浓缩脱水、厌氧消化、好氧发酵

污泥处理的单元技术主要包括《浓缩脱水》《厌氧消化》《好氧发酵》《热干化》《石灰稳定》等。

第一篇《浓缩脱水》  

1 原理与作用

污泥浓缩的作用是通过重力或机械的方式去除污泥中的一部分水分，减小体积；污泥脱水的作用是通过机械的方式将污泥中的部分间隙水分离出来，进一步减小体积。浓缩污泥的含水率一般可达94％~96％。脱水污泥的含水率一般可达到80％左右。

2 应用原则

污泥浓缩和脱水工艺应根据所采用的污水处理工艺、污泥特性、后续处理处置方式、环境要求、场地面积、投资和运行费用等因素综合确定。

3 常规浓缩与脱水

3.1 浓缩工艺的主要类型及特点

污泥浓缩的方法主要分为重力浓缩、机械浓缩和气浮浓缩。目前经常采用重力浓缩和机械浓缩。

重力浓缩电耗少、缓冲能力强，但其占地面积较大， 易产生磷的释放 ，臭味大，需要增加除臭设施。初沉池污泥用重力浓缩，含水率一般可从97％~98％降至95％以下；剩余污泥一般不宜单独进行重力浓缩；初沉污泥与剩余活性污泥混合后进行重力浓缩，含水率可由96％~98.5％降至 95％以下。

机械浓缩主要有离心浓缩、带式浓缩、转鼓浓缩和螺压浓缩等方式，具有占地省、避免磷释放等特点。与重力浓缩相比电耗较高并需要投加高分子助凝剂。机械浓缩一般可将剩余污泥的含水率从99.2％~99.5％降至 94％~96％。

3.2 脱水工艺主要类型及特点

机械脱水主要有带式压滤脱水、离心脱水及板框压滤脱水等方式。

带式脱水噪声小、电耗少 ，但占地面积和冲洗水量较大，车间环 境较差。带式脱水进泥含水率要求一般为97.5％以下，出泥含水率一般可达82％以下。

离心脱水占地面积小、不需冲洗水、车间环境好，但电耗高，药剂量高 ，噪声大。离心脱水进泥含水率要求一般为95％~99.5％，出泥含水率一般可达75％~80％。

板框压滤脱水泥饼含水率低，但占地和冲洗水量较大，车间环境较差。板框压滤脱水进泥含水率要求一般为97％以下，出泥含水率一般可达65％~75％。

螺旋压榨脱水和滚压式脱水占地面积小、冲洗水量少、噪声低、车间环境好，但单机容量小，上清液固体含量高，国内应用实例尚不多。螺旋压榨脱水进泥含水率要求一般为95％~99.5％，出泥含水率一般可达75％~80％。

4 污泥深度脱水

所谓深度脱水是指脱水后污泥含水率达到55％~65％，特殊条件下污泥含水率还可以更低。目前，我国城镇污水处理厂大都无初沉池，且不经厌氧消化处理，故脱水后的污泥含水率大都在78％~85％之间。高含水率给污泥后续处理、运输及处置均带来了很大的难度。因此，在有条件的地区，可进行污泥的深度脱水。

深度脱水前应对污泥进行有效调理。调理作用机制主要是对污泥颗粒表面的有机物进行改性，或对污泥的细胞和胶体结构进行破坏，降低污泥的水分结合容量；同时降低污泥的压缩性，使污泥能满足高干度脱水过程的要求。

调理方法主要有化学调理、物理调理和热工调理等三种类型。

• 化学调理所投加化学药剂主要包括 无机金属盐药剂、有机高分子药剂、各种污泥改性剂 等。

• 物理调理是向被调理的污泥中投加不会产生化学反应的物质，降低或者改善污泥的可压缩性。该类物质主要有： 烟道灰、硅藻土、焚烧后的污泥灰、粉煤灰 等。

• 热工调理包括冷冻、中温和高温加热调理等方式，常用的为高温热工调理。高温热工调理可分成 热水解和湿式氧化 两种类型，高温热工调理在实现深度脱水的同时还能实现一定程度的减量化。

目前，各种调理方法与主要机械脱 水方式相结合所能达到的脱水效果，见表4-1。

表4-1 各种调理方法与主要机械脱水方式相结合的脱水效果

5 浓缩脱水单元可能引起的二次污染及控制要求

污泥浓缩和脱水过程产生大量恶臭气体， 主要产生源为储泥池、浓缩池、污泥脱水机房以及污泥堆置棚或料仓。脱水机房恶臭气体不易散发，是污泥浓缩脱水过程臭气处理的重点区域。

应根据环境影响评价的要求采取除臭措施。新建污水厂应对浓缩池、储泥池、脱水机房、污泥储运间采取封闭措施，通过补风抽气并送到除臭系统进行除臭处理，达标排放；针对除臭的改建工程应根据构筑物的情况进行加盖或封闭，并增设抽风管路及除臭系统。一般采用 生物除臭 方法，必要时也可采用化学除臭等方法。

第二 篇《污泥处理技术 | 厌氧消化》  

1 原理与作用

厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质，实现污泥稳定化非常有效的一种污泥处理工艺。污泥厌氧消化的作用主要体现在：

（1） 污泥稳定化。对有机物进行降解，使污泥稳定化，不会腐臭，避免在运输及最终处置过程中对环境造成不利影响；

（2） 污泥减量化。通过厌氧过程对有机物进行降解，减少污泥量，同时可以改善污泥的脱水性能，减少污泥脱水的药剂消耗，降低污泥含水率；

（3） 消化过程中产生沼气。它可以回收生物质能源，降低污水处理厂能耗及减少温室气体排放。

厌氧消化处理后的污泥可满足国家  《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918  中污泥稳定化相关指标的要求。

2 应用原则

污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化，减少温室气体排放。该工艺可以用于污水厂污泥的就地或集中处理。它通常处理规模越大，厌氧消化工艺综合效益越明显。

3 厌氧消化工艺

3.1 厌氧消化的分类

1）  中温厌氧消化

中温厌氧消化温度维持在35℃±2℃，固体停留时间应大于20d，有机物容积负荷一般为2.0~4.0 kg/m3?d，有机物分解率可达到35％~45％，产气率一般为0.75~1.10Nm3/kgVSS（去除）。

2）  高温厌氧消化

高温厌氧消化温度控制在55℃±2℃，适合嗜热产甲烷菌生长。高温厌氧消化有机物分解速度快，可以有效杀灭各种致病菌和寄生虫卵。一般情况下，有机物分解率可达到35%~45%，停留时间可缩短至10~15d。缺点是能量消耗较大，运行费用较高，系统操作要求高。

3.2 传统厌氧消化工艺流程与系统组成

传统厌氧消化系统的组成及工艺流程，如图4-1所示。当污水处理厂内没有足够场地建设污泥厌氧消化系统时，可将脱水污泥集中到其他建设地点，经适当浆液化处理后再进行污泥厌氧消化，其系统的组成及工艺流程图，如图4-2所示。

传统污泥厌氧消化系统主要包括：污泥进出料系统、污泥加热系统、消化池搅拌系统及沼气收集、净化利用系统。

消化池通常有蛋形和柱形等池形，可根据搅拌系统、投资成本及景观要求来选择。池体可采用混凝土结构或钢结构。在全年气温高的南方地区，消化池可以考虑不设置保温措施，节省投资。沼气搅拌系统可根据系统的要求选择沼气搅拌或机械搅拌。

3.3 厌氧消化新技术

在污泥消化过程中，可通过微生物细胞壁的破壁和水解，提高有机物的降解率和系统的产气量。近年来，开发应用较多的污泥细胞破壁和强化水解技术，主要是物化强化预处理技术和生物强化预处理技术。

1） 基于高温热水解（THP）预处理的高含固污泥厌氧消化技术

该工艺是通过高温高压热水解预处理（Thermal Hydrolysis Pre-Treatment），以高含固的脱水污泥（含固率15%~20%）为对象的厌氧消化技术。工艺采用高温（155℃~170℃）、高压（6bar）对污泥进行热水解与闪蒸处理，使污泥中的胞外聚合物和大分子有机物发生水解、并破解污泥中微生物的细胞壁，强化物料的可生化性能，改善物料的流动性，提高污泥厌氧消化池的容积利用率、厌氧消化的有机物降解率和产气量，同时能通过高温高压预处理，改善污泥的卫生性能及沼渣的脱水性能、进一步降低沼渣的含水率，有利于厌氧消化后沼渣的资源化利用。

该工艺处理流程，如图 4-3 所示。此工艺已在欧洲国家得到规模化工程应用。

图4-3 基于高温高压热水解预处理的高含固城市污泥厌氧消化流程图

2）  其他强化厌氧消化预处理技术其它强化厌氧消化预处理技术有：

生物强化预处理技术。它主要利用高效厌氧水解菌在较高温度下，对污泥进行强化水解或利用好氧或微氧嗜热溶胞菌在较高温下，对污泥进行强化溶胞和水解。

超声波预处理技术。它利用超声波“空穴”产生的水力和声化作用破坏细胞，导致细胞内物质释放，提高污泥厌氧消化的有机物降解率和产气率。

碱预处理技术。它主要是通过调节pH，强化污泥水解过程，从而提高有机物去除效率和产气量。

化学氧化预处理技术。它通过氧化剂如臭氧等，直接或间接的反应方式破坏污泥中微生物的细胞壁，使细胞质进入到溶液中，增加污泥中溶解性有机物浓度，提高污泥的厌氧消化性能。

高压喷射预处理技术。它是利用高压泵产生机械力来破坏污泥内微生物细胞的结构，使得胞内物质被释放，从而提高污泥中有机物的含量，强化水解效果。

微波预处理技术。微波预处理是一种快速的细胞水解方法，在微波加热过程中表面会产生许多“热点”，破坏污泥微生物细胞壁，使胞内物质溶出，从而达到分解污泥的目的。

4 沼气的收集、贮存及利用

4.1 沼气的性质

沼气成份包括CH4、CO2和H2S等气体。甲烷的含量为60%~70%，决定了沼气的热值；CO2含量为30%~40%；H2S含量一般为 0.1~10g/Nm3，会产生腐蚀及恶臭。 沼气的热值一般为21000~25000kJ/Nm3，约5000~6000kcal/m3 及6.0~7.0kWh/Nm3，经净化处理后可作为优质的清洁能源。

4.2 沼气收集、净化与纯化

1）沼气的收集与储存

沼气是高湿度的混合气，具有 强烈的腐蚀性 ，收集系统应采用高防腐等级的材质。

沼气管道应沿气流方向设置一定的坡度，在低点、沼气压缩机、沼气锅炉、沼气发电机、废气燃烧器、脱硫塔等设备的沼气管线入口、干式气柜的进口和湿式气柜的进出口处都需设置冷凝水去除装置。在消化池和贮气柜适当位置设置水封罐。由于沼气产量的波动以及沼气利用的需求，沼气系统需设置沼气贮柜来调节产气量的波动及系统的压力。沼气贮柜有高压（~10bar），低压（30~50mbar）和无压三种类型。沼气贮柜的体积应根据沼气的产量波动及需求波动来选择。储存时间通常为6~24h。为了保证，可根据沼气利用单元的压力要求，在沼气收集系统中设置压力提升装置。

2）沼气净化

沼气在利用之前，需进行去湿、除浊和脱硫处理。

去湿和除浊处理常采用沉淀物捕集器和水沫分离器（过滤器）来去除沼气中的水沫和沉淀物。

应根据沼气利用设备的要求选择沼气脱硫方法。脱硫有物化法和生物法两类。物化法脱硫主要有干法和湿法两种。 干式脱硫剂一般为氧化铁。 湿法吸收剂主要为NaOH或Na2CO3溶液 。生物脱硫是在适宜的温度、湿度和微氧条件下，通过脱硫细菌的代谢作用将H2S转化为单质硫。

3）沼气纯化

厌氧消化产生的沼气含有60%~70%的甲烷，经过提纯处理后，可制成甲烷浓度90%~95%以上的天然气，成为清洁的可再生能源。

沼气纯化过程一般沼气经初步除水后，进入脱硫系统，脱硫除尘后的气体在特定反应条件下，全部或部分除去二氧化碳、氨、氮氧化物、硅氧烷等多种杂质，使气体中甲烷浓度达到90%~95%以上。

4.3 沼气利用

消化产生的沼气一般可以用于沼气锅炉、沼气发电机和沼气拖动。沼气锅炉利用沼气制热，热效率可达90%~95%；沼气发电机是利用沼气发电，同时回收发电过程中产生的余热。通常1Nm3的沼气可发电1.5~2.2kWh，补充污水处理厂的电耗；内燃机热回收系统可以回收40%~50%的能量，用于消化池加温。沼气拖动是利用沼气直接驱动鼓风机，用于曝气池的供氧。

将沼气进行提纯后，达到相当于天然气品质要求，可作为汽车燃料、民用燃气和工业燃气。

5 厌氧消化系统的运行控制和管理要点

5.1  运行控制要点

1）系统启动

消化池启动可分为直接启动和添加接种污泥启动两种方式。通过添加接种污泥可缩短消化系统的启动时间，一般接种污泥量为消化池体积的10%。通常 厌氧消化系统启动需2~3个月 时间。

消化系统启动时先将消化池充满水，并加温到设计温度，然后开始添加生污泥。在初始阶段生污泥添加量一般为满负荷的五分之一，之后逐步增加到设计负荷。在启动阶段需要加强监测与测试，分析各参数以及参数关系的变化趋势，及时采取相应措施。

2）进出料控制

连续稳定的进出料操作是消化池运行的重要环节。进料浓度、体积及组成的突然变化都会抑制消化池性能。 理想的进出料操作是24h稳定进料 。

3）温度

温度是影响污泥厌氧消化的关键参数。温度的波动超过2℃就会影响消化效果和产气率。因此，操作过程中需要控制稳定的运行温度， 变化范围宜控制在±1℃内 。

4）碱度和挥发酸

消化池总碱度应维持在2000~5000mg/L，挥发性有机酸浓度一般小于500mg/L。

挥发性有机酸与碱度反映了产酸菌和产甲烷菌的平衡状态，是消化系统是否稳定的重要指标。

5）pH值

厌氧消化过程pH值受到有机酸和游离氨，以及碱度等的综合影响。消化系统的pH值应在6.0~8.0之间运行，最佳pH值范围为6.8~7.2。当pH值低于6.0或者高于8.0时，产甲烷菌会受到抑制，影响消化系统的稳定运行。

6）  毒性

由于H2S、游离氨及重金属等对厌氧消化过程有抑制作用。因此，厌氧消化系统的运行要充分考虑此类毒性物质的影响。

5.2 安全管理

为了防止沼气爆炸和H2S中毒，需注意以下事项：

（1）      甲烷（CH4）在空气中的浓度达到 5%~14%（体积比）区间时，遇明火就会产生爆炸。所以，在贮气柜进口管线上、所有沼气系统与外界连通部位以及沼气压缩机、沼气锅炉、沼气发电机等设备的进出口处、废气燃烧器沼气管进口处都需要安装消焰器。同时，在消化池及沼气系统中还应安装过压安全阀、负压防止阀等，避免空气进入沼气系统；

（2）      沼气系统的防爆区域应设置CH4/CO2 气体自动监测报警装置，并定期检查其可靠性，防止误报；

（3）      消化设施区域应按照受限空间对待。参照行业标准《化学品生产单位受限空间作业安全规范》AQ 3028 执行；

（4）      定期检查沼气管路系统及设备的严密性，发现泄漏，应迅速停气检修；

（5）      沼气贮存设备因故需要放空时，应间断释放，严禁将贮存的沼气一次性排入大气；放空时应认真选择天气，在可能产生雷雨或闪电的天气严禁放空。另外，放空时应注意下风向有无明火或热源；

（6）      沼气系统防爆区域内一律禁止明火，严禁烟火，严禁铁器工具撞击或电焊操作。防爆区域内的操作间地面应敷设橡胶地板，入内必须穿胶鞋；

（7）      防爆区域内电气装置设计及防爆设计应遵循《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058 相关规定；

（8）      沼气系统区域周围一般应设防护栏、建立出入检查制度；

（9）      沼气系统防爆区域的所有厂房、场地应符合国家规定的甲级防爆要求设计。具体遵循《建筑设计防火规范》GB 50016，并可参照《石油化工企业设计防火规范》GB 50160 相关条款。

6 二次污染控制和要求

6.1 消化液的处理与磷的回收利用

污泥消化上清液（沼液）中含有高浓度的氮、磷（氨氮300~2000mg/L，总磷70~200mg/L）。沼液肥效很高，有条件时，可作为液态肥进行利用。

针对污泥上清液中高氮磷、低碳源的特点，可采用基于 磷酸铵镁（鸟粪石）法的磷回收技术和  厌氧氨氧化工艺   的生物脱氮技术，对污泥消化上清液进行处理，以免加重污水处理厂水处理系统的氮磷负荷，影响污水处理厂的正常运行。

6.2 消化污泥中重金属的钝化耦合

污泥中的重金属主要以可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态和残渣态五种形态存在。其中，前三种为不稳定态，容易被植物吸收利用；后两种为稳定态，不易释放到环境中。污泥中锌和镍主要以不稳定态的形式存在；铜主要以硫化物及有机结合态存在；铬主要以残渣态存在；汞、镉、砷、铅等毒性大的金属元素几乎全部以残渣态存在。在污泥的厌氧消化过程中，硫酸盐还原菌、酸化细菌等能促使污泥中硫酸盐的还原和含硫有机质的分解，而生成S2-离子。所生成的硫离子能够与污泥中的重金属反应生成稳定的硫化物，使铜、锌、镍、铬等重金属的稳定态含量升高，从而降低对环境造成影响。另外，温度、酸度等环境条件的变化，CO32-等无机物以及有机物与重金属的络合；微生物的作用，同样可以引起可交换的离子态向其他形态的转化，使重金属的形态分布趋于稳定态。从而它们可以达到稳定、固着重金属的作用。

6.3 臭气、烟气、沼气和噪声处理

厌氧消化池是一个封闭的系统，通常不会有臭气逸出，但是污泥在输送和贮存过程会有臭气散发。对厌氧消化系统内会散发臭气的点应进行密闭，并设排风装置，引接至全厂统一的除臭装置中进行处理。

沼气燃烧尾气污染物主要为 SO2 和 NOx，排放浓度应遵守相关标准的要求。

当沼气产生量高于沼气利用量时或沼气利用系统未工作时，沼气应通过废气燃烧器烧掉。

沼气发电和沼气拖动设备会产生噪声，产生噪声的设备应设在室内，建筑应采用隔音降噪处理。人员进入时，需戴护耳罩。

7 投资与成本的评价及分析

国内污泥消化系统运行好的项目较少，采用的关键设备和配套设施主要依赖进口。因此，目前的投资与运行费用统计尚不具有典型性。

投资成本与系统的构成、污泥性质、自动化程度、设备质量等因素相关。一般情况下，厌氧消化系统的工程投资约为20~40万元/t污泥（含水率80%）（不包括浓缩和脱水）。若采用更多进口设备，投资成本将会增加。

厌氧消化直接运行成本约60~120元/t污泥（含水率80%）（不包括浓缩和脱水），折合吨水处理成本约0.05~0.10元/t。考虑沼气回收利用后，可节省部分运行成本。

第三 篇《污泥处理技术 | 好氧发酵》。  

1 原理与作用

好氧发酵通常是指高温好氧发酵，是通过好氧微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程。代谢过程中产生热量，可使堆料层温度升高至55℃以上，可有效杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种籽，并使水分蒸发，实现污泥稳定化、无害化、减量化。

2 应用原则

污泥好氧发酵处理工艺既可作为土地利用的前处理手段，又可作为降低污泥含水率，提高污泥热值的预处理手段。

污泥好氧发酵厂的选址应符合当地城镇建设总体规划和环境保护规划的规定；与周边人群聚居区的卫生防护距离应符合环评要求。

污泥好氧发酵工艺使用的填充料可因地制宜，利用当地的废料（如秸杆、木屑、锯末、枯枝等）或发酵后的熟料，达到综合利用和处理的目的。

3 好氧发酵工艺与设备

3.1  一般工艺流程

好氧发酵工艺过程主要由预处理、进料、一次发酵、二次发酵、发酵产物加工及存贮等工序组成，如图4-4所示。污泥发酵反应系统是整个工艺的核心。

图 4-4  污泥好氧发酵工艺流程

3.2  好氧发酵的工艺类型

发酵反应系统是污泥好氧发酵工艺的核心。工艺流程选择时，可根据工艺类型、物料运行方式、供氧方式的适用条件，进行合理的选择使用，灵活搭配构成各种不同的工艺流程。

1） 工艺类型

工艺类型分一步发酵工艺和二步发酵工艺。一步发酵优点是工艺设备及操作简单，省去部分进出料设备，动力消耗较少；缺点是发酵仓造价略高，水分散发、发酵均匀性稍差。二步发酵工艺优点是一次发酵仓数少，二次发酵加强翻堆效应，使堆料发酵更加均匀，水分散发较好；缺点是额外增加出料和进料设备。

2） 物料运行方式

按物料在发酵过程中运行方式分为静态发酵，动态发酵，间歇动态发酵。静态发酵设备简单、动力消耗省。动态发酵物料不断翻滚，发酵均匀，水分蒸发好，但能耗较大。间歇动态发酵较均匀，动力消耗介于静态发酵与动态发酵之间。

3）  发酵堆体结构形式

发酵堆体结构形式主要分为条垛式和发酵池式。

条垛式堆体高度一般1~2m，宽度一般3~5 m。条垛式设备简单，操作方便，建设和运行费用低，但堆体高较低，占地面积较大。由于供氧受到一定的限制，发酵周期较长，堆体表面温度较低，不易达到无害化要求，卫生条件较差。当用地条件宽松、外界环境要求较低时，可选用条垛式，此方式也适用于二次发酵。

发酵池式发酵仓为长槽形，发酵池上小下大，侧壁有5°倾角，堆高一般控制在2~3m，设施价格便宜，制作简单，堆料在发酵池槽中，卫生条件好，无害化程度高，二次污染易控制，但占地面积较大。

4）  供氧方式

供氧方式有自然通风、强制通风、强制抽风、翻堆、强制通风加翻堆。

自然通风能耗低，操作简单。供氧靠空气由堆体表面向堆体内扩散，但供氧速度慢，供气量小，易造成堆体内部缺氧或无氧，发生厌氧发酵；另外堆体内部产生的热量难以达到堆体表面，表层温度较低，无害化程度较低，发酵周期较长，表层易滋生蚊蝇类。需氧量较低时（如二次发酵）可采用。

强制通风的风量可精确控制，能耗较低，空气由堆体底部进入，由堆体表面散出，表层升温速度快，无害化程度高好，发酵产品腐熟度高。但发酵仓尾气不易收集。

强制抽风的风量易控制，能耗较低，但堆体表层温度低，无害化程度差，表层易滋生蝇类。堆体抽出气体易冷凝成的腐蚀性液体，对抽风机侵蚀较严重。

翻堆有利于供氧与物料破碎，但翻堆能耗高，次数过多增加热量散发，堆体温度达不到无害化要求。次数过少，不能保证完全好氧发酵。一次发酵翻堆供氧宜与强制供氧联合使用。二次发酵可采用翻堆供氧。

强制通风加翻堆，通风量易控制，有利于供氧、颗粒破碎和水份的蒸发及堆体发酵均匀。但投资、运行费用较高，能耗大。

5）  发酵温度

温度是影响发酵过程的关键工艺参数。高温可以加快好氧发酵速率，更有利于杀灭病原体等有害生物，但温度过高（>70℃），对嗜高温微生物也会产生抑制作用，导致其休眠或死亡，影响好氧发酵的速度和效果。因此，好氧发酵过程中要避免堆体温度过高，以确保嗜高温微生物菌群的最优环境条件，从而达到加速发酵过程，增强杀灭虫卵、病原菌、寄生虫、孢子以及杂草籽的功能。

频繁的动态翻抛不利于维持高温，会大大延长达到腐熟和无害化的时间，增加能耗和运行成本。

通风过程可以补充氧气，促进好氧微生物活动和产热，但与此同时也会带走堆体的热量，从而降低堆体温度。

3.3   好氧发酵工艺设备

1）混合—破碎设备

该设备将脱水污泥与填充料均匀混合后，破碎为粒径均匀的颗粒物料，以保证发酵过程中良好的通风性能。混合设备主要为混料机，其运行功率建议选择40~50m3/h为宜。

2）输送—铺料设备

经过混合后的物料经过输送设备，送入铺料机，并将物料置入相应的发酵仓。一般情况下，输送设备与铺料设备相联接，铺料设备将物料均匀铺入堆体上部，避免堆体压实。铺料机建议选择行走速度为4.5~5.0 m/min，可堆高度 1.5~2.0 m 为宜。

输送设备应具有防粘功能，易耗部件应易于拆卸和更换。主要输送设备包括皮带机和料仓。成套化的输送—铺料设备适合应用于大中型污泥好氧发酵工程，宜与自动化控制系统相结合，以保证工艺运行的稳定性。

3）翻抛设备

污泥发酵过程需通过翻抛设备辅助完成供氧，调整堆体结构，均匀温度。对于中等规模污泥发酵厂，采用的翻抛机工作参数建议选择250~300 m3/h，操作宽度不宜超过 5 m，最大翻抛深度为2 m，行走速度在 1.5 m/min。同时还应配备移行车，其功能主要为将翻抛机运送至作业位置，移行车的行走速率建议选择4.5~5.0 m/min 为宜。

4）出料设备

发酵过程结束后，可通过出料设备，将熟料输送至仓外，以便进一步处置。目前一般采用皮带机作为作为出料设备。皮带机一般适用于对工艺自动化运行要求较高的大中型污泥好氧发酵工程，小型污泥好氧发酵可采用铲车出料或人工出料。

5）供氧设备

在污泥好氧发酵工艺中，应用最多的供氧设备有罗茨风机、高压离心风机、中低压风机等。强制供风方式中，根据风压风量要求，宜采用罗茨风机为宜，一台风机可为多个发酵仓供风。

6）监测仪器

污泥高温好氧发酵工艺运行过程中，为保证发酵充分并避免臭气污染，应进行在线监测。在线监测的主要指标是臭气指标（NH3、H2S）和工艺指标（温度、氧气浓度）。需要配备 NH3、H2S、温度、氧气浓度的在线监测仪器。仪器材料应选择以耐腐蚀、灵敏度高、操作简便的金属类探头为主。

7）自动控制操作系统

大中型污泥发酵工程应配备自动控制操作系统，以便达到精确控制发酵参数，缩短发酵周期，促进污泥发酵腐熟。该系统包括操作平台、自动实时采集及反馈控制软件、便携式设备等。

3.4   新型膜覆盖高温好氧发酵工艺

膜覆盖高温好氧发酵工艺是一种将微孔功能膜作为脱水污泥好氧发酵处理覆盖物的工艺技术。

覆盖功能膜的堆体在鼓风的作用下，在膜内形成一个低压内腔，从而使堆体供氧均匀充分，温度分布均匀，可以确保发酵物的卫生化水平，保证致病性微生物在发酵过程中得到有效杀灭，大大减少敞开式堆体工艺由于局部易发生厌氧而导致的臭气产生。

由于功能膜的微孔特性，覆盖在发酵体上，发酵中的水蒸气和CO2可以自由排出，而致病性微生物、气溶胶等被有效隔离。功能膜同时还具有防雨功能，因此可以在室外建立发酵堆体。

膜覆盖高温好氧发酵工艺的堆体可采用条垛式、发酵池式或简仓式。堆体高度一般1.5~2.5m，宽度一般4~7m。供氧一般采用堆体底部通风方式，采用中压离心风机供风。各堆体宜单独设立风机，并根据堆体的工艺指标（温度、氧气浓度）对风机进行实时控制。由于功能膜的覆盖作用，风机供氧利用率提高，风机功率较小，能耗低。

膜覆盖高温好氧发酵工艺由预处理、进料、一次发酵、二次发酵等工序组成。膜覆盖高温好氧发酵工艺发酵产品卫生化程度高、腐熟均匀。

4 好氧发酵设计与运行控制

4.1 预处理

脱水污泥好氧发酵前须进行适当的预处理，以调节适宜的含水率、碳氮比（C/N）等参数，并破碎成较小的颗粒。

污泥发酵前，脱水污泥必须与填充料进行混合、破碎。混合破碎后物料的颗料直径应≤20mm，含水率为55%~60%，有机质含量≥35%，C/N在20:1~30:1，pH值应调整至6.0~8.0之间。

与脱水污泥混合的填充料要求具有含水率低、C/N比值高、具有一定的强度、颗粒分散性好的特点。可利用剪枝、落叶等园林废弃物和秸杆、木屑、锯末等有机废弃物，或利用已发酵的熟料作为回填料。

4.2发酵工艺参数与操作条件

1）卫生学要求

应达到无害化卫生要求，符合现行国家相关卫生标准。

2）工艺设计参数

供气系统设计要求：供氧方式有自然通风供氧、强制通风供氧，翻堆供氧。在工程中三种供氧方式可相互结合，形成多种供氧方式，但须保证发酵堆体中始终均匀有氧。一次发酵堆体氧气浓度应在5%以上。

发酵仓设计要求：采用风机强制供氧时，堆体高度不宜超过3.0 m，当污泥物料含水率较高时，堆体高度不宜超过 2 m。一次发酵推荐采用发酵池式发酵。

工艺参数监控：温度、氧气、水分、C/N、臭气是影响好氧发酵过程的关键工艺参数。大中型发酵工程应对关键工艺参数进行在线监测和调控，以提高发酵效率和工艺稳定性，达到更好的臭气控制和节能减排效果。对原始污泥和发酵产品的理化性质和卫生学指标也应根据需要进行必要的检测。

进出料设计要求：进料应均匀铺料，防止出现堆体物料挤压；采用布气板系统，可有效避免物料压实，造成的通气不畅。

3）  一次发酵操作条件

发酵堆体中的温度、氧气浓度、耗氧速率监测间隔应以分钟计。条件允许时，建议采用自动采集与实时监测系统获取参数信息，保证发酵通风风量的及时调整。一次发酵堆体氧浓度不低于5%，温度应保持在55℃以上，持续时间不少于6d，总发酵时间不少于7d。一次发酵结束时，发酵污泥须满足表4-2中的相关指标。

表4-2 发酵结束时发酵污泥相关指标

4.3二次发酵工艺参数与操作条件

二次发酵堆体温度建议不高于45℃，二次发酵周期一般在30~50d。二次发酵推荐采用条垛式发酵。二次发酵结束时，发酵污泥须满足表4-3 中的相关指标。

表 4-3  二次发酵结束时发酵污泥相关指标

5 二次污染控制要求

1）作业环境要求

作业区的监测项目应包括噪声、粉尘、恶臭气体（H2S、NH3等）、细菌总数（空气）；厂内外环境的监测项目应包括大气中单项指标（CO2、CO、NOx、飘尘、总悬浮颗粒物）、地面水水质、噪声、蝇类密度和臭级。污泥不宜在厂内外场地上裸卸，场地上散落污泥必须每日清扫；发酵车间构筑物应具有防雨、隔音、防腐功能；应配置换气装置和排水设施；厂内应采取灭蝇措施；在发酵过程中应保证全过程好氧，减少臭气产生；发酵厂宜全封闭运行，发酵车间内需保持微负压，并设计良好的通风条件。恶臭污染物控制建议采用生物除臭法。恶臭气体（H2S、NH3 等）的允许浓度，应符合现行国家标准《工业企业设计卫生标准》GBZ1、《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2 和《恶臭污染物排放标准》GB14554的规定。

2）脱水污泥和发酵产物的储存和输送要求

应避免脱水污泥的长时间储存，脱水污泥储存时间不宜超过12h；脱水污泥的输送应有良好的衔接，避免污泥散落，尽可能减少臭气污染的发生；应设置污泥发酵产物仓库，仓库容量应按能存储30d 以上污泥发酵产品来设置。

6 高温好氧发酵工艺的成本评价与分析

根据机械化和自动化水平、工程规模的不同，投资成本可按25~45万元/t污泥（含水率80%）·d进行估算（不含征地费）。

考虑人工、能耗、调理剂、药剂、设备折旧、维修等因素，运行成本大致为120~160元/t污泥（含水率80%）。

根据处理规模的不同，发酵装置的型式、机械化程度的不同，处理工艺所需的土地面积也不同，一般占地面积可按150~200m2/t污泥（80%含水率）进行估算。