对多种有机物进行氧化分解，使有机物转化为类腐殖质。

污泥经堆肥处理后，由于堆肥时所产生的高温，使得污泥中所带来的病源菌、寄生虫卵、杂草种子几乎全部被杀死，达到无害化的目的，同时挥发性成分减少且臭味降低，重金属有效态的含量也会降低，速效养分含量有所增加，成为一种比较干净而性质比较稳定的物质。

脱水污泥经堆肥自然风干后直接用于农田，也可进一步加工造粒，制成成品。

3.1.1 发展历史现代堆肥化过程虽然是上世纪才发展起来的科学，但原始的堆肥方式很早就出现了，在悠久的历史过程中，农民们一直将这种办法用于制造土壤有机肥料。

如将人粪尿、不能食用的烂菜叶子、动物粪便、废物垃圾等经堆肥化转化为肥料。

其方法是将待堆有机材料堆成垛，然后在自然条件下分解，直到达到一种“稳定”的状态，即土壤可接受的程度。

这种过程很少有或没有人为控制，其产品中可以为土壤提供大量腐殖质物质和以有机状态存在的营养物质（如氮、磷和钾等）。

现代的堆肥化过程就是从这种原始的堆肥方式发展而来的，最早的用于混合固体原料的堆肥化方法是由印度的爱德华在1925年提出的，混合物料主要由垃圾、人粪尿、污水污泥、树叶或秸秆和其他一些有机物料组成。

1931年，在荷兰、SAW公司对其进行了改进，主要是在搅拌方法上采用起重抓斗车翻堆，而在混合原料堆制过程中，即20~180d的时间不做任何处理。

几乎在同一时间，德国的Schweihfurt和瑞士的Biel采用了固定式固定床方法，这种方法是将磨碎物料压成块状并堆放约30~40天。

期间采用自然扩散及气流穿过风管通气，腐熟堆肥经破碎再利用。

20世纪30年代，开始采用机械连续生产，在丹麦出现了Dano （丹诺）堆肥装置。

其装置采用卧式生物发酵筒，发酵筒在水平方向上呈倾斜放置。

七十年代，美国用甜菜、稻壳、木屑作为调理剂和膨胀剂，掺入污泥进行混合堆肥；日本也于同期采用污泥与屎尿混合堆肥，并用谷壳、锯末作为调理剂。

八十年代，堆肥处理研究较为活跃，有许多国家用城市垃圾等作为调理剂与污泥混合堆肥，并将堆肥成品用于农业和林业。

九十年代初，德国Seavar公司、Bracket Polcon 公司的污水处理厂为降低堆肥成本进行了纯污泥堆肥，1994年取得了较满意效果。

目前国外污泥堆肥研究较广泛，并有工程实际应用，一些国家还实现了商品化生产。

1996年统计美国大约有100座污泥堆肥厂运行；在欧洲约有50座堆肥厂，每年生产20万吨堆肥产品。

我国堆肥历史悠久。

在垃圾堆肥技术方面，八十年代同济大学等单位进行了较为深入的研究。

近些年来，在天津、上海、无锡、北京等地建立了规模不等的城市垃圾堆肥厂。

目前，我国垃圾堆肥技术的应用正在由静态发酵向高温快速动态发酵转变，国内有关单位对好氧堆肥工艺的控制因素及指标进行了较为全面的研究，并在实践中得到了应用和发展。

在城市污泥与垃圾混合堆肥技术方面，同济大学以堆肥原料的空隙率与堆肥过程评价参数的相关分析进行了城市污泥与垃圾混合堆肥的配比研究；中国市政华北设计研究院对堆肥工艺参数进行了研究，这都为污泥和垃圾混合堆肥的工厂化和大规模生产提供了工艺技术和设计运行参数。

在城市污泥堆肥方面，农业部环保所与天津市污水处理研究所分别用通气式固定剁和立式发酵仓系统对天津市纪庄子污水处理厂的污泥进行堆肥化处理，取得了较好的效果。

但目前在污泥堆肥方面尚未进行大规模的生产。

3.1.2工艺原理堆肥是利用各种植物残体（作物秸杆、杂草、树叶、泥炭、垃圾以及其它废弃物等）为主要原料，混合人畜粪尿经堆制腐解而成的有机肥料。

堆肥过程是指有机废物在微生物的作用下转化成稳定的腐殖质过程，目前快速堆肥过程是好氧堆肥。

好氧堆肥过程是有机物在有氧的条件下，利用好氧微生物所分泌的外酶将有机固体废物分解为溶解性有机物质，再渗入到细胞中。

微生物通过代谢活动，把其中一部分有机物氧化成简单的无机物，为生物生命活动提供所需的能量，另一部分有机物转化为生物体所需的营养物质，形成新的细胞体，使微生物不断增殖。

堆肥反应是利用微生物使有机物分解、稳定化的过程。

在此过程中，放出大量能量。

除一小部分用于细胞质合成，提供能量外，其余均以热量的形式放出，使堆层温度升高和蒸发水分，堆层温度可达60~70℃，甚至更高。

高温可使城市污水厂污泥中的寄生虫卵、致病菌等杀灭，使污泥达到无害化。

堆肥过程中较难分解的纤维素及难分解的木质素等的有机物和新形成的腐殖质(包括了大量的微生物)与灰分混在一起称为堆肥。

因此，微生物在堆肥过程中起着十分重要的作用。

为了获得优质堆肥，在堆制过程中，千方百计地为微生物的生命活动创造良好的条件，是加快堆肥腐熟和提高肥效的关键。

堆肥微生物可以来自自然界，也可利用经人工筛选出的特殊菌种进行接种，以提高堆肥反应速度。

堆肥微生物主要有细菌、真菌和放线菌等，而在堆肥过程中堆肥微生物的数量和种群也不断发生变化。