武漢漢西污泥好氧發(fā)酵案例 居然還有機器人

2.3設計進泥泥質和出泥泥質

本項目設計進泥泥質如下：含水率80%，pH6.5~8.5，有機質300g/kg干基，總氮20g/kg干基，總磷15g/kg干基，總鉀4g/kg干基，總鎘3g/kg干基，總汞1g/kg干基，總鉛60g/kg干基，總鉻150g/kg干基，總砷35g/kg干基，總銅250g/kg干基，總鋅1000g/kg干基，總鎳50g/kg干基，總氰化物1g/kg干基，礦物油1500g/kg干基，苯并(a)芘0.5g/kg干基，熱值2000kcal/kg干基。

2.4泥處理工藝及處理流程

漢西污水處理廠污泥處理采用CTB智能好氧發(fā)酵工藝，通過智能好氧發(fā)酵控制系統(tǒng)進行溫度和氧氣等參數(shù)的實時在線監(jiān)測和反饋控制。經(jīng)過無害化處理的發(fā)酵產(chǎn)物將進行資源化土地利用，用于園林綠化等行業(yè)。

污泥處理具體流程見圖1。待處理的脫水污泥與輔料通過混料機進行預混，再由自動進出料設備送入發(fā)酵倉；混合料與發(fā)酵倉底部留存的腐熟物料（返混料）在勻翻機的翻拋過程中充分混合，調節(jié)物料的水分、孔隙率、C/N值等參數(shù)到適宜范圍，之后由控制程序和勻翻機完成污泥好氧發(fā)酵過程；

發(fā)酵過程結束后自動進出料設備將發(fā)酵倉上層物料運出，底部留有約1m厚度的腐熟物料用于下次發(fā)酵的返混料，運出的腐熟物料經(jīng)過篩分，并根據(jù)粒徑大小用于不同的資源化方向。

2.5污泥處理物料平衡

混料后物料的性狀直接影響發(fā)酵效果的好壞。通常進廠污泥具有含水率高、孔隙率低等特點，脫水污泥在好氧發(fā)酵前必須與調理劑和膨松劑進行混合、破碎，進行適當?shù)念A處理，以調節(jié)適宜的含水率、碳氮比等參數(shù)�；旌掀扑楹笪锪系暮�水率為60%～65%，有機質含量≥35%，碳氮比為20∶1～30∶1，調理劑和膨松劑的選擇因地制宜，可以利用剪枝、落葉等園林廢棄物和秸稈、木屑、鋸末等有機廢棄物，或利用已發(fā)酵的熟料作為返混料。

添加比例要適中，過低會影響發(fā)酵效果，過高會增加運行成本。本項目擬采用秸稈和蘑菇渣作為輔料（調節(jié)劑和膨松劑），輔以返混料（發(fā)酵成品）作為接種劑，輔料、腐熟污泥和脫水污泥經(jīng)合理配比混合后形成含水率為60%～65%的混合物料，然后進入高溫好氧發(fā)酵槽進行高溫發(fā)酵處理。

如圖2所示，日處理污泥量325t，進廠含水率為80%的污泥與有機輔料、返混料混合，混合均勻后物料530t，含水率約62.2%，經(jīng)過高溫好氧發(fā)酵，物料水分蒸發(fā)及有機質降解揮發(fā)241.4t，充分腐熟后物料含水率降低到40%左右，物料發(fā)酵完成后的重量為288.6t/d，其中約155t/d的發(fā)酵成品用作返混料與脫水污泥混合，剩下的約133.6t/d發(fā)酵成品進行資源化利用。

2.6主要構筑物工程設計

2.6.1污泥濃縮脫水機房

污泥均質池1座，將初沉池污泥、剩余污泥進行混合均勻。污泥濃縮脫水機房1座，尺寸為L×B×H=53.3m×18.9m×12.4m，土建按遠期435t/d規(guī)模建設，設備按近期325t/d規(guī)模安裝，進泥含水率99%～99.3%，出泥含水率≤80%。

主要設備采用離心濃縮脫水一體機7套(6用1備)，單機處理能力為60～100m³/h，配套設備包括進泥螺桿泵、污泥切割機、絮凝劑制備裝置水平無軸螺旋輸送機等。脫水后的污泥經(jīng)緩沖料斗緩存后通過污泥柱塞泵輸送至污泥好氧發(fā)酵車間的污泥料倉，柱塞泵輸送能力為Q=30m³/h，揚程為12MPa，1用1備。

2.6.2污泥好氧發(fā)酵車間

漢西污泥處理構建筑物采用組合式建筑，設置污泥好氧發(fā)酵車間1座，根據(jù)污泥處理工藝流程，整個發(fā)酵車間分為污泥進料系統(tǒng)區(qū)域、發(fā)酵系統(tǒng)區(qū)域、成品系統(tǒng)區(qū)域和配電管理區(qū)域等4個區(qū)域（見圖3）。污泥好氧發(fā)酵車間總占地面積為15170m²，發(fā)酵車間主體為一層，部分區(qū)域帶地下一層和地上兩層，建筑總高度為13.1m。

2.6.2.1污泥進料系統(tǒng)

污泥進料系統(tǒng)設置在地下一層和地面一層，總占地面積為1055m²，地下層高度為6.5m，地面一層高度為8m。污泥進料系統(tǒng)主要是在污泥入發(fā)酵倉前，先對污泥進行預混料，該環(huán)節(jié)將含水污泥、輔料及返混料送至混料機中混合，混合后的物料由皮帶輸送機送至緩存料倉。

污泥料倉主要包括2組污泥料倉（有效容積200m³）、2組輔料料倉(有效容積160m³)、2組返混料料倉(有效容積160m³)和2組緩存料倉(有效容積30m³)。濕污泥通過柱塞泵輸送至污泥料倉、返混料料倉和緩存料倉進出料均通過皮帶輸送機輸送，輔料通過車輛運送至混料區(qū)，傾倒入輔料料倉。主要設備包括各料倉配套出泥裝置，皮帶輸送機，混料機2臺，單臺混料機混流能力為90m³/h。

2.6.2.2污泥好氧發(fā)酵系統(tǒng)

污泥好氧發(fā)酵系統(tǒng)對混合料進行發(fā)酵，降低物料含水率，實現(xiàn)物料無害化和穩(wěn)定化。污泥好氧發(fā)酵系統(tǒng)設置在地面一層，總占地面積為12450m²，地面一層高度為8m。

污泥好氧發(fā)酵系統(tǒng)共設置24組好氧發(fā)酵槽，發(fā)酵槽長69m，寬5m，發(fā)酵污泥堆體高度為2m，發(fā)酵周期20天，發(fā)酵溫度55～70℃，堆體氧濃度不小于8%。每個發(fā)酵槽下部設置2條鼓風倉，利用風機對污泥進行鼓風曝氣。

主要設備包括自動進出料機及配套移行車2套，取料能力150m³/h，行走速度0～15m/min，料倉容積30m³，卸料時間10s，功率65kW；翻拋機及配套移行車2套，翻拋能力≥800m³/h，行走速度0～10m/min，最大翻拋深度2m，最大拋出距離2.5m，功率130.5kW；鼓風機48套（每槽2套），鼓風量6300m3/h，風壓7600Pa，功率18.5kW。

2.6.2.3成品系統(tǒng)

污泥成品系統(tǒng)對腐熟物料進行篩分，并根據(jù)粒徑大小用于不同的資源化方向。污泥成品系統(tǒng)設置在地面一層，總占地面積為1665m²，地面一層高度為8m，成品倉庫可以存儲8天的成品，主要設備包括篩分機1套，處理干泥能力60m³/h。

2.6.3除臭系統(tǒng)

污泥好氧發(fā)酵車間采用生物除臭濾池對臭氣進行處理，使排放氣體指標滿足《惡臭污染物排放標準》(GB14554一93)二級標準及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)廢氣排放廠界二級排放標準。除臭總風量400000Nm³/h，共設置3套生物除臭濾池，其中1#、2#生物除臭濾池處理能力均為120000Nm³/h，3#生物除臭濾池處理能力均為160000Nm³/h。生物除臭濾池設置在發(fā)酵車間一層屋頂。

2.6.4配電及管理用房

污泥處理系統(tǒng)的管理用房包括管理人員辦公、化驗、會議、控制室等，設置在污泥好氧發(fā)酵車間的二層，面積約780m²；污泥處理系統(tǒng)的配電室設置在成品系統(tǒng)上部，面積約146m²。

3污泥好氧發(fā)酵系統(tǒng)控制

CTB智能控制高溫好氧發(fā)酵技術發(fā)酵過程為靜態(tài)發(fā)酵（主發(fā)酵）與動態(tài)發(fā)酵（后熟發(fā)酵）相結合的組合工藝，可以自動監(jiān)測好氧發(fā)酵過程和自動優(yōu)化發(fā)酵工藝參數(shù)，避免人工操作的失誤，充分保證堆肥的成功率，提高物料的腐熟度。

3.1曝氣過程控制

好氧發(fā)酵過程中對溫度、氧氣等關鍵因素的控制直接關系到發(fā)酵效果的好壞。由于好氧發(fā)酵是一個復雜的生化過程，不能簡單地設定參數(shù)的范圍，而是要根據(jù)每個階段的不同需求進行智能控制。

本工程采用靜態(tài)鼓風供氧和動態(tài)翻拋補氧這種“動+靜結合”的供氧方式，在發(fā)酵初期，物料濕度大、處于熱量累積和持續(xù)高溫的階段，堆體保持靜止狀態(tài)；后熟期為改善堆體的水分分布與物料性狀，采用曝氣加翻拋混勻物料的方式，促進二次發(fā)酵。

對此項目發(fā)酵過程的控制是基于對堆體物料發(fā)酵狀態(tài)的合理監(jiān)測，并根據(jù)堆體內部的發(fā)酵狀態(tài)，實時調整鼓風的自動反饋控制模型，另外，控制系統(tǒng)還包括對混料、臭氣處理等環(huán)節(jié)的自動控制。

通過溫度、氧氣實時在線監(jiān)測系統(tǒng)和堆肥自動控制系統(tǒng)，可以根據(jù)堆體的溫度、氧氣、耗氧速率、不同發(fā)酵階段所需的不同參數(shù)等調節(jié)控制曝氣速率、曝氣時間和曝氣量，實現(xiàn)生物好氧發(fā)酵的全過程控制，以滿足并達到微生物培養(yǎng)階段、快速升溫階段、持續(xù)高溫階段、降溫脫水等四個階段的不同溫度、氧氣需求量。

本工程擬在發(fā)酵倉的每個氣室設置1個溫度氧氣復合探頭，混合物料入倉發(fā)酵過程啟動后探頭自動插入到堆體中，在升溫期和高溫期收集堆體氧氣參數(shù)，及時反應堆體氧氣含量狀況，為鼓風機及電動閥的啟閉提供依據(jù)。

3.2除臭過程控制

發(fā)酵系統(tǒng)臭氣采用“以過程控制為主，末端除臭為輔”的方式。發(fā)酵過程會產(chǎn)生一定的氨氣等惡臭氣體，為保證廠區(qū)具有良好的衛(wèi)生條件，除臭系統(tǒng)是污泥處理不可或缺的一個單元，整個工程的臭味控制與去除主要通過以下三個步驟得以保證。

首先在物料混合階段要保證物料充分均勻混合，物料混合系統(tǒng)設有集中控制平臺，可根據(jù)不同物料的特性實現(xiàn)實時調控，保證混合物料滿足工程設定要求；其次，通過好氧發(fā)酵實時在線控制系統(tǒng)保證堆體氧氣的合理供應，避免堆體處于厭氧狀態(tài)，即可減少臭氣的產(chǎn)生；

最后，發(fā)酵車間內安裝有環(huán)境監(jiān)測探頭，通過除臭監(jiān)測系統(tǒng)自動控制除臭系統(tǒng)的啟閉，當臭氣濃度超過監(jiān)測限值，即啟動生物除臭裝置，好氧發(fā)酵產(chǎn)生的臭氣得以集中處理，從而保證除臭系統(tǒng)的高效運行并大幅度降低能耗和運行費用。

為方便自動進出料機和勻翻機等設備在各發(fā)酵倉間的轉運并避免發(fā)酵氣體的外溢，在發(fā)酵車間每2個發(fā)酵倉封閉設置為1個臭氣收集單元，從而保證收集單元在保持一定的負壓的情況下集中抽氣，提高了臭氣收集系統(tǒng)的工作效率。并且每個除臭單元內設1個硫化氫監(jiān)測探頭、1個氨氣監(jiān)測探頭，自控系統(tǒng)通過監(jiān)測探頭對發(fā)酵倉內部的臭氣量進行實時在線監(jiān)測。

4技術經(jīng)濟指標及設計總結

漢西污水處理廠污泥處理工程處理規(guī)模為325t/d，污泥好氧發(fā)酵車間占地為15170m²,總建筑面積為17761m²,其中主廠房面積為16835m²,附屬車間面積為146m²,辦公樓面積為780m²。污泥發(fā)酵系統(tǒng)工程總造價為10600萬元,則脫水污泥的投資成本為32.62萬元/t。工程直接運行成本主要包括電費、油費、人工費和調理劑費用等,脫水污泥的直接運行成本為112～178元/t(不含設備折舊費)。

漢西污水處理廠污泥處理工程采用CTB智能控制高溫好氧發(fā)酵技術，具有以下優(yōu)點：

（1）好氧發(fā)酵產(chǎn)品質量穩(wěn)定，符合國家相關標準。

（2）工藝技術自動化、智能化程度高。

（3）工藝過程快速、穩(wěn)定。

（4）可減少返混料的倒運。

（5）運行成本和能耗低。

5結語

漢西污水處理廠污泥處理工程采用CTB智能控制高溫好氧發(fā)酵技術，處理后污泥作為園林綠化介質土、林地土壤改良劑進行資源化利用。發(fā)酵過程通過堆體溫度、氧氣實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用鼓風機曝氣為主、勻翻機勻翻后熟為輔的供氧方式，保證了堆體的好氧狀態(tài)，降低了惡臭氣體的產(chǎn)生，通過好氧發(fā)酵自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)污泥處理系統(tǒng)自動運行，降低了污泥處理運行成本和能耗。

微信對原文有刪減，本文由微信小編整理后發(fā)布，原文標題：《漢西污水處理廠CTB污泥好氧發(fā)酵工藝設計》解讀，作者：吳志高、裴洋、喻勇、呂擁軍、鄒惠君、石亞軍，刊登在《給水排水》2017年06期。