郭匡楠
中国市政工程西北设计研究院有限公司, 甘肃 兰州 730000
摘要：小城镇污水处理厂的污泥处理处置相对大城市其建设进度较为落后，主要是缺乏适应小城镇特点的工艺技术路线，本文通过分析小城镇污水处理厂及经济社会方面的特点，对几类适合小城镇污水处理厂污泥处理装备的特性进行比对，提出了适合小城镇污泥处理处置的建设思路。
关键词：小规模污水处理厂;污泥处理 装置化;工艺比选
一.前言
近年来我国的西北地区小城镇污水处理厂建设发展速度加快，但污水处理厂产生的污泥的处理处置相对滞后[1]，因其污水处理量较低，污泥产量低，大部分以填埋进行处置，故建设进度较为滞后。对于西北地区的小城镇污水处理厂，其污泥的产生及特性，及所在整个地区的社会经济环境都有其特点，必须针对这些特点来进行污泥处理工艺路线的选择。
二.小城镇污水处理厂污泥处理的特点
1.污泥产量较小
西北地区小城镇污水处理厂大部分的污水厂运行水量在1万m3/d~2 万m3/d之间，按照每万吨污水产生5~15吨计算，污泥处理规模约在5t/d~15t/d之间。
2.污泥成分较为简单，但泥质不稳定
由于县城内的管网雨污分流建设较为滞后，多数为合流制管道，故在降雨期大部分初期雨水携带泥渣进入管网，导致最终产生的污泥有机质降低，无机质含量的增高。
3.可用地面积较少
小城镇污水厂的污泥处理用地一般需在污水处理厂内部自行消化，这对污泥处理处置项目的建设造成较大阻碍。
4.投资有限
县域污水处理厂及其他环卫设施建设资金主要是公共财政支出，大规模的投资建设进行污泥处理处置必然对财政支出造成较大负担。
污泥处理处首先保证减量化，无害化，稳定化，其次鼓励达成资源化。对于小城镇污水处理厂，传统的污泥焚烧，污泥热水解后脱水，污泥热干化等方案均存在占地面积较大，污泥量少难于启动，故本文不再讨论，仅讨论适用于小规模污泥处理的装置化工艺。
三.装置化污泥处理工艺的比选
5.1好氧发酵装置
1）塔式发酵：其实质是将槽式发酵中的污泥平移变成了立体空间中的平移，这类发酵塔通常有五层，每层堆料约达到4吨，通过设备外部配置的风机强制送风供氧，物料的转移通过翻版机构或者类似刮泥机的机构进行从上到下的转输，这类发酵塔是最为节省用地，但难以进行物料的充分翻抛，意味着供氧传质的效果不若槽式发酵的效果，同时除了顶层可以进行巡视，其他层无法进行巡视，难以实时观察发酵效果。相对来说，这类发酵设备为现场组装的钢结构，现场工作量较大，有一定的施工管理难度，但设备一次投资也较为低廉。
2）滚筒式发酵：这是一种运用转鼓进行好氧发酵的方法。该发酵滚筒呈倾斜放置，直径为2.5-4.5m，长20-40m，强制供气。在该装置中废弃物靠与筒体内表面的摩擦沿旋转方向提升，同时借助自身重量落下。通过如此反复升落，废物被均匀地翻倒与供入的空气充分接触，并通过微生物的作用进行发酵。此类装置的的优势在于供氧量较为充足，整个物料在发酵过程中呈现动态，同氧气接触最为充分，甚至好过大规模槽式发酵，同时设备呈现完全封闭状态，极少臭气外溢。但占地面积较大，污泥粘性大、易粘连筒壁、需要的植物秸秆辅料多，故适合用地较为宽裕，运营成本空间大的污水处理厂。
3）智能一体化发酵装备
此类发酵的实质是将传统的槽式发酵集约化，将混料，布料，出料等过程由更新换代的翻抛机集中完成，同时通过监测装备内的温度，氧含量等运行状态数据，还有监控摄像机对污泥的表观状态进行观察，应其空间较为宽阔，可便于工人巡视检修，同时也可在此基础上增加其他相关功能，所以可以算是各类装置式工艺中功能最为完善的一类。但与此同时，其设备投资也相对较为高昂，占地面积也较大，同时生产的厂家考虑到设备生产成本的因素，都是标准化设备，难以进行定制化生产以适应不同规模，但这也意味着其生产周期较短，采用撬装设备现场工作量也较小，便于施工管理。
污泥好氧发酵对进泥含水率是有较为严格的要求的，由于供氧传质的要求，发酵前污泥的含水率必须达到60%以下，否则因为污泥间空气无法流通，形成厌氧状态，而对于装置式的发酵工艺，更容易导致污泥粘附装置内导致无法运行，对于大型的堆肥项目往往采用大量添加辅料来降低含水率，这无异于增加了运行成本，还有混料的和辅料的仓储空间，小城镇污水处理厂操作人员往往操作水平较低，对于污泥脱水效果较好的板框压滤机类的设备难以真正达到出泥含水率降至60%以下，这是设计人员在选择工艺方案时需考虑的问题。
5.2污泥碳化装置
污泥碳化技术是在无氧或缺氧的条件下加热污泥来裂解污泥中的有机物，从而产生主要由碳氢化合物组成的可燃性气体，通过可燃性气体燃烧产生的热量来蒸发污泥中的水分，从而大量减少污泥的体积与重量，同时充分利用过程中产生的热量，用于碳化工艺本身及二恶英的氧化分解[2]。
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这类工艺对污泥的有机质含量有一定要求，北方地区污泥因雨污分流不完善，污水含沙量大的缘故，污泥中有机质含量较低，相对于理论上挥发性有机质含量约占污泥的70%~75%，实际上仅能达到50%~60%,同时，这就导致很多时候干馏气体燃烧产生的热量无法满足前段污泥干燥的需求，需要补充燃气或其他类型的热量对污泥进行干燥，据统计，此工艺通过干馏产生的可燃气体的量可补充所需能量的30%左右。
此工艺的优势：首先，其对进泥含水率的要求不高，含水率90%左右的污泥也能进入装置正常运行，其次，污泥的减量化是在各类装置式工艺中最为充分地，在经过干燥---干馏之后的污泥含水率可以降低至10%以下，出泥的体积最小。再次，此类工艺装置集成化程度较高，占地面积较为适中，50t/d规模以下占地面积约800平米。
5.3污泥低温干化
污泥低温干化成套装置采用了空气源热泵的原理，空气能热泵机组工作时，在风机的吸力作用下，室外普通空气从进风口进入机组内部，经过换热器，此时空气中的低温热量被换热器吸收，并转移到保温水箱中，给水加热；失去热量的空气温度降低，变成冷空气从风机吹出来[3]。
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此工艺占地面积较小，以30t（含水率80%）为例，占地面积为250平米，但是此工艺能耗较大，此规模下计算功率约800kw，基本上接近于产生此规模污泥的整个污水厂的功率，同时由于此受室外温度的影响较大，西北地区冬季较为寒冷，部分地区冬季极端低温将达到-15℃左右，虽然从工艺原理上来说，低温空气利用的是干化污泥后回收的冷空气，但污水处理厂冬季运行时，为提高污泥龄，确保脱氮工艺水质达标，排泥是不连续的。也意味着污泥处理系统需要进行多次启动，每次启动采用的空气源都是室外空气，那么能耗将会比理论值更高。相较于同规模下的装置式好氧发酵，功率仅需200kw，污泥碳化计算功率约300kw，同时需要补充60m3/d天然气，此工艺的能耗便显出劣势。但此工艺操作简单，同时对于进泥含水率适应性较强，对于操作技术水平不高的小规模污水厂，可显其优势。
五.总结
以上污泥处理工艺都有其特点，工艺选择时需结合项目的可用地面积，资金状况，人员操作水平，气候环境，污泥特性，处置条件等进行综合选择。
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六 参考文献
【1】戴晓虎. 我国城镇污泥处理处置现状及思考[J]. 给水排水, 2012, 038(002):1-5.
【2】罗臻, 钱鸣, 张军发,等. 污泥高温碳化系统及碳化工艺: CN.
【3】王家乐, 钟煜欣, 程江南,等. 城市污泥低温干化技术研究进展[J]. 建筑工程技术与设计, 2017, 000(014):800-800.