利用堆肥技術處理石化污泥
摘要 : 剩余污泥是污水處理的副產品，對剩余污泥進行濃縮、消化、脫水等技術相對成熟，已開發出新鮮剩余污泥不經濃縮、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十分復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。短時間內尚無大礙，但長此以往，必將污染周圍環境。因此，必須將脫水污泥進一步處理，使之減容、穩定和無害化，然后再做最終處理，進而實現減少污染和合理利用資源的雙重目的。
關鍵詞 : 堆肥技術,處理石化污泥,時間
1.前言
剩余污泥是污水處理的副產品，對剩余污泥進行濃縮、消化、脫水等技術相對成熟，也已開發出新鮮剩余污泥不經濃縮、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十分復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。短時間內尚無大礙，但長此以往，必將污染周圍環境。因此，必須將脫水污泥進一步處理，使之減容、穩定和無害化，然后再做最終處理，進而實現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行了大量的研究和實踐工作，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責處理公司化纖口生產和生活廢水，污水中主要污染物是乙二醇、乙酸、苯系有機物等。經過空氣曝氣和純氧曝氣兩極活性污泥法處理后，水中有機物大部分被微生物分解吸收轉化為活性污泥，過量的活性污泥以剩余污泥形式排出，經帶式壓濾機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性固體含量高、氮磷鉀營養成分齊全、重金屬及有毒有害有機物含量較低等特點(見表1)。因此，只要處理得當，完全可以實現穩定化、無害化和資源化。
表1 脫水污泥的基本分析數據
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（1）有機物含量高，難以消化分解
由于污水處理場來水以工業廢水為主，其中泥沙等無機質含量較少，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，有機質含量將近50%。污泥中的有機物以膠狀形式存在，這樣的污泥性質穩定，不易分解。前幾年使用干化場處理剩余污泥時，經過一年的風吹日曬，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，只能運到垃圾場或綠化帶散堆，靠更長時間的天然作用消化分解。
（2）肥效好
1993年以前，我廠不是采用機械脫水，而是將剩余污泥直接排至干化場，依靠滲漏及風吹日曬的作用進行干化處理。看到干化場四周的樹木雜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，就在植樹坑內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，放在花盆內養殖花卉，由于陳年干化污泥土透水性好、腐殖質含量高、營養全面，再加上土質偏微酸性，使得這些花卉生長狀況良好。
（3）重金屬含量低
由于工業生產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田肥料，在較長時間內不會對土壤和農作物產生不良影響。
（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有一定好處。
3.污泥堆肥試驗
3.1中試
1990年，進行了好氧堆肥的中試，采用靜態自然通風的方法。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至65%左右后，堆成高度約1m的梯形堆，堆下設縱橫雙向溝以便通風和排瀝水。堆肥3天后，堆體內部溫度最高可接近60℃，并能維持2天左右，隨后慢慢降到常溫。整個堆肥周期20天，成品外觀松散，基本達到腐熟程度，無明顯臭味。
3.2生產性試驗
1995年成立“脫水污泥堆肥生產性試驗”技術攻關研究課題，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，我們進行了六次堆肥過程，摸索到了堆肥過程的關鍵控制參數，生產肥料約40m3。分別送往天津人民公園、天津花圃、天津開發區綠化帶等地進行肥效試驗，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，堆肥中養分含量大大高于農家肥，是一種很好的肥料資源（具體分析數據見表2）。大腸菌群和細菌總數均明顯降低了4個數量級，蛔蟲卵降低了近2個數量級，大腸菌值和蛔蟲卵死亡率均達到我國《糞便無害化衛生標準》規定的標準值，說明高溫堆肥發酵過程殺死了大部分病原體，達到了污泥無害化目的。污泥堆肥后，物理性狀大為改觀，揮發性固體、有機質含量明顯降低，說明堆肥變得比較穩定了。污泥堆肥后含水率降低近30個百分點，堆肥后體積只有原堆料體積的1/3，即達到了污泥減容的目的。
表2 污泥堆肥前后的基本分析數據
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生產性試驗高溫好氧靜態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，結構示意見圖1。生產性試驗所用壓縮空氣由污水處理系統的離心鼓風機提供，風壓為0.05MPa。二次堆肥倉內的通風道用φ15～25mm的鵝卵石將風道填平后，將堆料直接鋪在倉內。為使一次堆肥倉內通風均勻，在通風道上增設帶孔布氣板，并將布氣板用支墩支起；為防止堆料堵塞布氣孔和保證空氣均勻進入堆，堆料下面鋪墊10cm的疏松填充物，結構。
試驗結果表明，采用強制通氣式靜態堆肥工藝可以成功地對脫水剩余污泥進行堆肥處理，實現污泥的減量化和穩定化、無害化、資源化。在物料的水分調節這一重要環節上，不僅沒有使用成本較高、管理復雜的木屑、桔桿等有機質外加劑，也沒有使用熱電廠粉煤灰，而只是利用回流堆肥產品及其中摻雜的一次投入的塑料泡沫塊。這種方法既能調節水分，又簡化了堆肥工藝，具有很大的實用價值。
生產性試驗表明，生物氧化通氣率范圍在5～20m3/(h.m3堆料)。具體通風量根據堆肥進行的階段和溫度及堆料含水率的變化而定，但總的通風規律遵循高→低→高模式。其間根據具體情況，還可能出現短時間停風及短時間加大風量的操作。通過調節通風量，可使堆體溫度升高到55OC以上、并維持3天以上時間，然后溫度緩慢下降，進入堆料干燥階段。當溫度下降到40OC以下、并維持一兩天后，一次堆肥發酵即告結束，一個周期為15～20天。二次堆肥發酵以溫度上升后再降到常溫并維持一兩天為止，一個周期為20～25天。通過控制堆料的含水率和通風量，同時將厚度為15～20cm的二次堆肥回流物均勻覆蓋于堆體表面充當吸附劑脫出堆肥產生的臭氣，并且管理得當，可以避免出現滲出液、粉塵和惡臭等環境衛生問題。
4.生產裝置建設
2000年，為符合公司聚酯工程建成投產后污水處理規模要擴大的要求，我們在引進德國漢斯琥珀公司的螺壓式脫水機實現對剩余污泥脫水外，還建成了規模為每天20m3的脫水污泥堆肥裝置。
污泥堆肥裝置分堆肥和制肥兩個環節，使用的設備除了上面流程圖中提到的機械外，還有穿叉于各個環節之間的螺旋輸送機和皮帶輸送機等各種配套設備。2001年上半年完成設備安裝工作后，已進行了打通流程的相關工作，初步達到了預期的目的。翻堆機等多種機械設備的投用，不僅大大減輕了操作人員的勞動強度，而且改善了堆肥效果。使用翻堆機后，堆肥過程不再是靜態過程，而變成了一個動態過程，由此可以解決靜態堆肥過程中不可避免地出現局部供氧不足甚至缺氧的缺陷，也可以降低堆肥過程產生臭氣污染的程度。翻堆機還具有將堆肥倉內堆料順序外移的功能，因而可以實現連續生產，提高了空間的利用率。
5.結束語
經過幾年的實踐，對污泥堆肥過程有了一定程度的掌握，相信再經過將現有機械污泥堆肥生產裝置開好的過程，會對污泥堆肥技術的理解有更進一步的提高。
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