利用堆肥技术处理石化污泥.doc

利用堆肥技术处理石化污泥纪 轩（天津石化公司供排水厂）1 前言 剩余污泥是污水处理的副产品，对剩余污泥进行浓缩、消化、脱水等技术相对成熟，我厂也已开发出新鲜剩余污泥不经浓缩、消化而直接脱水的新工艺，但如何寻找脱水污泥的最终出路却是一个十分复杂的和尚未很好解决的问题。1996年以前，我厂新鲜剩余污泥脱水后，被作为绿化肥料堆置在公司绿化带内。短时间内尚无大碍，但长此以往，必将污染周围环境。因此，必须将脱水污泥进一步处理，使之减容、稳定和无害化，然后再做最终处理，进而实现减少污染和合理利用资源的双重目的。近年来，世界各国围绕着如何处理和有效地利用脱水污泥进行了大量的研究和实践工作，迄今采用的污泥处置方式有焚烧、填埋、排海、土地利用等，其中将脱水污泥堆肥处理后再进行土地利用的方法是最值得推荐的方式。2石化污泥特性天津石化公司供排水厂污水处理场负责处理公司化纤口生产和生活废水，污水中主要污染物是乙二醇、乙酸、苯系有机物等。经过空气曝气和纯氧曝气两极活性污泥法处理后，水中有机物大部分被微生物分解吸收转化为活性污泥，过量的活性污泥以剩余污泥形式排出，经带式压滤机挤压后成为脱水污泥，污泥中的自用水和间隙水被去除。天津石化公司供排水厂脱水剩余污泥具有挥发性固体含量高、氮磷钾营养成分齐全、重金属及有毒有害有机物含量较低等特点(见表1)。因此，只要处理得当，完全可以实现稳定化、无害化和资源化。表1 脱水污泥的基本分析数据项目含水率(%)灰分(%)有机质(%)总固体(%)挥发性固体(%)pH油(%)COD(mg/100g)细菌总数(n/kg干泥)含量9028.7248.5117.647.146.441.4278587.8108项目C/N总氮(%)总磷(%)总钾(%)Cu(mg/l)Hgmg/lNimg/lCL-(mg/100g)蛔虫卵(n/kg干泥)含量6.674.910.670.421052.1529.75482.19.8104项目Zn (mg/l)Pb(mg/l)Cdmg/lAsmg/lCr(mg/l)氰mg/l酚mg/l盐分(mg/100g)总大肠菌群(mpn/kg干泥)含量72548.090.5110.9164.800.3973.96813971.9108（1）有机物含量高，难以消化分解由于污水处理场来水以工业废水为主，其中泥沙等无机质含量较少，为去除水中泥沙而建造的曝气沉沙池已闲置多年。剩余污泥脱水后的含水率降到90%左右，有机质含量将近50%。污泥中的有机物以胶状形式存在，这样的污泥性质稳定，不易分解。前几年使用干化场处理剩余污泥时，经过一年的风吹日晒，除了表层污泥干化龟裂为胶状硬皮外，表层下面仍是含水率极高的黑褐色污泥，只能运到垃圾场或绿化带散堆，靠更长时间的天然作用消化分解。（2）肥效好1993年以前，我厂不是采用机械脱水，而是将剩余污泥直接排至干化场，依靠渗漏及风吹日晒的作用进行干化处理。看到干化场四周的树木杂草比污水处理场其它部位生长得更加茁壮，于是在处理场其它部位种植花草树木时，就在植树坑内填埋大量从干化场起出的干污泥。几年后，污水处理场的树木长得干粗枝大叶茂，使之成为一座花园式工厂。平时喜欢莳弄花草的职工也从干化场四周收集一些陈年干化污泥，放在花盆内养殖花卉，由于陈年干化污泥土透水性好、腐殖质含量高、营养全面，再加上土质偏微酸性，使得这些花卉生长状况良好。（3）重金属含量低由于工业生产装置没有使其排水增加重金属离子的工艺，因而脱水污泥中重金属含量很低。这样的污泥或污泥制品用于绿化或农田肥料，在较长时间内不会对土壤和农作物产生不良影响。（4）pH中性偏酸脱水污泥pH值在67之间，即中性偏酸，这样的污泥比较适合用于碱性土壤，对于改善碱性土壤的理化性质有一定好处。3污泥堆肥试验3.1中试1990年，进行了好氧堆肥的中试，采用静态自然通风的方法。先用热电厂粉煤灰和干化场中的湿污泥按比例混合，将混合物的含水率调至65%左右后，堆成高度约1m的梯形堆，堆下设纵横双向沟以便通风和排沥水。堆肥3天后，堆体内部温度最高可接近60，并能维持2天左右，随后慢慢降到常温。整个堆肥周期20天，成品外观松散，基本达到腐熟程度，无明显臭味。3.2生产性试验1995年成立“脱水污泥堆肥生产性试验”技术攻关研究课题，将污水处理场贮泥间的一部分改造成一座长15m，宽3.2m，高1.5m的堆肥仓。从1997年春天开始，我们进行了六次堆肥过程，摸索到了堆肥过程的关键控制参数，生产肥料约40m3。分别送往天津人民公园、天津花圃、天津开发区绿化带等地进行肥效试验，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，堆肥中养分含量大大高于农家肥，是一种很好的肥料资源（具体分析数据见表2）。大肠菌群和细菌总数均明显降低了4个数量级，蛔虫卵降低了近2个数量级，大肠菌值和蛔虫卵死亡率均达到我国粪便无害化卫生标准规定的标准值，说明高温堆肥发酵过程杀死了大部分病原体，达到了污泥无害化目的。污泥堆肥后，物理性状大为改观，挥发性固体、有机质含量明显降低，说明堆肥变得比较稳定了。污泥堆肥后含水率降低近30个百分点，堆肥后体积只有原堆料体积的1/3，即达到了污泥减容的目的。表2 污泥堆肥前后的基本分析数据项目含水率(%)灰分(%)有机质(%)总固体(%)C/N总氮(%)总磷(%)总钾(%)含量污泥堆肥前84.1528.7248.5115.857.354.090.950.60生产性试验堆肥后54.5531.8743.7551.947.253.501.080.38项目挥发性固体(%)总大肠菌群(mpn/kg干泥)细菌总数(n/kg干泥)蛔虫卵(n/kg干泥)含量污泥堆肥前59.11.81086.61089.6104生产性试验堆肥后48.41.31043.61044.2103生产性试验高温好氧静态堆肥仓为列管曝气式，一次堆肥仓长4.2m宽3.2m高1.5m，有效容积为21m3，采用完全封闭式，二次堆肥仓长10.8m宽3.2m高1.5m，采用三边封闭、一边敞开式，结构示意见图1。生产性试验所用压缩空气由污水处理系统的离心鼓风机提供，风压为0.05MPa。二次堆肥仓内的通风道用1525mm的鹅卵石将风道填平后，将堆料直接铺在仓内。为使一次堆肥仓内通风均匀，在通风道上增设带孔布气板，并将布气板用支墩支起；为防止堆料堵塞布气孔和保证空气均匀进入堆，堆料下面铺垫10cm的疏松填充物，结构示意见图2。试验结果表明，采用强制通气式静态堆肥工艺可以成功地对脱水剩余污泥进行堆肥处理，实现污泥的减量化和稳定化、无害化、资源化。在物料的水分调节这一重要环节上，不仅没有使用成本较高、管理复杂的木屑、桔杆等有机质外加剂，也没有使用热电厂粉煤灰，而只是利用回流堆肥产品及其中掺杂的一次投入的塑料泡沫块。这种方法既能调节水分，又简化了堆肥工艺，具有很大的实用价值。生产性试验表明，生物氧化通气率范围在520m3/(h.m3堆料)。具体通风量根据堆肥进行的阶段和温度及堆料含水率的变化而定，但总的通风规律遵循高低高模式。其间根据具体情况，还可能出现短时间停风及短时间加大风量的操作。通过调节通风量，可使堆体温度升高到55OC以上、并维持3天以上时间，然后温度缓慢下降，进入堆料干燥阶段。当温度下降到40OC以下、并维持一两天后，一次堆肥发酵即告结束，一个周期为1520天。二次堆肥发酵以温度上升后再降到常温并维持一两天为止，一个周期为2025天。通过控制堆料的含水率和通风量，同时将厚度为1520cm的二次堆肥回流物均匀覆盖于堆体表面充当吸附剂脱出堆肥产生的臭气，并且管理得当，可以避免出现渗出液、粉尘和恶臭等环境卫生问题。4生产装置建设2000年，为符合公司聚酯工程建成投产后污水处理规模要扩大的要求，我们在引进德国汉斯琥珀公司的螺压式脱水机实现对剩余污泥脱水外，还建成了规模为每天20m3的脱水污泥堆肥装置。堆肥装置工艺流程如下图：污泥堆肥装置分堆肥和制肥两个环节，使用的设备除了上面流程图中提到的机械外，还有穿叉于各个环节之间的螺旋输送机和皮带输送机等各种配套设备。2001年上半年完成设备安装工作后，已进行了打通流程的相关工作，初步达到了预期的目的。翻堆机等多种机械设备的投用，不仅大大减轻了操作人员的劳动强度，而且改善了堆肥效果。使用翻堆机后，堆肥过程不再是静态过