城市污泥干化与堆肥集成技术及关键设备研究

宋玮华

（吉林建筑大学城建学院，吉林 长春 130000）

城市污泥干化与堆肥集成技术及关键设备研究

宋玮华

（吉林建筑大学城建学院，吉林 长春 130000）

由于城市化进程的迅速推进和不断加快，城市中废水废物的排放量越来越大，而城市污泥是城市污水处理的副产品，这些废水废物排放量的增大也增加了城市污泥的产出量。为了有效利用污泥当中的有效成分和避免对城市环境的二次污染，需要对污泥进行处理，本文对城市污泥干化与堆肥集成技术及其关键的设备进行简要的研究和分析。

城市污泥；集成技术；堆肥

随着污泥产出量的不断增加，填埋、投海以及焚烧和堆肥资源的利用等目前主要的几种污泥处理方式，已经无法满足城市污泥处理的要求，除了堆肥资源利用之外，填埋、投海和焚烧一方面无法进行有效资源的再利用，另一方面也会对环境造成污染。有关专家经调查研究和分析之后发现，城市污泥的最好处理方法是污泥干化和堆肥资源利用，为了能够让污泥干化与堆肥集成技术得到更广泛的使用，本文对城市污泥干化与堆肥集成技术以及其关键设备进行简要的探究和分析。

1 城市污泥处理的目的

城市污泥是城市污水处理中的副产品，从某种意义上来说，城市污泥和城市污水一样，都是会对环境造成污染的废弃物，因此，在建设和谐社会的今天，城市污泥的处理非常有必要。据悉，城市污泥中含有 N、P、K稀有微量元素及部分有机物等农作物与植物生长所必需的营养元素，对土壤的改良具有非常重要的作用；另外，城市污泥中还存在一种可以作为燃料的生物质能源。因此，对城市污泥进行处理，除了避免污泥对环境造成污染之外，更重要的是要将污泥中可利用的有效资源进行合理利用。

2 城市污泥处理的现状

据悉，最开始出现城市污泥问题，是因为城市污水处理厂每年排放的污泥量正在不断增长，尤其是经济飞速发展的一、二线城市，污泥问题随着经济水平的发展显得愈发突出。城市污泥处理这个问题开始受到重视，从 2009年起开始到 2010年再到 2011年，陆续出台了许多关于环境保护和污泥处理的相关文件，这些文件成为了城市污水处理厂污泥处理最初的依据，但是尚未有标准统一的城市污泥处理处置的规范性文件。截止到目前为止，主要的城市污泥处理技术包括以下几种：一是将城市污泥利用一定的技术进行脱水后，再运到专业填埋场进行填埋处理的污泥卫生填埋法；二是利用厌氧微生物的方法将城市污泥中的有机物进行分解，让其趋于稳定的污泥厌氧消化法；三是在高温高压的环境下将污泥中具有还原性的无机物和有机物进行空气氧化，把污泥氧化成水、二氧化碳和少量的固体残渣的污泥湿式氧化法；四是将污泥进行脱水后掺入煤炭再进行焚烧的污泥干化焚烧方法；五是采用投海的方式进行污泥处理的污泥排海方法；六是将污泥进行林地、农田等场所化为农用泥。以上的这些城市污泥处理方法都具有一定的可行性和优势，但同时也存在着很大的缺点与不足，这也是为什么要进一步研究更好的处理城市污泥干化的办法。

3 城市污泥干化的工艺及关键设备

3.1 城市污泥干化工艺

污泥干化是污泥处理方法中的一种物理处理方法，污泥干化作为一种物理方法，并不会改变污泥中原有的无机成分，经过干化以后的污泥采用高温好氧堆肥技术的方法进行污泥处理，把污泥有效利用变泥为肥才是城市污泥干化与堆肥集成技术的最终目的。而污泥干化则是污泥堆肥集成的必要手段，因此，在本章节简要的阐述一下城市污泥干化工艺及污泥干化的关键设备。

首先是将城市污泥进行浓缩，让污泥中原本 100%的水量降到94%～96%之间，在污泥含水量下降的同时，污泥的体积也相应的缩小。污泥脱水的目的就是为了降低污泥的含水率，在科学技术已经非常发达的今天，很多国家采用的污泥脱水方法都是机械脱水，主要的方法有板框压滤机、带式压滤机以及离心机等，从自然干化的角度来看，普遍采用的是干化床进行污泥干化，我国多采用带式压滤脱水的方式进行污泥脱水。污泥脱水技术属于过程比较繁复的一项工作，因为要想把污泥中的水分干化成堆肥时满足的水分，极其困难。通常情况下，经过传统浓缩和脱水工艺进行干化处理之后，污泥中的含水量依然高达 80%左右，所以还需要进行深度脱水，深度脱水的常用方法是热干燥法，即利用热和压力对污泥的胶凝结构进行破坏，然后对污泥进行杀菌消毒。热干燥法是一种很高效且综合的方法，不仅能够将污泥中的固含率提高到 85%～ 95%，同时，经过热干燥法处理后的污泥，其污泥中原有的臭味、病原物、粘度以及不稳定性均能够得到显著的改善。

3.2 城市污泥干化的关键设备

经过调查和研究分析后发现，国内外在城市污泥干化工艺的关键设备方面，一般有以下几种：一是双桨叶式干化工艺设备（如图1所示），这种设备具有传热面积大、设备机构紧凑、占地面积小、设备内部含氧量低、工作环境温度较低、装置安全可靠、可以半干化和全干化两用等优势。二是带式干化工艺设备，该设备的优势粉尘含量低，工作过程中不需要准备防爆措施和防爆设备、烘干装置处于负压状态，基本不会出现臭味外溢的情况、装置的机械结构和操作方式都比较简单，对输入污泥的流量、烘干带的输送速度和热能等均可根据需要进行调节。三是两段式组合型干化工艺设备。四是流化床干化工艺设备（如图2所示），该设备能够直接将污泥送至流化床，设备的含氧量显著低于燃点，因此非常安全可靠，同时该设备的运行和维护费用低，比较适合中小城市。除了上述比较常见常用的关键设备之外，还有立式圆盘式干化工艺设备和转鼓式直接加热工艺设备两种。

图1 双桨叶式干化工艺设备

图2 流化床干化工艺设备

4 城市污泥堆肥集成技术及关键设备

4.1 城市污泥堆肥集成技术

据悉，城市污泥的堆肥集成工艺有多种不同的类型，从物料的状态来看，堆肥工艺包括静态和动态两种堆肥方式，根据污泥中微生物的生长环境来看，有好氧和厌氧两种方式，根据堆肥过程的机械化程度来看，还有露天堆肥法和快速堆肥法两种，根据堆肥化技术的复杂程度来讲，又包括条垛式、强制通风静态垛式和反应器系统三种形式，其中条垛式和强制通风静态垛式还可以细分。关于污泥堆肥的工作原理，本文以好氧式堆肥方法为例进行简要的阐述。从好氧式堆肥过程来看，换种方式就是污泥的微生物发酵过程，在微生物发酵的过程当中，可溶性小分子有机物通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收利用，而不可溶的大分子有机物则附着在微生物的体外，被微生物分泌的胞外酶分解成可溶性小分子物质，然后再被微生物吸收利用。简要的说，好氧式堆肥就是通过微生物合成与分解的过程，将一部分可吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时能够提供生命所需的能量，将有机物转化合成新的细胞物质。 用 化 学 式 表 达 为：

4.2 城市污泥堆肥集成技术的关键设备

我国关于城市污泥堆肥集成技术的商品化生产还处在发展的阶段，关于机械科学方面的研究大多数都是在吸收和学习日本、德国等国外先进的技术，也通过吸收的先进技术研发了利用高温好氧堆肥、快速干燥消毒固化和物理稳定等不同的技术以及相对应的设备。目前我国用于污泥堆肥的相关设备主要包括链条式翻堆机、离心式翻堆机、混料机、布料机、带式气流干燥机、专用造粒机、多螺旋输送机和转仓机等。

截止到目前为止，这些工艺和设备已经在我国的多个城市污水处理厂使用，在城市污水处理厂，污泥处理的工艺流程大致为：将污泥脱水和预烘干之后加入调整剂、除臭剂、以及脱水过的污泥、进行初混，并变成翻堆、然后发酵，重复回填到初混中，再一次翻堆、发酵，然后才能生成营养土用在农用和植物、园林的绿化当中。根据调查发现，投入使用的这些城市污泥处理和堆肥技术设备已经取得了一定的经济效益和社会效益。

5 结语

总而言之，一方面，随着我国经济的飞速进步和城市化建设进程的不断加快，我国的城市污水和污泥排放量越来越大，这些污水污泥对城市环境造成了非常严重的影响；另一方面，我国的果农业近几年来飞速发展，需要的化肥越来越多，农作物的施肥结构也随着农业技术发展在发生变化。有机肥是我国化肥工业未来的主要发展方向，作为绿色肥料，有机肥对农业的生产发展发挥着非常重要的作用。因此，将污泥进行脱水干化处理后，再经过污泥堆肥集成技术变废为宝，一举两得。

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X703

A

1671-0711（2017）07（下）-0225-02

课题项目：住房和城乡建设部科学技术项目（编号：2016-K4-007）