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1 .概 要
城市生活污水污泥（以下简称：市政污泥）的处理是一个世界性的难题，处置不当易造成环境二次污染。污泥是一种生物资源，含有促进农作物生长的氮、磷、钾等营养物质，有机质含量高达50%，是良好的土壤改良剂。但是若不对污泥进行科学处理，而直接作为普通有机肥，不仅不能促进作物的生长，还会污染土壤与作物。
污泥的处理处置及其无害化，作为再生资源的有效利用是世界各国共同重视的问题，代表了人类环境生态效益、社会效益和经济效益均衡发展的方向。目前，污泥资源化利用的主要途径是制肥农用与城市绿化。
随着城市经济的发展和污水净化率的提高，污泥量也将大大增加。市政污泥不仅终端处置费用很高,污泥厌氧消化系统建设投资与运行费用也十分高昂。沃土公司经过不懈努力，研究开发出了污泥资源利用处置成套技术与装置。此项技术将污泥的处理与处置统一起来，把脱水污泥发酵生产有机/无机/微生物沃土三维复合肥料，不仅解决了市政污泥的处理处置难题，实现生物资源的循环利用，也为农、林业和城市绿化提供了优质肥料，可有效降低污泥的处理处置费用，节省污泥消化系统建设投资。
污泥资源利用处置项目为2001年度国家级火炬计划，利用该技术生产的有机/无机/微生物三维复合肥--沃土黑桃K同时列入2001年国家级新产品，国家环保总局列入2001年度最佳适用环保技术。目前，沃土公司已独资在太原市杨家堡污水净化厂建设一座年产规模20000吨/年的污泥复合肥项目示范厂，经过2年多的运行和多次技术改造，成套设备及生产工艺已定型，进入推广应用阶段。
2 项目背景
2.1 技术背景
我国目前已建成的城市污水处理厂有300多座，每年产生干污泥约25万吨，以湿污泥计约为450-550万吨，并以每年20%左右的速度增长。
城市污水净化处理剩余的大量污泥中，既含有一定的营养元素，又含有许多有害成分，肆意堆放不仅大量占用有限的土地资源，而且易造成二次污染，同时还造成大量的资源浪费。
世界发达国家污泥再利用率均在60%以上，我国近年来也加强了污泥利用的研究开发。综合国内外污泥肥料加工技术，大都存在着技术手段单一、养分利用率低等严重缺陷，表现为硬化结块、遇潮霉变及生物活性不高、安全性低等缺点，难以达到“废物利用，改善环境”的目的。
北京沃土是一家从事生物发酵工程、酶工程、蛋白质工程技术研究，开发生产三维复合肥、生物饲料和固体有机废弃物综合利用的民营高新技术企业。公司在利用污水处理厂的污泥堆肥生产三维复合肥过程中，采用了特殊的软化处理技术，克服了污泥产品难溶解、容易硬化的缺点，达到均质化、蓬松化；同时利用特殊的重金属钝化技术，使肥料产品中的重金属活性降低，安全性增强；更主要的是在污泥堆肥中采用了本公司特有的微生物菌剂，经过两次接种，使发酵后产品中含有大量的有益微生物，这些微生物的存在对调整土壤微生态，维持土壤健康与均衡具有重要作用。
污泥经过好氧发酵处理后，病原菌灭活、有机物腐殖质化、重金属稳定化，植物可利用形态养分增加，其C/N比、物理性状、无毒化程度、溶解度、养分平衡等都得到很大改善。接入有益微生物菌群（VT菌），进一步活化平衡养分，利用微生物的自然繁殖实现植物对养分的同步吸收。另外产品氮、磷、钾总养分大于10%，有机质含量大于50%，重金属含量低于农业部标准且经钝化处理，是一种高效、优质、安全的生态环保型肥料。
目前污泥资源化利用技术及工艺，将厌氧消化污泥发酵过程，变为好氧发酵，提出了系统的污泥处理工艺流程，并设计生产了相关的生产线设备，其生产技术路线、设备的系统化日甄完备和成熟。
2.2 国内主要污泥处理方式与技术
1）、填埋法：填埋法基本类似于城市垃圾填埋。填埋处理一是要占用大量土地，浪费土地资源；二是污泥中含有的营养物质而大量病杂菌繁衍，导致污泥霉变，污染环境。污泥、垃圾产生量与日俱增，已很难在短距离内找到填埋场地。实际上大部分采用填埋方法处置污泥的污水厂并未对污泥做填埋处置，而是外运甚至卖给近郊菜农，造成蔬菜等农产品的严重污染，直接危害人类健康。另外，污泥埋填费用高昂，据国内污水处理厂调查，每吨污泥的填埋处理费用平均约40元/吨。
2）、焚烧法：焚烧需要耗费大量重油而不经济，并造成大气污染，六分资源，焚烧这种不得已而为之的方法已越来越不被人们采用。
3）、直接烘干法；将含水率75~80%的污泥采用气流干燥机进行烘干，温度高达200℃以上，杀死各种病菌，然后进行填埋或再处理。缺点是耗费能源，增加处理成本。
4）、厌氧消化法：80年代以前大多数的活性污泥采用厌氧消化法处理，杀灭微生物病菌并生产部分可利用的沼气。该系统普遍运行复杂，成本高，不稳定，隐患多。有关资料显示：污泥厌氧消化系统的建设投资约为100-200万元/吨干泥，运行费用达到700元/t干泥～900元/t干泥。
5）、生物处理法：即生物堆肥法，它是引进好氧菌种和氧气，使污泥进行好氧生物高温发酵。堆肥化技术是国际上从60年代后期迅速发展起来的一项新的生物处理技术，它运用多学科技术，利用微生物群落在特定的环境中对多相有机物分解，将污泥改良成稳定的腐殖质，用于肥田或土壤改良，目前该方法被认为是未来污泥处理处置中最适宜的方法之一
3．项目的必要性
我国每年排放的 401 亿M2污废水中，有 51% 来源于城市，地表水体的污染也主要来自工业和城市生活排放的污废水。因此，城市污水处理厂建设成为改善我国水环境的重要举措。目前全国已建成运转的城市污水处理厂约 410 余座，日处理能力 2534 万M3，污水处理率仅达到污水排放总量的 25%。到2015年，我国城市污水处理率要达到75%，尚需建设污水处理厂约1000座，按我国目前已建、在建污水处理厂吨水能力投资1500-2000元，运行费用0.8-1.4元/吨测算，需投资1000亿元，每年还需运行费用补贴300亿元。
目前,大部分中小型污水厂产生的污泥,经浓缩、机械脱水后,运往农村作肥料或填埋。这些污泥实际上均未达到环保排放要求。一部分已建成和在建、计划建设的大中型污水处理厂，污泥处置工艺仍采用厌氧发酵消化处理填埋。据调查，污泥消化系统建设的投资约占污水处理厂总投资的40%--50%，运行费用占污水处理厂总费用的50%-60%。但花费巨资处理的消化污泥仅仅是为了卫生填埋。显然，污泥厌氧消化处理技术不适合中国国情。尽快地寻找一种投资省、效率高、处理便捷、成本低廉的污泥资源资源化利用技术就成为一项颇为紧迫的任务。
污泥资源化利用处置工程，以污泥的资源化利用为第一目标，运用独创的污泥软化、重金属钝化、热喷造粒、二次接菌等脱水、调质、发酵工艺制成高效有机/无机/微生物三维复合肥沃土黑桃K，较之采用厌氧消化工艺可节省建设投资与运行费用。在国家加大环保投资力度，各地纷纷加紧建设污水处理厂的今天，推广采用投资省、费用低、安全高效的沃土处理工艺无疑是十分必要的。
4．技术方案
4.1 技术简介
污泥处理的关键技术是软化工艺。采用物理的、生物的方式综合加工，实践证明是有效的。从技术经济学角度分析，污泥加工成本受到市场与污泥最小成本的双重制约，单一的技术工艺是无法满足这一条件的。根据国内外污泥处理技术文献看，或者是处理技术过于简单，例如烘干工艺，无法达到释放养分要求；或者是处理技术成本过高，市场竞争能力差。
沃土污泥处理工艺的主要技术包括：生物高氮源发酵技术、污泥沉淀池天然脱水剂成比例置换聚丙烯酰胺技术、重金属钝化技术、VT菌喷涂接种技术、热喷造粒技术等。
4.2 方案简述
利用污水处理厂的污泥进行现代化堆肥生产，其生产过程通常由污泥混合调质、VT筒仓好氧发酵或槽式好氧发酵、造粒筛分制肥、尾气脱臭及原辅料和产品贮存等工序组成。
1） 污泥混合调质
污水处理厂的剩余污泥混合后进入浓缩池，经过重力浓缩后，降低污泥的含水率，然后进入贮泥池调质后，再进入脱水机房进行机械脱水，污泥成饼状后，通过皮带输送机进入混合搅拌机与调理剂和膨松剂进行混合。
污泥混合调质的主要功能是调整浓缩脱水污泥的水分和碳氮比，同时需添加菌种以促进发酵过程正常快速进行。
2）好氧发酵
好氧发酵分槽式和筒仓式两种。其中槽式好氧发酵是在地面下槽式构筑物内进行，靠强制通风来供给氧气。筒仓式好氧发酵装置是一种间歇式静态发酵装置，自动化程度高。一般发酵周期约10～15天。
3）造粒筛分制肥
经过好氧发酵后的物料，可以直接施用于农田、菜园、果园或作土壤改良剂，也可根据用户需要进行后续加工，生产三维复合肥。
4）尾气脱臭
在好氧堆肥发酵中有臭气产生，主要有氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等，可将引风机抽出的臭气通入脱臭生物滤池完成脱臭过程。
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