好氧发酵生物干化一体化污泥处理处置工艺

湖南省九方环保机械有限公司好氧发酵生物干化一体化污泥处理处置工艺（请点击图片进入阅读界面）一、企业基本情况（一）湖南省九方环保机械有限公司湖南省九方环保机械有限公司（以下简称“九方环保公司”）是一家专注于城市污泥处理处置和资源利用，集污泥处理设备研发、生产、销售、系统设计、安装和项目投资、运营于一体的高新技术环保企业。公司总部坐落于湖南省长沙市（国家级）经济技术开发区，是湖南省高新技术企业、湖南省城市建设行业协会排水分会副会长单位，获得了湖南省守合同重信用单位、长沙市守合同重信用单位、长沙纳税先进单位等荣誉，是湖南省政府重点支持的环保企业之一。以“一种新型圆柱多棱多层发酵塔”和“一种好氧堆肥法”等自有专利技术处于行业领先地位，在湖南省内污泥处理行业属于龙头骨干企业。九方环保公司拥有四项发明专利和十余项实用新型专利技术，其中污泥处理处置技术具有处置彻底、能耗低、运行成本低、占地少、自动化程度高等优点，实现了污泥处理处置的“减量化、稳定化、无害化、资源化”的要求。2012年，该技术装置通过了湖南省科技厅组织的成果鉴定，鉴定意见为：“居国内领先水平”；同时纳入湖南省战略性新兴产业项目。2013年，列入湖南省十大低碳环保节能技术推广名录。2011年，该公司在株洲建成20吨/日污泥处理处置示范工程，已连续稳定运行近三年；2013年9月在平江县投产运行30吨/日污泥处理处置BOT工程；2012年住建部城建司张悦司长到九方环保污泥处理项目现场考察时给予了高度认可和评价。现省内长沙、衡阳、怀化、涟源和周边省份如贵阳、珠海等多个重要城市已与九方环保达成污泥处理处置建设意向。今年9月由九方环保和华北市政设计院联合主办的全国污泥处理处置技术论坛会议将在长沙召开。（二）湖南福天兴业投资集团有限公司湖南福天兴业投资集团成立于2002年，现发展为集环保产业、房地产投资与开发、农业产业化及食品深加工于一体的大型集团企业。集团公司2013年实现销售收入80多亿元，利税近20亿元，资金实力雄厚、各种资质齐全。2012年-2014年，福天兴业集团出资收购了三家技术领先、资质完备的环保企业：湖南省九方环保机械有限公司、湖南恒凯环保科技投资有限公司、湖南省新九方环保药剂公司。其中，九方环保专注于城市污泥处理与资源化处置，是湖南省政府重点支持的环保企业；恒凯环保公司具有环保工程设计、施工、运营、机动车环保检测等资质，致力于污水处理、重金属治理和汽车尾气的监测与处理；湖南省新九方环保药剂公司致力于水、土壤氧化、还原改造以及重金属污染治理和环境修复。二、工艺情况1、多棱多层发酵塔污泥生物干化处理处置一体化装置工艺多棱多层发酵塔污泥生物干化处理装置工艺分为：脱水污泥好氧发酵生物干化处理工序、污泥干燥处理工序和污泥焚烧处置工序。1）脱水污泥好氧发酵生物干化处理工序：利用调理剂和污泥的理化、生物在发酵中所具有的互补特性和作用，改善脱水污泥的质量、粘度、湿度，密度，孔隙率等理化特性，调整碳氮比，采用圆柱型多棱多层发酵塔，实行多层发酵，分层布风供氧，零能耗重力翻堆，逐层除湿，两次发酵，完成好氧发酵生物干化处理工序。2）污泥干燥处理工序：选择本公司专利技术一种复合长效精制有机肥机械化生产工艺中烘干工序，利用污泥本身作为热风炉的供热燃料，利用自燃焚烧热量对好氧发酵污泥进行干燥。含水率为40-45%的二次发酵料从干燥机一端进入干燥筒内，在内筒均布的抄板翻动下，二次发酵料被均匀分布与分散，加快干燥传热、传质推动力，同时与并流的烟气充分接触。在干燥过程中，二次发酵料在带有一定角度的抄板和筒体回转的作用下，运动至干燥机的另一端排出，含水率降至10%以下。3）污泥焚烧处置工序城镇污泥经上述工序处理后，灰熔点高，热值在2000大卡左右，燃点在260℃左右，适合自燃焚烧。利用风送系统将干燥细料送入热风炉膛内燃烧，经燃烧后的灰渣排出打包；热量随烟气进入干燥系统。通过自燃焚烧的污泥只剩下3%的灰烬，含钾和磷较丰富，可进行园林绿化利用，实现城镇园林绿化消化城镇污泥的目的。生物干化一体化工艺采用的工艺路线是：生物好氧发酵干化+干燥、焚烧工艺。第一步是生物好氧发酵干化处理。即将脱水车间含水率80%的污泥与调理剂混合进入生物干化塔，利用驯化后的优势生物菌种对污泥进行降解，通过生物菌种新陈代谢产生高温，杀灭病原菌等微生物实现无害化，促进污泥中的有机物转化为稳定的腐殖质实现稳定化，同时使污泥的含水率降至45%左右。第二步是污泥干燥处理。利用污泥焚烧产生的热量，对生物发酵干化后含水率45%的污泥进行干燥，将污泥含水率降至15%以下。第三步是污泥焚烧处置。将干燥后含水率15%以下的污泥本身作为热风炉的燃料焚烧，只剩下3%的灰渣。同时将焚烧产生的热量，随烟气进入干燥系统，用做污泥干燥处理的热量来源。通过该工艺的稳定运行，有以下技术优势有：1）减量化显著，处理处置彻底，可实现污泥零排放。经过该装置处理后的污泥单位重量减少约97%，最终剩余的3%灰渣可实现资源化利用，实现零排放。2）彻底实现了污泥处理的无害化、稳定化和资源化。最终产物含钾、磷成分丰富，资源化途径广泛，可用于园林绿化等。现成功应用于株洲沿江风光带、神农城和省住建厅办公绿化用地等地的绿化用肥。3）运行能耗低省、运行成本低。利用污泥自身的生物质热能实现污泥脱水干化，无需外供热能，大幅降低能源消耗，同时实现“双废（污泥＋添加料）”的循环利用；4）占地面积少。处理处置每吨污泥占地面积约30-50平米，生产用地约20平米/吨污泥。5）环保效果好，无二次污染。臭气和烟气处理效果好，现场无臭味（据华测检测公司检测抽查烟气和灰渣，各项指标均符合（远低于）国家标准）；6）自动化程度高，用工省，无需化学添加剂，能源环保效应显著。2、工艺特点：1）污泥好氧发酵生物干化处理工艺特点城镇污泥在塔内升温迅速，进入中温区，使嗜温性微生物旺盛繁殖，真菌、放线菌活跃，降解放热强烈，利用生物降解放热产生热能和40℃热空气供氧，零能耗翻堆，二次发酵污泥，除湿干化效果明显。2）污泥干燥处理、焚烧处置工艺特点城镇污泥和调理剂混合经好氧堆肥处理后，具有的燃点低、灰熔点高，有3000kcal左右的高位热值等理化优越条件，将含水率在10%干燥料作为干燥热源燃料，采用热风炉高温燃烧空气，烟气蓄热除尘，使燃料在1000℃高温区时间保持在2S以上，排出的尾气不会产生二恶英，烟气和发酵后的污泥混合并流干燥，尾气采用热交换器回收热量，布袋除尘，洗涤排出；无二次污染，减量达97%以上，剩下3%残留物是一种富钾磷肥，通过园林绿化处置，达到了城鎮污泥无害化，减量化，资源化，稳定化的目的。3）综上所述多棱多层生物干化污泥处理处置方法完全实现了污泥处理、处置整体联合，形成一体化，污水厂污泥实现零排放的技术路线。即在污水场内建设多棱多层发酵塔生物干化处理污泥设施，含水率80%脱水污泥，经好氧发酵生物干化，滚筒干燥到污泥含水率10%以下，热值由原脱水污泥的负热值变成约2000kcal/kg，干燥污泥可直接进入热风炉燃烧，产生高温烟气作为滚筒干燥污泥的热源，经燃烧后的残留污泥灰烬是一种富钾磷肥，实行园林绿化利用。九方环保公司专利技术“圆柱多棱多层生物发酵塔-生物干化处理处置一体化工艺”，污泥首先通过带式脱水机将含水率降至80%后，经生物好氧发酵将含水率降至45%左右，再经过干燥转筒干燥含水率降至15%左右，然后部分混合料进入热风炉焚烧，剩余部分混合料返回调理剂料仓回用。该工艺处理处置最终为少量灰渣，经过处理、检测后已做园林绿化、花卉用肥。该工艺主要特点：一是处理处置彻底，减量化效果显著，可实现污泥零排放；二是运行能耗低，运行成本较低。充分利用污泥自身的生物质热能实现污泥脱水干化，无需外供热能，同时实现“双废（污泥＋添加料）”的循环利用；三是彻底实现了污泥处理的无害化、稳定化和资源化。最终产物含钾、磷成分丰富，资源化途径广泛，可用于园林绿化、建材利用、路基土等；四是可节能减排。达200吨处理规模的项目可配套蒸汽发电设备，供厂自用，400吨以上可供上网外用，符合国家节能减排、废物焚烧发电补贴政策；五是环保效果好。臭气和烟气处理效果好，现场基本无异味（据华测检测公司检测抽查烟气，数据均远低于国家标准，符合政策要求）；六是占地面积较少。占地面积约为50平米/吨；七是用工省，现场管理规范，实现自动化生产。存在的不足有：一、主体工艺设备非标制造、略显粗糙。由于受当时投标投资价格控制和九方环保建设时资金困难影响（当时湖南福天还未投资控股九方环保），大多工艺设备均采用国产二线品牌产品（可提升设备配置档次）；二、由于可用地较少，现场基本无绿化用地，现场略显拥挤（需规划园林绿化用地）；3、技术指标1）处理前污泥技术参数脱水污泥含水率80%，酸碱度6.5～8.5，有机质（以干基计）≥25%，生物菌个数≥2500个/g。2）装置运行工艺参数·发酵塔工作温度45℃～75℃；·干化后二次发酵料含水率45～40%；·干燥后干燥料含水率15～10%；·蛔虫卵存活数10-1～10-2；·大肠菌的死亡率95～100%；·二次发酵料的高位发热值2500-3000大卡以上；·减重97%；·减容95%；三、与其它工艺的比较1、传统好氧发酵堆肥工艺好氧发酵通常是指高温好氧发酵，是通过好氧微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程。代谢过程中产生热量，可使堆料层温度升高至55℃以上，可有效杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种籽，并使水分蒸发，实现污泥稳定化、无害化、减量化。污泥好氧发酵处理工艺既可作为土地利用的前处理手段，又可作为降低污泥含水率，提高污泥热值的预处理手段。好氧发酵工艺过程主要由预处理、进料、一次发酵、二次发酵、发酵产物加工及存贮等工序组成。污泥发酵反应系统是整个工艺的核心。发酵堆体结构形式主要分为条垛式和发酵池式。供氧方式有自然通风、强制通风、强制抽风、翻堆、强制通风加翻堆。工艺缺点：1）占地面积大。一般占地面积需150~200m2/t污泥（60%含水率）；2）工艺流程时间较长。整个工艺流程时间一般需要20-30天以上；3）作业环境差，劳动强度高；4）运行成本较高。考虑人工、能耗、调理剂、药剂、设备折旧、维修等因素，运行成本大致为120~160元/t污泥（含水率60%）。2、深度脱水工艺深度脱水工艺即利用板框压滤机通过添加药剂改性和机械压滤方式把含水率80%的脱水污泥或含水率97%左右的浓缩污泥一次性降低至50%以下。干化后的污泥可以满足填埋的含水率要求，如进行其他资源化利用需进一步干化处理。化学改性剂是深度脱水技术的核心，较常用的污泥调理剂有FeCl3、CaO。污泥通过调理，以蛋白质为基础的细胞壁被破坏，释放污泥中的结合水和吸附水，细胞内水，克服污泥比阻，大幅度降低污泥粘性，从而实现脱水效果。化学改性剂中含有的石灰存在结垢问题，氯化铁则对设备有腐蚀。经深度脱水工艺处理后的污泥送入水泥厂掺烧，会对水泥窑产生腐蚀。石灰药剂渣量非常大，费用也较高，并且会相应增加最终的污泥产量。脱水过程会产生高浓度氮磷废水，滤布易损耗寿命短，需经常更换，设备的维护费用较高。添加化学改性剂后，污泥中的有机质并未得到降解，没有达到真正稳定化，而且深度脱水后的污泥含水率仍然较高，如送入填埋厂处置，将产生大量的高含氯离子的渗滤液，加重了垃圾渗滤液处理系统的负荷。工艺特点：板式高压压滤机优势在于能直接一步到位将97%左右水分的污泥直接脱水至50%水分以内，且在低浓阶段脱水效率很高，能耗较低。工艺缺点：1）含水率约为80%的污泥粘性大，需要加水稀释后再进入板框压滤机；2）压榨时间较长，不能连续出料，单台设备处理能力不大，设备所需数量较多；3）板框压滤机滤布采用采用PP或聚酰胺制造，使用寿命不长；4）板框压滤机自动卸饼装置无法全部完成自动化，目前需借助人工卸料，劳动强度大；5）需要添加化学药剂，运行成本高，并增加污泥中的化学成分，不属于环保处理类型；6）脱水后含水率只能降至50%左右，减量效果较少，仍需进行后需处理和处置；7）只实现了减量化，未能实现无害