利用堆肥技術(shù)處理石化污泥
摘要 : 剩余污泥是污水處理的副產(chǎn)品，對剩余污泥進(jìn)行濃縮、消化、脫水等技術(shù)相對成熟，已開發(fā)出新鮮剩余污泥不經(jīng)濃縮、消化而直接脫水的新工藝，但如何尋找脫水污泥的最終出路卻是一個(gè)十分復(fù)雜的和尚未很好解決的問題。1996年以前，新鮮剩余污泥脫水后，被作為綠化肥料堆置在綠化帶內(nèi)。短時(shí)間內(nèi)尚無大礙，但長此以往，必將污染周圍環(huán)境。因此，必須將脫水污泥進(jìn)一步處理，使之減容、穩(wěn)定和無害化，然后再做最終處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少污染和合理利用資源的雙重目的。
關(guān)鍵詞 : 堆肥技術(shù),處理石化污泥,時(shí)間
1.前言
剩余污泥是污水處理的副產(chǎn)品，對剩余污泥進(jìn)行濃縮、消化、脫水等技術(shù)相對成熟，也已開發(fā)出新鮮剩余污泥不經(jīng)濃縮、消化而直接脫水的新工藝，但如何尋找脫水污泥的最終出路卻是一個(gè)十分復(fù)雜的和尚未很好解決的問題。1996年以前，新鮮剩余污泥脫水后，被作為綠化肥料堆置在綠化帶內(nèi)。短時(shí)間內(nèi)尚無大礙，但長此以往，必將污染周圍環(huán)境。因此，必須將脫水污泥進(jìn)一步處理，使之減容、穩(wěn)定和無害化，然后再做最終處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少污染和合理利用資源的雙重目的。
近年來，世界各國圍繞著如何處理和有效地利用脫水污泥進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐工作，迄今采用的污泥處置方式有焚燒、填埋、排海、土地利用等，其中將脫水污泥堆肥處理后再進(jìn)行土地利用的方法是最值得推薦的方式。
2.石化污泥特性
天津石化公司供排水廠污水處理場負(fù)責(zé)處理公司化纖口生產(chǎn)和生活廢水，污水中主要污染物是乙二醇、乙酸、苯系有機(jī)物等。經(jīng)過空氣曝氣和純氧曝氣兩極活性污泥法處理后，水中有機(jī)物大部分被微生物分解吸收轉(zhuǎn)化為活性污泥，過量的活性污泥以剩余污泥形式排出，經(jīng)帶式壓濾機(jī)擠壓后成為脫水污泥，污泥中的自用水和間隙水被去除。
天津石化公司供排水廠脫水剩余污泥具有揮發(fā)性固體含量高、氮磷鉀營養(yǎng)成分齊全、重金屬及有毒有害有機(jī)物含量較低等特點(diǎn)(見表1)。因此，只要處理得當(dāng)，完全可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、無害化和資源化。
表1 脫水污泥的基本分析數(shù)據(jù)
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（1）有機(jī)物含量高，難以消化分解
由于污水處理場來水以工業(yè)廢水為主，其中泥沙等無機(jī)質(zhì)含量較少，為去除水中泥沙而建造的曝氣沉沙池已閑置多年。剩余污泥脫水后的含水率降到90%左右，有機(jī)質(zhì)含量將近50%。污泥中的有機(jī)物以膠狀形式存在，這樣的污泥性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解。前幾年使用干化場處理剩余污泥時(shí)，經(jīng)過一年的風(fēng)吹日曬，除了表層污泥干化龜裂為膠狀硬皮外，表層下面仍是含水率極高的黑褐色污泥，只能運(yùn)到垃圾場或綠化帶散堆，靠更長時(shí)間的天然作用消化分解。
（2）肥效好
1993年以前，我廠不是采用機(jī)械脫水，而是將剩余污泥直接排至干化場，依靠滲漏及風(fēng)吹日曬的作用進(jìn)行干化處理？吹礁苫瘓鏊闹艿臉淠倦s草比污水處理場其它部位生長得更加茁壯，于是在處理場其它部位種植花草樹木時(shí)，就在植樹坑內(nèi)填埋大量從干化場起出的干污泥。幾年后，污水處理場的樹木長得干粗枝大葉茂，使之成為一座花園式工廠。平時(shí)喜歡蒔弄花草的職工也從干化場四周收集一些陳年干化污泥，放在花盆內(nèi)養(yǎng)殖花卉，由于陳年干化污泥土透水性好、腐殖質(zhì)含量高、營養(yǎng)全面，再加上土質(zhì)偏微酸性，使得這些花卉生長狀況良好。
（3）重金屬含量低
由于工業(yè)生產(chǎn)裝置沒有使其排水增加重金屬離子的工藝，因而脫水污泥中重金屬含量很低。這樣的污泥或污泥制品用于綠化或農(nóng)田肥料，在較長時(shí)間內(nèi)不會對土壤和農(nóng)作物產(chǎn)生不良影響。
（4）pH中性偏酸
脫水污泥pH值在6～7之間，即中性偏酸，這樣的污泥比較適合用于堿性土壤，對于改善堿性土壤的理化性質(zhì)有一定好處。
3.污泥堆肥試驗(yàn)
3.1中試
1990年，進(jìn)行了好氧堆肥的中試，采用靜態(tài)自然通風(fēng)的方法。先用熱電廠粉煤灰和干化場中的濕污泥按比例混合，將混合物的含水率調(diào)至65%左右后，堆成高度約1m的梯形堆，堆下設(shè)縱橫雙向溝以便通風(fēng)和排瀝水。堆肥3天后，堆體內(nèi)部溫度最高可接近60℃，并能維持2天左右，隨后慢慢降到常溫。整個(gè)堆肥周期20天，成品外觀松散，基本達(dá)到腐熟程度，無明顯臭味。
3.2生產(chǎn)性試驗(yàn)
1995年成立“脫水污泥堆肥生產(chǎn)性試驗(yàn)”技術(shù)攻關(guān)研究課題，將污水處理場貯泥間的一部分改造成一座長15m，寬3.2m，高1.5m的堆肥倉。從1997年春天開始，我們進(jìn)行了六次堆肥過程，摸索到了堆肥過程的關(guān)鍵控制參數(shù)，生產(chǎn)肥料約40m3。分別送往天津人民公園、天津花圃、天津開發(fā)區(qū)綠化帶等地進(jìn)行肥效試驗(yàn)，使用效果良好。污泥堆肥后，C/N在7.5左右，接近土壤的C/N值，堆肥中養(yǎng)分含量大大高于農(nóng)家肥，是一種很好的肥料資源（具體分析數(shù)據(jù)見表2）。大腸菌群和細(xì)菌總數(shù)均明顯降低了4個(gè)數(shù)量級，蛔蟲卵降低了近2個(gè)數(shù)量級，大腸菌值和蛔蟲卵死亡率均達(dá)到我國《糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，說明高溫堆肥發(fā)酵過程殺死了大部分病原體，達(dá)到了污泥無害化目的。污泥堆肥后，物理性狀大為改觀，揮發(fā)性固體、有機(jī)質(zhì)含量明顯降低，說明堆肥變得比較穩(wěn)定了。污泥堆肥后含水率降低近30個(gè)百分點(diǎn)，堆肥后體積只有原堆料體積的1/3，即達(dá)到了污泥減容的目的。
表2 污泥堆肥前后的基本分析數(shù)據(jù)
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生產(chǎn)性試驗(yàn)高溫好氧靜態(tài)堆肥倉為列管曝氣式，一次堆肥倉長4.2m寬3.2m高1.5m，有效容積為21m3，采用完全封閉式，二次堆肥倉長10.8m寬3.2m高1.5m，采用三邊封閉、一邊敞開式，結(jié)構(gòu)示意見圖1。生產(chǎn)性試驗(yàn)所用壓縮空氣由污水處理系統(tǒng)的離心鼓風(fēng)機(jī)提供，風(fēng)壓為0.05MPa。二次堆肥倉內(nèi)的通風(fēng)道用φ15～25mm的鵝卵石將風(fēng)道填平后，將堆料直接鋪在倉內(nèi)。為使一次堆肥倉內(nèi)通風(fēng)均勻，在通風(fēng)道上增設(shè)帶孔布?xì)獍，并將布(xì)獍逵弥Ф罩穑粸榉乐苟蚜隙氯細(xì)饪缀捅ＷC空氣均勻進(jìn)入堆，堆料下面鋪墊10cm的疏松填充物，結(jié)構(gòu)。
試驗(yàn)結(jié)果表明，采用強(qiáng)制通氣式靜態(tài)堆肥工藝可以成功地對脫水剩余污泥進(jìn)行堆肥處理，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)定化、無害化、資源化。在物料的水分調(diào)節(jié)這一重要環(huán)節(jié)上，不僅沒有使用成本較高、管理復(fù)雜的木屑、桔桿等有機(jī)質(zhì)外加劑，也沒有使用熱電廠粉煤灰，而只是利用回流堆肥產(chǎn)品及其中摻雜的一次投入的塑料泡沫塊。這種方法既能調(diào)節(jié)水分，又簡化了堆肥工藝，具有很大的實(shí)用價(jià)值。
生產(chǎn)性試驗(yàn)表明，生物氧化通氣率范圍在5～20m3/(h.m3堆料)。具體通風(fēng)量根據(jù)堆肥進(jìn)行的階段和溫度及堆料含水率的變化而定，但總的通風(fēng)規(guī)律遵循高→低→高模式。其間根據(jù)具體情況，還可能出現(xiàn)短時(shí)間停風(fēng)及短時(shí)間加大風(fēng)量的操作。通過調(diào)節(jié)通風(fēng)量，可使堆體溫度升高到55OC以上、并維持3天以上時(shí)間，然后溫度緩慢下降，進(jìn)入堆料干燥階段。當(dāng)溫度下降到40OC以下、并維持一兩天后，一次堆肥發(fā)酵即告結(jié)束，一個(gè)周期為15～20天。二次堆肥發(fā)酵以溫度上升后再降到常溫并維持一兩天為止，一個(gè)周期為20～25天。通過控制堆料的含水率和通風(fēng)量，同時(shí)將厚度為15～20cm的二次堆肥回流物均勻覆蓋于堆體表面充當(dāng)吸附劑脫出堆肥產(chǎn)生的臭氣，并且管理得當(dāng)，可以避免出現(xiàn)滲出液、粉塵和惡臭等環(huán)境衛(wèi)生問題。
4.生產(chǎn)裝置建設(shè)
2000年，為符合公司聚酯工程建成投產(chǎn)后污水處理規(guī)模要擴(kuò)大的要求，我們在引進(jìn)德國漢斯琥珀公司的螺壓式脫水機(jī)實(shí)現(xiàn)對剩余污泥脫水外，還建成了規(guī)模為每天20m3的脫水污泥堆肥裝置。
污泥堆肥裝置分堆肥和制肥兩個(gè)環(huán)節(jié)，使用的設(shè)備除了上面流程圖中提到的機(jī)械外，還有穿叉于各個(gè)環(huán)節(jié)之間的螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)等各種配套設(shè)備。2001年上半年完成設(shè)備安裝工作后，已進(jìn)行了打通流程的相關(guān)工作，初步達(dá)到了預(yù)期的目的。翻堆機(jī)等多種機(jī)械設(shè)備的投用，不僅大大減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，而且改善了堆肥效果。使用翻堆機(jī)后，堆肥過程不再是靜態(tài)過程，而變成了一個(gè)動態(tài)過程，由此可以解決靜態(tài)堆肥過程中不可避免地出現(xiàn)局部供氧不足甚至缺氧的缺陷，也可以降低堆肥過程產(chǎn)生臭氣污染的程度。翻堆機(jī)還具有將堆肥倉內(nèi)堆料順序外移的功能，因而可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，提高了空間的利用率。
5.結(jié)束語
經(jīng)過幾年的實(shí)踐，對污泥堆肥過程有了一定程度的掌握，相信再經(jīng)過將現(xiàn)有機(jī)械污泥堆肥生產(chǎn)裝置開好的過程，會對污泥堆肥技術(shù)的理解有更進(jìn)一步的提高。
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