幾種新型污泥處理處置工藝技術研究
孫紅波，魏青亮
（山東福航新能源環保股份有限公司 Tel: 400 0534 995）
摘 要：近年來國內污水廠的建設和投運伴隨產生大量的污泥，以含水率80%計，全國年污泥總產生量將很快突破3000萬噸。按照預測，中國人口要在2020年至2025年間達到頂峰，污水處理量也將達到高峰，屆時污水污泥產量也將突破年6000萬噸。由于我國污水廠建設存在嚴重的“重水輕泥”現象，導致大量污泥“積壓”，未得到合理安全的處理處置，形成全國關注的“污泥問題”，存在二次污染的隱患。如不及時采取措施，這一狀況將進一步加劇惡化，帶來二次污染。污泥長期不經處理隨意堆放，經雨水浸淋，滲出液和濾瀝中會帶出一部分氮磷以及一些重金屬和有害化學物質，這些都會污染土地、河川、湖泊和地下水。長時間堆放，污泥會進行消化，產生沼氣，污染大氣。污泥及其滲出液和濾瀝所含的有害物質會改變土質和土壤結構，影響土壤中微生物的活動，有礙植物根系生長，或在植物機體內積蓄。污泥作為世界性處理難題，一直未到有效處理，福航環保作為國內新能源污泥處理行業領軍企業，為國內市政、造紙、化工、冶金等行業提供專業化、一站式解決方案。公司自成立以來，一直致力于研究最新最先進的新能源污泥處理處置技術，形成了以太陽能與工業余熱綜合利用技術、智能高溫好氧發酵技術和污泥干化一體機技術為代表的多項污泥處理處置技術。目前這些技術已形成覆蓋全國的產業鏈，持續保持新能源污泥處理第一品牌的優勢地位。
太陽能是永久免費的自然資源，工業余熱像電廠熱水，需要冷卻塔降溫，熱量被無端的浪費；焚燒過程產生的高溫煙氣，需要冷卻塔降溫，同樣熱量被浪費掉。在工業余熱可接入的地方可以采用太陽能與工業余熱綜合利用對污泥進行干化，該技術是在太陽能干化污泥的基礎上，通過開發工業余熱，熱水、蒸汽、煙氣等廢熱共同加速污泥內水分的蒸發，在減少能源浪費的同時，還能實現資源的更大價值的利用。該技術以運行成本低、操作簡單、污泥含水率低、維護保養容易等特點，得到市場的廣泛認可。
好氧堆肥是實現有機廢棄物穩定化、減量化及土地利用的重要方法。通過高溫好氧堆肥可將有機廢物轉化為穩定的腐殖土，作為肥料、土壤改良材料進行土地利用，不僅可以利用土壤的自凈能力對有機廢棄物進一步無害化處理，而且發酵后物料中的有效成分還可以改善土壤結構，回收利用有機質，促進植物生長，是一種較好的土壤改良劑。智能高溫好氧發酵設備是一個密封發酵的設備，可實現有機廢棄物的高溫好氧堆肥，物料升溫速度快，可實現連續的進料、出料、出料的穩定化和腐熟度指標均達標。
低溫干化是新型污泥干化處理技術，以其占地面積小，不受外界溫度和濕度因素干擾，無廢氣排放等優勢，應用前景非常好。該工藝技術采用密閉熱泵烘干除濕技術，可直接處理含水率80%的污泥，不產生任何廢熱、廢氣，熱泵烘干高效節能，同時結合自動化控制技術，可充分實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化處理，處理后的污泥含水率可低至10%-20%。
關鍵詞：污泥；干化；太陽能；好氧發酵；低溫干化；
交流電話：400-0534-995
1概述
1.1新能源污泥處理處置技術介紹
1.1.1太陽能與工業余熱綜合利用是利用太陽能與工業余熱為熱源，對污泥進行低溫干化。該工藝主要利用太陽能為主要熱源，并開發利用工業余熱、廢熱，對污泥進行干化。該工藝借助傳統太陽能溫室技術，結合自動化遠程控制技術，實現對污泥的干化處理。該污泥處理工藝是一種創新的處理技術，可實現對污泥的無害化、減量化、資源化及穩定化處理。
1.1.2智能高溫好氧發酵設備是專業處理生活污泥、餐廚垃圾和畜禽糞便等有機廢棄物的一體化成套，該設備是將市政污泥與發酵菌、生物質混合后，利用微生物的活性，對市政污泥內有機質進行分解、腐熟，發酵后的產物用于制作有機肥，從而實現污泥的資源化利用。智能高溫好氧發酵設備解決了傳統有機廢棄物好氧堆肥存在的占地面積大、臭味無法完全控制、工作環境差、無法連續生產的問題；在技術參數上更加合理實用，在自動控制技術、翻料結構形式、液壓驅動技術等方面具有更高的可靠性和先進性，整機的性能穩定可靠，達到國際先進水平。該設備在國內多地已投放使用，處理效果非常好，收到較好的市場反響。
1.1.3污泥干化一體機是對污泥進行低溫干化處理的新型設備，該設備利用熱泵烘干除濕技術為污泥干化提供能量，同時帶走污泥中的水分，熱泵烘干高效節能，同時結合自動化控制技術，可充分實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化處理，處理后的污泥可用于電廠焚燒，制作建筑材料等。
1.2新能源污泥處理處置技術優勢
1.2.1太陽能與工業余熱綜合利用技術與傳統的熱干化處理工藝相比，其主要優點是：
1、耗能低，運營管理費用低，蒸發1噸水耗電量僅為20-100kW·h，而傳統的熱干化技術需耗電量為800-1060 kW·h；
2、系統自動化程度高、操作維護簡單、使用壽命長；
3、系統運行穩定安全，灰塵產生量小；
4、整個干化過程始終為低溫干化，不產生二噁英等有害氣體；
5、系統運行透明度高，封閉性好，無二次污染；
6、利用可再生能源太陽能為主要能源，工業余熱為輔助熱源滿足可持續發展的要求。
1.2.2智能高溫好氧發酵技術與傳統堆肥技術相比優點：
1、設備占地：該設備機械化、集成化程度高，充分利用空間，占地面積小，單臺設備占地面積不到50㎡，有效的解決了傳統工藝占地面積大的問題；
2、自動化程序控制：設備自動化程度高，一人操控即可完成整個發酵處理過程，避免了人與物料的直接接觸，工作環境得到有效改善；
3、發酵系統：設備主體采用保溫設計，配置電輔加熱，持續高溫送氧，實現有機廢棄物高溫快速發酵，保證低溫環境下迅速達到發酵條件，確保低溫環境下連續生產；通風攪拌協同作用，發酵后的物料含水率低，物料成粉，可直接作有機肥；
4、臭氣處理裝置：設備配有生物除臭裝置，發酵過程中所產生的臭氣通過集中收集處理，實現氣體的達標排放，不會對周圍環境產生二次污染。傳統堆肥發酵過程產生的臭氣不能得到有效的處理，嚴重影響了周圍居民的生活；
5、出料產物：處理后的有機廢棄物可用于土壤改良、園林綠化，也可用于加工有機肥，實現資源化利用；
6、該工藝符合國家綠色經濟生態化、循環經濟資源化、科學發展、節能減排等產業政策；
1.2.3污泥低溫干化工藝與傳統的熱干化處理工藝相比，其主要優點是：1、系統自動化程度高、PLC自動優化運行，操作簡單；
2、設備采用高效熱回收技術，密閉循環利用，運行成本低；
3、采用密閉式低溫干化工藝，安全可靠，處理過程無廢氣產生；
4、分層布置、占地面積小，安裝簡單無需配套土建工程；
5、整機采用不銹鋼等防腐材料，使用壽命高，試用于多種污泥處理；
6、采用復合式換熱系統，整機組效率較傳統熱泵烘干系統提高20%以上。
1.3新能源污泥處理處置技術工藝組成
1.3.1太陽能與工業余熱技術工藝組成：
1、濕污泥輸送系統
2、主動式太陽能溫室系統
3、余熱供熱及地面加熱系統
4、全自動翻拋布料系統
5、干料收集輸送系統
6、等離子除臭系統
7、自動化遠程控制系統
1.3.2智能高溫好氧發酵設備組成：
1、濕污泥輸送系統
2、攪拌系統
3、自動通風系統
4、出料系統
5、液壓驅動系統
6、生物除臭系統
7、自動化控制系統
1.3.3污泥干化一體機設備組成：
1、濕污泥輸送系統
2、攪拌成型系統
3、熱泵烘干除濕系統
4、網帶傳動系統
5、干料收集輸送系統
6、自動化控制系統
2新能源污泥處理處置技術工藝流程
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2.1.1太陽能與工業余熱綜合利用工藝流程圖
圖1 太陽能與工業余熱綜合利用污泥干化工藝流程圖
2.1.2智能高溫好氧發酵工藝流程
圖2智能高溫好氧發酵設備工藝流程圖
2.1.3污泥低溫干化工藝流程
圖3污泥低溫干化工藝流程圖
2.2.1太陽能與工業余熱工藝流程說明
濕污泥→濕污泥輸送系統→主動式太陽能溫室系統→全自動攤鋪布料機→余熱供熱及地面加熱系統→干料收集系統→干物料外運。
（1）濕污泥輸送部分主要由濕污泥料倉及污泥輸送皮帶系統組成，污泥通過螺旋輸送機、斜皮帶機、布料皮帶輸送機和犁式卸料器將污泥均勻輸送至各攤鋪布料機的中轉料倉。
（2）主動式太陽能溫室系統由溫室主體、冷凝水收集、頂通風、氣象站組成。溫室為四頂尖主動式太陽能溫室，主骨架、各構件及連接件均為熱鍍鋅材料，頂部及四周覆蓋8mm厚陽光板，透光率≥80%，密封件采用專用鋁型材和橡膠密封條，頂通風為中間兩個尖頂采用蝶型開窗方式。
（3）全自動攤鋪布料機系統由物料攤鋪機、螺旋喂料機、刮板換向系統、物料翻拋系統、濕料強通風系統組成，其原理是通過螺旋喂料機控制物料均勻下料，通過刮板使物料逐漸向一側移動，將物料均勻得攤鋪到干化平臺上；通過翻拋系統不斷翻新物料上表面，濕料強通風系統增大污泥表面的空氣流動，從而不斷提高濕物料干化速度。
（4）余熱供熱及地面加熱部分由工業余熱供熱、熱源輸送管路、地面加熱管道組成。工業余熱可根據實際熱源進行確定，熱源輸送管路、地面加熱管道是實現熱源的傳輸和散發，熱源在平臺下方加熱管道內流動，通過熱傳導為平臺上方攤鋪的污泥干化提供能量，增加水分蒸發速率，以熱水為例，熱水由熱水循環水泵輸送至污泥干化平臺，平臺由鋼制散熱器鋪設而成，鋼制散熱器縱橫交叉布置，熱源交叉流動，使得污泥獲得均勻的熱量，從而加速水分的蒸發。
（5）干料收集輸送系統是由室內干料收集皮帶機、干料集中收集皮帶機和干料輸送斜皮帶機組成，通過皮帶機將處理后的污泥集中收集裝車，以便后續使用。
（6）自動化遠程控制系統采用組態王+PLC的基本控制方式，操作人員可通過現場監控攝像頭實時掌握現場情況，實現了上料—攤鋪布料—干料收集全自動化作業。一人操控即可實現整個污泥干化生產過程，降低干化生產人力投入。
（7）等離子除臭系統，干化過程產生的臭氣經過等離子除臭系統一系列氧化、還原反應，產生二氧化碳、水等無害物質，實現氣體達標排放。
2.2.2智能高溫好氧發酵工藝流程說明
將有機廢棄物與回流料、生物質按照一定比例混合達到堆肥所需的條件。混合物料經輸送機械直接輸送至立體好氧發酵倉料斗，自動提升至發酵倉內。發酵過程開始后，在送風機提供氧氣的條件下，好氧微生物迅速增殖，物料溫度迅速升高，2-3天進入高溫期。在此階段內有機物被分解，水分減少，50℃以上可維持5-7天，最高溫度可達80℃，可有效殺滅病原菌和雜草種子，從而實現物料的無害化和穩定化。一次發酵過程持續7-9天，整個發酵過程高溫期結束后，內部勻翻裝置對物料進行勻翻，使整個空間物料進一步混勻，提高產品質量。發酵處理后的有機廢棄物其中一部分作為回流物料回到發酵系統前與新進物料混合，大部分經過包裝后作為有機肥料出售。系統所產生的臭氣經過收集系統進入除臭裝置，消除了二次污染。
2.2.3污泥干化一體機工藝流程說明
污泥通過皮帶輸送機輸送進入污泥干化一體機濕泥料口，通過設備自帶的攪拌機和成型機將污泥切成條狀，依靠重力落入緩慢行走的網帶上，熱干風由網帶底部以較快速度上升，與污泥接觸的過程中將污泥干化，濕空氣則進入除濕熱泵系統，通過降溫的方式使得濕空氣溫度低于露點，水汽得以冷凝并排出系統至廠區污水管道，通過泠凝器使得“脫水”后的空氣升溫變為熱干空氣，送入網帶干化系統繼續干化污泥，全過程中空氣循環利用，故無尾氣產生。該系統可將污泥含水率降低至35%，干化后污泥采用全密閉式螺旋輸送機輸送出干化系統，通過接車、轉運，進行后續焚燒利用；
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4新能源污泥處理處置技術設備圖示
圖4太陽能與工業余熱利用系統設備
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圖5智能高溫好氧發酵設備
圖6污泥干化一體機設備
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5結束語
隨著科技的發展，太陽能作為可再生清潔能源越來越成為人們開發和利用的重要資源，工業的余熱被排放到大氣中，造成環境嚴重負擔。將工業余熱資源重復利用，即解決了單一熱源受限的問題，同時也減輕了資源的浪費和對環境的壓力。太陽能與工業余熱綜合利用污泥干化技術開發和利用太陽能與工業余熱資源，運行成本低、安全可靠、工藝運行穩定、自動化程度高、維護成本低等特點使其具有較大的推廣應用價值。
近年來我國出臺的相關產業政策明確指出，要加強對污泥、畜禽糞便、廚余垃圾等有機廢棄物的處理力度，明確要對新建污水處理廠、養殖企業等都要有后續處理設施，同時要求有機廢棄物處理要以資源化為主導，實現變廢為寶的綜合利用。智能高溫好氧發酵設備作為有機廢棄物處理的先進設備，在無害化、穩定化和資源化處置等方面占有較大的優勢，目前在行業內已得到推廣使用，收到良好的效果，未來應用前景非常廣闊。
污泥干化一體機以其節能、占地小、干化效率高等優勢，特別適合中小企業的污水處理廠，在原有脫水設施附近增加，無需土建工程，投資少回本快，未來應用前景廣闊。
福航環保將已改善環境為己任，堅持科技創新，引領產業變革，研發最實用最先進的污泥處理處置技術，為人類碧水藍天工程貢獻力量。
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