污泥处理新姿势—地下式污泥堆肥系统

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地下式污水处理厂是目前污水处理行业一条全新的技术发展思路，其拥有节省占地，提高土地使用效率的特点，并可有效解决污水处理厂运行中二次污染问题，在欧洲、美国、日本等发达国家或地区已积累了数十年的建设运行经验。2009年北京天堂河污水处理厂投入试运行，标志着中国大陆地区污水处理厂地下化进程的开端，之后广州、深圳、昆明等地建设了一批地下式污水处理厂，取得了良好的效果。

在污水处理工作中，衍生污染物——污泥的处理是行业内一直存在的问题。目前，该方面的项目成果、技术经验也日益被行业内人士所关注，4月在北京即将举办的“第十二届（2017）水处理行业热点技术论坛”中，同济大学环境科学与工程学院院长戴晓虎、中国水协排水专业委员会秘书长甘一萍、清华大学教授王伟等行业内多名专家以及企业将会针对污泥处理政策市场与技术发展趋势进行报告与探讨，更多详情请点击：2017水行业热点技术论坛 最新日程持续更新中。

目前，在众多污泥处理相关技术中，堆肥技术是相对工艺技术比较成熟，目前采用较多的污泥处理技术，但由于占地面积较大，运行过程中存在NH₃、H₂S等臭味气体外排现象，项目选址一直是困扰此类技术推广的瓶颈问题。能否借鉴地下式污水处理厂设计模式，设计建造地下式污泥堆肥处理厂？本文介绍了我国自主研发成功的SACT堆肥技术，为这一构想提供了可能。

一地下式堆肥系统

1.地下式建（构）筑物与地面建（构）筑物的区别

地下式堆肥系统建构造在地下，相比较地面建（构）筑物，要额外承受土压力以及与地面功能相适应的其它动、静载荷。并且由于考虑防腐等问题一般采用钢筋砼结构形式。对于内部的操作人员来讲，也需面对更高的环境、安全风险等级。

2.SACT高温好氧发酵技术

SACT技术是地下式堆肥系统的核心技术，属于动态高温好氧发酵工艺技术的一个类型，作为工业化、工程化技术系统相对于传统技术主要改进体现在以下三个方面：

(1)动态隧道式发酵仓型。动态隧道式发酵仓型与传统动态发酵槽相比，对占地面积，臭气污染控制，车间结构形式三方面都进行了不同程度的优化。如图1所示。

图1 动态隧道式发酵仓（左）与传统动态发酵槽（右）现场图

(2)全机械化流程。污泥堆肥全机械化流程需要至少八个目的不同但相互关联的机械子系统配合完成，如图2所示。

图2 全机械化流程

(3)MCCD。“机械-建筑协同设计”简称MCCD，就是将整个建（构）筑物设计中融合建筑设计与机械设计理念、方法、过程，使机械与建筑设施共同完成建（构）筑物功能的设计过程。MCCD首先做到“机械设计建筑化”，在核心非标机械设计过程中，充分考虑到土建施工精度极限，在确保性能的前提下排除不必要的精度要求。MCCD其次要做到“建筑设计机械化”，在工程设计中充分考虑与机械得配合。

3.如何应用SACT技术实现高温好氧发酵系统地下化

动态隧道式发酵仓型对车间结构进行了优化，因此结构强度和防腐蚀水平明显提升。全机械化流程可以摆脱操作过程对人员的依赖，从而大幅度降低了操作人员需面对的环境、安全风险。MCCD的引入，可极大压缩系统无效空间，并且对堆肥系统除臭具有积极意义，在保障性能的前提下降低投资、减少占地面积。如图3所示。

图3 地下式高温好氧发酵系统效果图

二地下式高温好氧发酵系统技术特点

1.地面占地面积小

采用地下式高温好氧发酵系统（流程如图4所示），地面仅需保留受料车间、设备安装检修口、排气筒，设备安装检修口和排气筒，并均可与绿化结合隐蔽设置。

2.密封性好，二次污染风险低

整个系统与外界环境仅有受料车间、设备安装检修口、排气筒三个连通通道，其中设备安装检修口常年关闭、排气筒上游为除臭系统，因此实际上仅有受料车间一处空气外溢通道，整个系统自然形成一个封闭有序的通风系统。

图4 地下式高温好氧发酵系统流程示意图

3.节能降耗

高温好氧发酵系统散热主要分为两个部分：建筑物散热和空气流通散热；地下式高温好氧发酵系统可以有效降低建筑物散热部分，实现降低能耗、提高产量、稳定运行的目的。

三地下式高温好氧发酵系统注意问题

1.设备的可靠性问题

由于地下空间有限，车辆与辅助机械进出不便，因此设备的可靠性要求高于地面系统。解决这一问题需从简化流程工序，充分考虑备用系统和检修需求；明确提出设备使用环境要求和可靠性要求；加强质量过程控制，以确保实现设计性能指标要求三方面入手。

2.有人区域通风问题

尽管实现全机械化流程，但仍需考虑应急情况下的处理措施，特别是有人进入区域的通风问题。解决这一问题应遵循三个步骤进行：第一，确定有人区域，包括可能有人区域，根据人员进入的可能性建立分级区域并标识；第二，建立应急情况下系统运行分级管理模式；第三，根据区域分级设置相应的强制通风设施。

3.建筑物防渗问题

在地下水位超过系统底板标高的情况下，应特别注意结构防渗，必要的时候应设置排水沟、集水坑等设施，确保雨季系统的正常运行。

四某污泥高温好氧发酵系统设计方案

1.项目背景

某特大城市A区污水处理厂计划在厂内进行污泥堆肥处理，日处理规模200t（含水率80%）。因厂址处于环境敏感区域，主要建（构）筑物采用地下结构形式，地面为道路绿化，总占地面积要求控制在10000m2以内。

2.工艺设计（如图5所示）

图5 地下式污泥堆肥系统工艺流程图

本项目处理含水率80%的脱水污泥，脱水污泥送到位于地面的受料/混料间，在此与回流熟料及干物料按一定比例进入混料机混合，混合好的物料通过布料系统输送到位于地下的好氧发酵仓内，在发酵仓内强制通风使物料充分好氧发酵，同时通过翻堆机翻抛作用使其均匀发酵并且使物料向仓尾移动；经14天左右的时间发酵后物料的含水率已降至40%以下，干燥后的物料一部分作为回流物料循环利用，一部分作为营养土输出。

3.建筑设计

该项目主体位于地下，地面需要保留的建（构）筑物仅包括受料车间、变配电间、控制室、设备安装检修口、排气筒等。建筑物特征如表1所示。

表1 建筑物特征表

4.工程总投资（如表2所示）

表2工程总投资估算表

五、结语

污泥问题提出已多年，但关于技术路线的争论仍在持续，这种情况也制约着污泥处理行业的健康发展。近两年，这一情况有所改变，无论是政策指导上还是行业认同上，以厌氧消化、高温好氧发酵为代表的生物处理技术越来越占据主流位置。在这一背景下，如何集中力量，结合市场需求对现有技术存在问题进行重点攻关，是摆脱无休止争论，加快污泥处理行业发展速度的关键。

以SACT技术为代表的机械化堆肥处理技术，为传统高温好氧发酵领域注入新的活力，其鲜明的技术特点和良好的可塑性为包括污泥在内的各领域堆肥应用提供了良好基础手段也为与污水处理厂全地下式一体化规划提供了新思路。

转自：王涛  水工业市场杂志

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