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城鎮(zhèn)污水處理廠污泥堆肥處理技術(shù)及工程實(shí)踐(編輯修改稿)

2024-12-16 16:11 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 保生物科技有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。這一項(xiàng)目污泥處理量 30m3/d,輔料選用菇渣和稻殼,采用陽光棚發(fā)酵槽堆肥工藝,發(fā)酵槽使用攪拌式翻堆機(jī)。為提高污泥堆肥的肥效和商品性,提高經(jīng)濟(jì)效益,配合建有加工制肥生產(chǎn)線 1 條,可年產(chǎn)有機(jī) — 無機(jī)復(fù)混肥 1 萬噸。產(chǎn)品為 NPK 總養(yǎng)分 15~ 20%的系列有機(jī) — 無機(jī)復(fù)混肥,主要用于小麥、水稻、油菜等大田作物,苗圃、草坪等園林綠 化。 利用污泥生產(chǎn)高效有機(jī)復(fù)合肥技術(shù)及裝置 20200728 09:28 沃土黑桃 K的主要技術(shù)包括:生物高氮源發(fā)酵技術(shù)、污泥沉淀池天然脫水劑成比例置換聚丙烯酰胺技術(shù)、重金屬鈍化技術(shù)、 VT 菌噴涂接種技術(shù)、熱噴造粒技術(shù)等。其具體生產(chǎn)工藝在客戶需要時(shí)可作進(jìn)一步說明。 生產(chǎn)流程示意如下: 利用城市生活污水污泥生產(chǎn)復(fù)合肥料,直觀認(rèn)為 污泥養(yǎng)分高,特別是有機(jī)質(zhì)含量高達(dá) 40%以上。經(jīng)干燥粉碎或堆積發(fā)酵處理后,按養(yǎng)分要求配比添加化肥,攪拌后冷擠壓制粒。這套工藝應(yīng)用范圍很廣,其致命缺陷是忽視了消化污泥的不溶解性以及由此造成的高養(yǎng)分難以釋放。污泥是由微細(xì)顆粒組成,水份低于30%后就會(huì)自然硬化,加之聚丙烯酰胺絮凝劑的包復(fù)作用,使得污泥溶解度很差,施入土壤無異于摻沙,不僅無益,反而有害;對(duì)于厭氧消化污泥來講,厭氧發(fā)酵→ 好氧環(huán)境 → 雜菌感染,這是導(dǎo)致污泥肥料施入土壤后霉變的要原因。 污泥處理的關(guān)鍵技術(shù)是軟化工藝。采用物理的、生物的方式綜合加工,實(shí)踐證 明是有效的。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)角度分析,污泥加工成本受到市場(chǎng)與污泥最小成本的雙重制約,單一的技術(shù)工藝是無法滿足這一條件的。根據(jù)國內(nèi)外污泥處理技術(shù)文獻(xiàn)看,或者是處理技術(shù)過于簡(jiǎn)單,例如烘干工藝,無法達(dá)到釋放養(yǎng)分要求;或者是處理技術(shù)成本過高,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力差 山西沃土的污泥資源化利用方案為:取消污泥消化系統(tǒng),以污泥好氧發(fā)酵替代厭氧消化處理。即保留污泥濃縮池、貯泥池、脫水機(jī)房等設(shè)施,不再建設(shè)消化池、污泥分配塔、沼氣柜和沼氣鍋爐房等設(shè)施,代之以太陽能濃縮發(fā)酵裝置和沃土肥料自動(dòng)化生產(chǎn)線。剩余污泥經(jīng)濃縮池、貯泥 池至脫水機(jī)房,脫水后送至預(yù)處理工段,加入膨脹材料和重金屬鈍化材料并接入 VT 菌,經(jīng)太陽能濃縮發(fā)酵槽發(fā)酵脫水后進(jìn)入后續(xù)制肥工藝。 該方案的主要技術(shù)包括:生物高氮源發(fā)酵技術(shù)、 天然脫水劑成比例置換高分子絮凝劑(聚丙烯酰胺)技術(shù)、重金屬鈍化技術(shù) 、 VT 菌二次接種技術(shù)、熱噴造粒技術(shù)等。 生物高氮源發(fā)酵技術(shù)成功地解決了高氨環(huán)境下的微生物活性難題,是山西沃土的核心技術(shù)之一。天然脫水劑成比例置換高分子絮凝劑技術(shù)是山西沃土獨(dú)立開發(fā)的用于污泥利用的專項(xiàng)技術(shù);用天然脫水劑部分替代聚丙烯酰胺(約為1/3~ 1/2),變絮凝為半絮 凝,以緩解城市污水污泥在絮凝過程中形成的不溶解缺陷,減少聚丙烯酰胺的毒性作用;同時(shí),使用該項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)可使污水處理廠每年節(jié)省藥劑費(fèi)約 1/3。加入膨脹材料和重金屬鈍化材料是為了進(jìn)一步降低聚丙烯酰胺的不溶解性和重金屬活性。接入沃土 VT菌,利用堆積發(fā)酵工藝,進(jìn)一步軟化污泥,增加腐殖質(zhì)。最后經(jīng)高溫、高壓熱噴膨化造粒,再二次接菌,完成三維復(fù)合。城市污水污泥經(jīng)以上工藝處理后,其中的病原菌消失、有機(jī)物腐殖質(zhì)化、重金屬穩(wěn)定化,植物可利用形態(tài)養(yǎng)分增加,其 C/ N 比、物理性狀、無毒化程度、溶解度、養(yǎng)分平衡等都得到了很大改善;接入的 有益微生物菌群( VT 菌)可進(jìn)一步活化平衡養(yǎng)分,利用微生物的自然繁殖實(shí)現(xiàn)植物對(duì)養(yǎng)分的同步吸收。其氮、磷、鉀總養(yǎng)分大于 10%,有機(jī)質(zhì)含量大于 50%,重金屬含量低于農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和陜西省土肥所試驗(yàn)、試種對(duì)比證實(shí),其綜合肥效大大優(yōu)于農(nóng)家肥和等養(yǎng)分化肥,是一種高效、優(yōu)質(zhì)、安全的生態(tài)環(huán)保型肥料。 發(fā)酵槽中污泥的反應(yīng)時(shí)間為 3~ 5d,堆溫可以在 60℃ 以上保持 3d,有效殺滅病原微生物和蛔蟲卵。通過滾動(dòng)翻堆和鼓風(fēng)可以高效地去除水分,使出料達(dá)到后續(xù)制肥工藝的要求。在對(duì)污泥進(jìn)行無害化處理的同時(shí),又大幅度降低了污泥含水 率,是一種高效的污泥預(yù)處理裝置,可廣泛用于各種(城市)污水處理廠的剩余污泥的處置。 3 主要設(shè)備 沃土肥料自動(dòng)化生產(chǎn)線是山西沃土自主開發(fā)的有機(jī)肥生產(chǎn)成套設(shè)備,該工程方案具有較強(qiáng)的科學(xué)性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。所選主機(jī)均屬國內(nèi)最先進(jìn)設(shè)備,同時(shí)可降低加工成本和維修費(fèi)用。熱噴機(jī)、混合機(jī)、成型機(jī)等設(shè)備以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備均以可靠性和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合為原則確定。 該工藝主要由原料太陽能濃縮發(fā)酵工段、輔料接收工段、烘干粉碎工段、配料混合工段、造粒篩分工段、干燥冷卻工段、成品包裝工段等組成。 ( 1)概述 該 肥料加工成套設(shè)備主要是通過熱噴加工技術(shù)生產(chǎn)三維復(fù)合肥。加工工藝流程圖略。 ( 2)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 生產(chǎn)能力: 12020 t/ a( / h),一年按 320 天,每天 16 小時(shí)計(jì)算。裝機(jī)容量: 273KW,主車間占地面積: 884m2。 ( 3)成套設(shè)備組成 成套設(shè)備主要由原料發(fā)酵系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、熱噴系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、噴菌、撲粉、整粒系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、計(jì)量包裝系統(tǒng)等組成。 5 沃土肥料田間施用效果 為了檢驗(yàn)沃土黑桃 K的屬性、增產(chǎn)效應(yīng)及作物品質(zhì)影響程度,并為產(chǎn)品推廣提供試驗(yàn)示范基地, 2020 年在葡萄、棉花、辣椒、草坪、月季上開展了大田試驗(yàn)。僅以葡萄和棉花為例說明。 黑桃 K在葡萄上的施肥效果 ( 1)試驗(yàn)地點(diǎn):陜西省扶風(fēng)縣絳帳鎮(zhèn)新集村 ( 2)試驗(yàn)處理:供試葡萄園已種植 12年,掛果 10 年,品種為巨蜂,有灌溉條件,栽培密度 750 株/畝,試驗(yàn)地面積 畝,歷年產(chǎn)量 2020~ 3500 Kg/畝,管理技術(shù)和產(chǎn)量水平在當(dāng)?shù)貙僦械人?。共設(shè) 5 個(gè)處理,為重復(fù)三次,每小區(qū) 20 株 , 肥料穴狀溝施,各個(gè)處理純 氮磷鉀養(yǎng)分用量相同。 ( 3)試驗(yàn)結(jié)果:見表 2。 沃土黑桃 K有機(jī)肥在葡萄上試驗(yàn)初步結(jié)果表明 ,與等量 NPK 的化肥和農(nóng)民習(xí)慣施肥相比較,能一定不同程度的提高了葡萄的品質(zhì),表現(xiàn)為葡萄 Vc 含量、還原糖、可溶性固形物含量均有不同程度提高,總酸度降低,口感更好。硝酸鹽含量降低,有利于消費(fèi)者身體健康,因此品質(zhì)提高了。且成熟期提前 3~ 7 天,提高商品價(jià)值。 黑桃 K在棉花上的施肥效果 ( 1)試驗(yàn)地點(diǎn):陜西省扶風(fēng)縣建和鄉(xiāng)周家村。 ( 2)試驗(yàn)處理:直播種植 ,密度 2500 株/畝,小區(qū)面積 30m2,五個(gè)處理各 三次重復(fù),除農(nóng)民習(xí)慣施肥外各處理 N、 P2O K2O 含量一致,均為純 N20kg/畝、純 P2O510kg/畝、純 K2O20kg/畝。 ( 3)試驗(yàn)結(jié)果:見表 3。 由上表可見,無論蕾期還是花鈴期,沃土黑桃 K對(duì)棉花株高的影響效果都與等量 NPK 化肥相當(dāng),但明顯優(yōu)于農(nóng)民習(xí)慣施肥。而隨著棉花生長(zhǎng),到花鈴期,從分枝數(shù)和棉桃數(shù)來看,沃土黑桃 K的效果總體上優(yōu)于 NPK化肥和農(nóng)民習(xí)慣施肥。 6 污泥中重金屬的危害及控制 污泥中的重金屬一直是污泥利用中的一大障礙,為此世界各國均針對(duì)此開展了大量研究及政策制定。污泥中涉及到 的重金屬主要有 7種,分別為:銅、鉛、鋅、汞、砷、鎘、鉻。主要國家污泥農(nóng)用的重金屬控制標(biāo)準(zhǔn)見下表,反映出中國國內(nèi)的重金屬控制標(biāo)準(zhǔn)均高于許多其它國家。 統(tǒng)計(jì)近年來我國主要城市污泥中的重金屬含量發(fā)現(xiàn),除了鋅元素普遍超標(biāo)以外,其它所有重金屬指標(biāo)均遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。而鋅含量出主要與國內(nèi)污水管道采用鍍鋅管有直接聯(lián)系。 山西太原楊家堡污水處理廠作為山西沃土的示范廠,其污泥重金屬含量也表現(xiàn)出相同規(guī)律(表 6),即只有鋅超標(biāo)的情形。 另外從北京高碑店污水處理廠近 20年來的縱向變化(表 7),我們也看出污泥中重金屬下降的 趨勢(shì),而且下降趨勢(shì)十分明顯。 污泥中重金屬下降的原因主要有以下幾點(diǎn): ( 1)國家環(huán)境保護(hù)政策的逐步深入和落實(shí),一些有污染的工業(yè)自身必須建立污水處理設(shè)施,以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),另外一些高污染的企業(yè)則向農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū)擴(kuò)散; ( 2)城市工業(yè)污水比例下降,而生活污水比例則隨之上升; ( 3)一些污水處理廠一開始就面向生活污水來源,沒有工業(yè)污水介入。 然而重金屬的危害畢竟是長(zhǎng)期的、潛在的,如果不給以足夠的重視,勢(shì)必造成嚴(yán)重的二次污染。污泥重金屬的全面解決方案有賴于如下幾點(diǎn)的逐步認(rèn)識(shí)和落實(shí): ( 1)制定 污泥農(nóng)用的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn),包括針對(duì)不同土壤、作物的單季施用量、使用時(shí)間以及不同重金屬元素的負(fù)荷; ( 2)建立污泥農(nóng)用的監(jiān)督監(jiān)測(cè)機(jī)制; ( 3)鼓勵(lì)開發(fā)適合污泥特點(diǎn)的堆肥技術(shù)及裝置; ( 4)鼓勵(lì)開發(fā)污泥復(fù)合肥,大大減少污泥直接施用量,增強(qiáng)土壤自然稀釋能力; ( 5)鼓勵(lì)開發(fā)成本低、效果明顯的重金屬鈍化及吸附技術(shù)。 7 投資與效益分析 以日處理 15萬噸污水的中型污水處理廠為例,每天處理含水率為 50%污泥 40m3,年產(chǎn)沃土肥料及營(yíng)養(yǎng)土 2 萬噸。其中沃土黑桃 K 12020t,沃土高效營(yíng)養(yǎng)土 8000t。 根據(jù)可研報(bào)告分析,該項(xiàng)目總投資 萬元,其中固定資產(chǎn)投資為 萬元,流動(dòng)資金投資 萬元。 該項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后,正常年銷售收入 萬元,總成本費(fèi)用估算為 萬元,年利潤(rùn) 萬元。 以上計(jì)算未包括采用山西沃土方案而節(jié)省污水處理廠污泥的處理處置建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本。其中與消化污泥工藝建設(shè)投資相比,工程費(fèi)用節(jié)余 1000 萬元,泥系運(yùn)營(yíng)費(fèi)用節(jié)省 450 萬元/年,污泥填埋處置費(fèi)用 80 萬元/年。共計(jì)降低成本 1530 萬元。 一、基本原理 山西沃土采用一套污泥 處理處置利用的新工藝和新方法,基本依據(jù)生物發(fā)酵、復(fù)合營(yíng)養(yǎng)及土壤健康的理論及原理。具體過程包括:第一步通過污泥軟化技術(shù),變完全絮凝為半絮凝,緩解城市生活污水污泥在絮凝過程中形成的不溶解缺陷;第二步利用堆積發(fā)酵工藝,加人磷酸溶解性材料和重金屬鈍化材料,接入沃土搏力(起爆劑)、 VT 菌,進(jìn)一步軟化污泥,釋放有效養(yǎng)分;第三步經(jīng)高溫、高壓熱噴膨化造粒,二次接菌,達(dá)到有機(jī)-無機(jī)-微生物三維復(fù)合。 二、技術(shù)關(guān)鍵 包括生物高氮源發(fā)酵技術(shù)、高效微生物菌劑制備及馴化技術(shù)、天然脫水劑成比例置換聚丙烯酰胺技術(shù)、磷 酸中和軟化與重金屬鈍化技術(shù)、 VT 菌噴涂接種技術(shù)、熱噴造粒技術(shù)等 污泥堆肥腐熟度檢測(cè)評(píng)價(jià) 20200807 09:13 污泥堆肥產(chǎn)品必須腐熟,若腐熟不完全就施于農(nóng)田則易造成根部缺氧腐爛,并釋放出有毒物質(zhì),且增加土壤中某些重金屬離子的溶解性。當(dāng)前國內(nèi)深圳、無錫等地已建立了幾家污泥堆肥廠,因此建立污泥堆肥腐熟度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)既是保證農(nóng)田安全使用的需要,也是堆肥工藝改進(jìn)、產(chǎn)品市場(chǎng)化的客觀要求。 1 單項(xiàng)檢測(cè)參數(shù) 同濟(jì)大學(xué)李國建探討了堆肥過程中耗氧速率的基金頃目:上海市科學(xué)技術(shù)發(fā)晨基金重點(diǎn)項(xiàng)目測(cè)定,指出用 耗氧速率容易區(qū)分開一次發(fā)酵期和二次發(fā)酵期,將其作為腐熟度指標(biāo)具有定量化的優(yōu)點(diǎn)。堆肥腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)分為三類:物理學(xué)指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和生物學(xué)指標(biāo)。物理學(xué)指標(biāo)包括溫度、氣味、顏色;化學(xué)指標(biāo)包括化學(xué)需氧量、揮發(fā)性固體含量、易降解有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)物質(zhì)的變化、 C/ N 等;生物學(xué)指標(biāo)包括微生物活性測(cè)試和發(fā)芽試驗(yàn)。物理學(xué)指標(biāo)易于定性描述堆肥過程所處的狀態(tài),因此可作為試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)判斷,但用作評(píng)價(jià)則缺乏可比性,因此尋找合適的化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)腐熟度是眾多研究者所努力的方向之一,這方面的研究比較廣泛深入。同時(shí)為了檢驗(yàn)堆肥對(duì)植物的毒性,常用堆料 中微生物活性的變化及對(duì)植物生長(zhǎng)的影響來評(píng)價(jià)堆肥腐熟度,這就是所謂的生物學(xué)指標(biāo)。 國外關(guān)于腐熟度的檢測(cè)有一些商業(yè)檢測(cè)方法,比較著名的有 Solvita 測(cè)試法、Dewar 自熱測(cè)試法。 Solvita 測(cè)試法:該測(cè)試法由美國 Woods End 研究實(shí)驗(yàn)室提出并申請(qǐng)了專利,已廣泛應(yīng)用了二十幾年,有十三個(gè)國家采用了該方法,瑞典、丹麥、西班牙、挪威已經(jīng)將該方法作為官方測(cè)試方法 [2]。該測(cè)試方法以現(xiàn)代凝膠技術(shù)為基礎(chǔ),操作簡(jiǎn)易、快速,可在 4h 內(nèi)得出結(jié)論。將樣品放入密閉小杯中并防入一個(gè)信號(hào)器,該信號(hào)器能反映 CO2 的存在 (通過顏色),對(duì)照顏色表可得出結(jié)論,顏色對(duì)照表從 1(生堆料)到 8(腐熟堆肥)變化,讀數(shù)越大則腐熟程度越好。 Dewar 自熱測(cè)試法:基于最初歐洲的自熱測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方法,由 Woods End 實(shí)驗(yàn)室總結(jié)整理。先調(diào)節(jié)測(cè)試樣品的水分,然后插入一支溫度計(jì),溫度計(jì)距瓶底大約5cm。樣品放入一個(gè)絕熱真空瓶中,這樣置于室溫至少 5d,但不超過 10d,并測(cè)試每天的最高溫度,其結(jié)果即為腐熟過程的最高升溫。該方法的缺點(diǎn)是測(cè)試結(jié)果只能區(qū)分腐熟和不腐熟,時(shí)間較長(zhǎng),但比較直觀,具有很強(qiáng)的操作性。測(cè)試結(jié)果分為 IV 五個(gè)等級(jí)來評(píng)價(jià)。 此外 還有其他測(cè)試方法,例如 CO2 探管測(cè)試法等。 2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo) 由于單項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)污泥堆肥腐熟度,所以必須選擇幾項(xiàng)適當(dāng)合理的測(cè)試參數(shù)綜合評(píng)價(jià)污泥堆肥腐熟指標(biāo)。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)李國學(xué)提出用化學(xué)和生物學(xué)參數(shù)相結(jié)合來評(píng)價(jià)堆肥腐熟度; Frost Donna Iannotti、 L Wu 等認(rèn)為腐熟度的檢測(cè)應(yīng)該包括腐熟程度的檢測(cè)和穩(wěn)定程度的檢測(cè),腐熟程度的檢測(cè)主要側(cè)重于堆肥產(chǎn)品后續(xù)使用對(duì)植物的影響,如水芹植物毒性 有機(jī)肥、生物有機(jī)肥、生物肥的區(qū)別 20200807 09:32 一、按照農(nóng)
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