污泥堆肥资源化过程中除臭系统设计要点

尹然+国瑞峰

【摘 要】介紹了污泥堆肥过程中，除臭的主要方法对比；研究了除臭系统的风量计算方法，通过比较得出最大风量的确定方法，以及在除臭系统设计过程中需重点考虑的设计要点。

【Abstract】This paper introduces the comparison of main methods of deodorization in the process of sludge composting. studies the calculating method of the air volume of deodorization system， through the comparison， the method to determine the maximum air volume is obtained； and the focus needs to be considered in the design process of the deodorization system design.

【关键词】污泥堆肥；除臭系统设计；风量

【Keywords】sludge composting； deodorizing system design； air volume

【中图分类号】TB47 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0189-03

1 引言

污水和污泥是解决城市水污染问题同等重要又紧密关联的两个系统。污泥处理处置是污水处理得以最终实施的保障。污泥处理处置方法主要有土地利用、填埋、建筑材料综合利用、焚烧等。污泥堆肥是土地利用前普遍采用的处置方法，成品可作为土壤改良剂或作为为植物提供养料的腐殖土，在有机负荷低的土壤中可以提高保持水分的能力，对有机负荷高的土壤则可以增加土壤孔隙率。污泥堆肥是目前污泥处置的一种主要方法之一。

2 堆肥除臭主要技术

污泥堆肥过程中，好氧发酵微生物对有机质进行分解时产生恶臭气体，主要包括氨、硫化氢、醇醚类以及烷烃类[1]。污泥在堆肥处置过程中由于翻抛和堆肥周期的限制，通常厂房较大，鼓风量大[2]，对应的除臭系统有着污染物负荷低，除臭风量大的特点[3]。常用的生物脱臭工艺有生物过滤法、生物洗涤法、生物滴滤法和曝气式生物法，其各有特点。

2.1 生物过滤法

生物过滤池是使臭气经过除尘、增湿或降温等预处理后，从滤床底部由下向上穿过由滤料（主要有土壤、堆肥、泥炭等）构建的滤床，恶臭物质由气相转移到水—微生物混合相，通过固着于滤料上的微生物的代谢作用被分解。由于生物过滤法具有投资运行费用极低，处理效率高，气液接触面积大，低压降，运行启动容易等优点[4]，目前在国内外已被广泛推广，且大批的研究者从不同方面对其开展了研究。

2.2 生物滴滤法

生物滴滤法被认为是介于生物过滤法和生物洗涤法之间的处理方式。生物滴滤器（填充塔式脱臭法）出现于20世纪80年代后期，它具有装置合理、高效和占地面积少等优点。除臭过程与生物滤池相似，其顶部设有喷淋装置，且所用滤料为聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物质的惰性材料，一般不需要更换。因此针对有些恶臭物质而降解的微生物附着在滤料上，避免了滤池中混合微生物群同时消耗滤料有机质的现象。

2.3 生物洗涤法

生物洗涤装置通常由一个装有填料的洗涤器和一个具有活性污泥的生物反应器构成。在洗涤器内，气液逆流接触，恶臭物质和含悬浮泥浆的混合液充分接触，被吸收而转入液相，从而实现质量传递过程。它具有占地小，适用范围大，压降低，处理量大，操作条件易于控制等优点，但生物洗涤法的投资运行费用高，需不断投加营养物，操作复杂，传质面积小，产生的污泥有待处理。

2.4 小结

对某种恶臭气体净化方法的选择主要是对基建费用、运行费用、运行可靠性、空间需求和环境影响等进行考虑[5]。对于污泥堆肥产生的恶臭气体，普遍采用的处理方式是生物过滤法，具有运行成本低的特点，但初期投资和占地都较高。

生物滤池是目前应用于污泥堆肥处理项目中最多的一种除臭技术[6]，技术最早应用于20世纪50年代。主要优点是成本低，包括建设安装成本和运营维护成本，另一个优点是运行操作简单。恶臭污染物处理后排放标准参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918、《工业企业设计卫生标准》GBZ1、《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2和《恶臭污染物排放标准》GB 14554 的规定。

3 除臭风量计算

恶臭污染物是污泥堆肥处置过程中的最主要的污染物。除了生物滤池的处理效率，除臭风量的设计也是堆肥处置避免二次污染的关键。在设计除臭风量时可以从房间换气次数、鼓风风量、带走堆体热量和带走堆体水分几种方式计算污泥堆肥过程中的除臭风量。

3.1 根据厂房换气次数计算

设计污泥处置过程的除臭系统，参考污水处理中的相关标准确定[7]。无人作业空间1～3次/h，非发酵仓有人作业空间6～8次/h，发酵仓有人作业空间1～2次/h。

3.2 根据堆肥通风气量计算

根据《城市污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》“发酵时，静态好氧发酵强制通风，物料通风量 0.05～0.2m3/min，非连续通风；间歇动态好氧发酵可参考静态工艺并依生产试验的结果确定通风量，保证好氧发酵在最适宜条件下进行。

通风风量计算还可根据《城镇污水处理厂污泥处理技术规程》（CJJ 131-2009）

如按有机物氧化需气量，按下式计算：Q1=

Q1——标准状态下堆肥过程中有机物氧化需气量（m3/d）；a——城镇污泥中生物可降解有机物的需氧量，取值范围：（1.0～4.0）kgO2/kg干污泥，典型值为2.0kgO2/kg；b——调理剂中生物可降解有机物的需氧量，取值范围：（0.5～3.0）kgO2/kg干污泥，典型值为1.2kgO2/kg；q1——每日处理城镇污泥中的生物可降解量（kg干污泥/d）；q2——每日添加料理剂中的生物可降解量（kg干污泥/d）；F——常数，取0.28，标准状态（0.1MPa，20℃）下的每立方米空气含氧量（kgO2/m3）。endprint

3.3 根据带走水分的质量计算

除臭风量还可根据物料平衡，计算在污泥堆肥过程中带走水分所需的风量。

Q2=×q1+×q2

Q2——标准状态下堆肥过程中除湿需气量（m3/d）；ω0——出口空气饱和湿度（kgH2O/kg干空气）；ωi——进口空气湿度（kgH2O/kg干空气）；SS——生污泥固体含量，取值范围：（0.15～0.30）kg干污泥/kg生污泥；ST——调理剂固体含量，取值范围：（0.30～0.50）kg干调理剂/kg生调理剂；VS——生污泥中挥发性固体含量，取值范围：（0.6～0.8）g挥发性固体/kg干污泥； SP——堆肥产品中固体含量，取值范围：（0.55～0.75）kg干污泥/kg堆肥污泥；VT——调理剂中挥发性固体含量，取值范围：（0.6～0.8）kg挥发性固体/kg调理剂干物质；VP——堆肥产品中挥发性固体含量，取值范围：（0.3～0.5）g挥发性固体/kg堆肥产品干污泥；ρ——常数，取1.18，标准状态下（0.1MPa，20℃）空气密度（kg/m3）

3.4 根据热量平衡计算

Q3=/ρ

Q3——标准状态下去除堆肥过程中产生热量的需气量（m3/d）；C——常数，取13.63，单位耗氧产热量（kJ/kgO2）；CH——常数，温度Ti时，水的汽化热（kJ/kg）；CV——常数，取1.84，101.33kPa、水蒸气的定压比热（kJ/kg·℃）；Cg——常数，取1.01，101.33kPa、干空气的定压比热（kJ/kg·℃）；T0——出口的温度（℃）；Ti——进口的温度（℃）。

3.5 除臭风量计算小结

通常去除水分和散热所需的通风量远远大于供氧所需的通风量，并且它们是影响通风量的控制因素。经初步计算，去除水分所需的风量与堆肥供氧所需风量比大约为6：1～10：1。对于湿物料，去除水分所需的通风量是控制因素；对于干物料，散热所需的通风量大于去除水分所需的通风量。在污泥堆肥处置项目中，除臭风量应选用以上几种计算方法中計算的最大风量，并考虑10%的漏风量，得出最终除臭风量。通常处理量100t/d的污泥堆肥项目，设计除臭风量为5～10万m3/h。

4 除臭设计中的其他问题

4.1 管材选用

通风管道应选用抗腐蚀玻璃钢通风管道[8]，它属于不燃材料A级，具有耐腐蚀、强度高和重量轻等特点。室内部分管道为满足防火要求应选用不燃型无机玻璃钢通风管道，优先考虑BWG类的通风管道。满足规范的条件下充分考虑抗弯强度要求。

4.2 管道凝水排放

冷凝水排水、设置最低排水点；由于除臭鼓风中带出了大量水分，为了排出通风管道中的冷凝水，水平管道需设计i=0.005的坡度，并在最低点设置排水装置。良好管道排水设计，可以提高堆体中水分去除效率。

4.3 建筑防腐

污泥堆肥车间采用钢结构的建筑形式，很难避免堆肥过程产生的蒸汽对结构的腐蚀，因此在条件允许的情况下，发酵车间应尽量采用钢混形式的厂房结构形式[9]。

4.4 设计优化

在通风设计过程中，尽量将污泥堆肥的发酵车间单独密闭，单独控制启闭，这样可以减少暴露面积，减少除臭风量。当发酵区域和其他作业区域隔离时，可以设计从发酵车间抽气，新鲜空气经过作业区域，进入发酵仓，再进入除臭系统，这样可以同时实现作业区域和发酵仓的换气。

5 结语

第一，污泥堆肥处置过程中，除臭风量的计算可根据除水分和散热所需的通风量确定。第二，在除臭设计中，应首先考虑降低除臭风量，可通过提高车间密闭性，提高料仓局部地区换气次数，在不影响工艺的前提下尽量降低处理厂及发酵仓高度，以减少空间体积，减少操作工人作业时与原生污泥的接触时间，通过氧气温度探头联动，控制堆肥鼓风风量，减少恶臭气体产生量。

【参考文献】

【1】李明峰，马闯，赵继红，等. 污泥堆肥臭气的产生特征及防控措施[J].环境工程，2014，187（1）：92-96.

【2】李君，李成江，徐文刚. 秦皇岛市绿港污泥处理工程设计特点[J]. 中国给水排水，2010（12）：39-41.

【3】李凤.污泥堆肥产业发展中的除臭治理[J].天津科技，2014（1）：21-24.

【4】Lewkowska Paulina， [Cie[s][′]lik] Bartomiej，Dymerski Tomasz. Chara-cteristics of odors emitted from municipal wastewater treatment plant and methods for their identification and deodorization techniques[J]. Environmental Research， 2016（ 151）： 573-586.

【5】王涛.污泥堆肥项目中除臭技术的选择与设计[J].中国环保产业， 2010（4）：33-36.

【6】Daryl letto，Derek webb，Mark rupke. 生物除臭滤池在污水厂污泥处理段的除臭效能[J].中国给水排水，2007，212（24）：110-115.

【7】张晏，戴明华.污泥堆肥技术及工程设计[J].给水排水，2012，48（S2）：38-40.

【8】杨淇微，高定，郑国砥，等.污泥处理与处置工程的除臭工艺和材料[J].中国给水排水，2012，331（23）：152-155.

【9】王涛.超大型污泥堆肥项目设计运营实践[J].中国给水排水，2016（8）：6-19.endprint