污泥有机无机复混肥的生产工艺探讨.docx
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污泥有机无机复混肥的生产工艺探讨
污泥有机－无机复混肥的生产工艺探讨
在有条件的污水处理厂，利用其产生的污泥制造有机－无机复混肥是避免污泥产生二次污染实现其无害化、减量化的一条有效的最终的污泥处置方法。
较为适合我国国情。
这里污泥有机－无机复混肥就是指利用污水处理厂污泥作为有机质、磷酸一铵、氯化钾、过磷酸钙为无机原料，用造粒机生产的粒状有机－无机复混肥料。
它的生产在国内污水处理行业已有几年历史了。
作为一种有机－无机复混肥料它除了具有一般的肥效长，缓、速结合，防止土地酸化，改良土壤等特性外，最突出特点就是保水性能好。
目前我国污水处理行业生产有机复混肥的厂家已有十几家了，工艺各有特点，均处于一种探索阶段。
笔者在保定市排水总公司从事污泥制肥生产工作已多年，现总结出了一些生产经验，与大家共同探讨如下：
我国目前已于2002年11月18日由国家技术监督检验局颁布了有机-无机复混肥标准（GB18877-2002），并于2003年6月1日开始实施，标准主要技术指标如下：
表1有机-无机复混肥技术要求
名称
指标
总养分（N、P2O5、K2O）的质量分数/%
≥15.0
水份的质量分数/%
≤10.0
有机质的质量分数/%
≥20
粒度（1.00mm-4.75mm或3.35mm-5.60mm）/%
≥70
酸碱度PH
≥5.5-8.0
蛔虫卵死亡率/%
≥95
大肠菌值
≥10
含氯离子的质量分数/%
≤3.0
砷及其化合物（以As计）的质量分数/%
≤0.0050
镉及其化合物（以Cd计）的质量分数/%
≤0.0010
铅及其化合物（以Pb计）的质量分数/%
≤0.0150
铬及其化合物（以Cr计）的质量分数/%
≤0.0500
汞及其化合物（以Hg计）的质量分数/%
≤0.0005
1．有机-无机复混肥料生产工艺
1.1生产用原料
1.1.1污泥预处理：
脱水间脱水后污泥晾晒至水分45％左右，制成宽1.5米、高1米的条形堆，堆沤7－15天，使它充分发酵。
经过该工序后污泥将发生以下变化，一是部分病原菌、寄生虫卵和草籽将被杀灭；二是部分大分子有机质将被分解，分解后的产物更利于植物吸收利用；三是污泥的粘性降低，解决污泥制肥后硬度较大、不利于分解和植物吸收等特点；四是经过该工序后污泥水分一般将降到25％左右，可大大降低污泥干化成本，以利于与其它有机肥竞争。
1.1.2粒状无机原料粉碎过100目筛.无机生产原料见表2
表2 无机生产原料
名称
指标
尿素
ω（N）≥46%
磷酸-铵
ω（P2O5）≥46% ω（N）≥10%
氯化钾
ω（K2O）≥60%
过磷酸钙
ω（P2O5）≥16%
1.2主要设备
主要设备见表3:
表3主要设备
型号
参数
烘干机
9JH2000A
5.5KW
粉碎机
高崖悬辊破碎机
27KW
搅拌机
LJ1800
11KW
圆盘造粒机
φ2800
7.5KW
二次烘干机
φ1200×1000
5.5KW
冷却筛分机
φ1000×7500
3KW
1.2.3工艺次序
污泥晾晒→发酵→烘干→粉碎→造粒→二次烘干→冷却→筛分→计量包装
1.2.4工艺说明
将预处理后污泥经高温（进口温度500－650℃，出口温度60－100℃）烘干进步杀菌至水分13％以下,粉碎至100目以上，按一定配比将尿素、磷酸一铵、氯化钾、过磷酸钙加入搅拌机内，搅拌均匀（6分钟左右），输入造粒机造粒，然后再送入滚筒干燥机内烘干至水分10％以下，烘干温度一般在进口550－450℃出口50－75℃，冷却包装
2.工艺探讨
2.1污泥有机－无机复混肥生产条件要求
2.1.1控制好污泥烘干温度。
温度过高：
一是有机质损失较大；二是冷却时间长，影响产量，短时间物料温度降不下来，包装后放置时易发生污泥燃烧现象。
2.1.2严格控制投料量。
根据烘干设备的烘干能力控制投料量，使成品水分符合要求。
对于本工艺所采用的生产设备，以生产1.5吨／小时成品的投料量较适宜。
2.1.3控制混料搅拌时间和搅拌过程中的加水量。
一般情况下搅拌6分钟，足以使物料混合均匀，同时物料还可吸收一定水分，利于造粒。
搅拌过程中加水是污泥有机－无机复混肥不同于其它复混肥造粒过程的特点之一，首先是污泥吸水速度较慢，到造粒机内再加水影响造粒速度；二是污泥粉碎后较轻，在搅拌和输送过程中易产生较大粉尘，而且在空气中悬浮不易下沉，造成工作环境较为恶劣，为此我们经过多次试验后，所采取的办法是在搅拌过程中加15％左右的水。
经过检验该方法较为有效，改善了工作环境，同时使生产工艺较为流畅。
2.1.4控制好造粒过程中的加水量。
由于在搅拌过程中已加了一部分水，因此在造粒过程中必须控制好喷水量。
喷水过大，易产生大球，同时使烘干负荷增大，产量降低；喷水量小，成球率低，次品增多。
还有由于污泥有机－无机复混肥在烘干过程中二次造粒作用较小，因此在造粒时必须将成球率控制在80％以上；同时停留时间不宜过长，防止尿素在造粒机内溶解形成大球和粘壁。
2.1.5严格控制烘干温度。
一般进口温度在400－550℃，出口物料温度以不超过70℃为易。
温度偏低烘干效率低，成品水分超标；温度偏高，影响成品质量，浪费原料（主要是尿素）和能源。
2.1.6控制返料比。
本生产工艺返料比经过这几年生产实践总结的经验是返料以不超过25％为易。
如返料比过大，生产系统紊乱成品率降低。
3工序验证
3.1以草坪专用肥配料为例
草坪专用肥原料配比见表4
表4无机生产原料
名称
尿素
磷酸一铵
氯化钾
过磷酸钙
ω（P2O5）≥16%
配比
20
4
4
10
58
3.1.2检验结果结果
产品检验分析结果见表5
表5产品加工前后检验结果
名称
加工前检验结果
加工后检验结果
总养分（NP2O
5K2O）的质量分数／％
17.96
16.80
水份的质量分数／％
38.40
8.80
有机质的质量分数／％
24.60
23.50
粒度（1.00mm－4.75mm或3.35mm－5.60mm）／％
83.50
酸碱度PH
6.7
6.8
蛔虫卵死亡率／％
未检出
大肠菌值
≥10
4工艺存在问题及进一步改进完善措施
4.1粉尘问题
城市污水处理厂污泥有机质含量在35％－55％之间，干污泥比重较轻，污泥在烘干和粉碎过程中易产生粉尘，且这种粉尘在空中旋浮时间较长，从而造成生产环境的污染及物料损失，宜在烘干设备的出料口前端安装旋风除尘集料设备加以解决，在粉碎过程中产生的粉尘宜采用布袋除尘与水除尘相串联的除尘工艺加以解决。
4.2气味问题
污泥在烘干过程中，挥发性污染物和臭味随水蒸汽最终排入大气，造成大气污染。
在排入大气前宜采用热交换和冷凝装置去除水蒸汽，然后进入生物滤塔脱掉污泥中令人不愉快的气味。
4.3其它问题
污泥晾晒和发酵工序该工序虽可降低生产成本、增加使用的安全性等优点，但也存在着以下几个缺点；
（1）占地面积较大；
（2）冬季加工时间长，不能满足污水厂污泥处理的需要；
（3）损耗部分有机质和氮；
（4）工人工作环境差。
5小结
5.1根据检验结果与配方基本吻合，表明生产工艺可靠性。
5.2污泥经过晾晒和发酵降低了污泥水份和黏性，增加了造粒速度和降低了烘干加工成本，从而增强了产品的市场竞争力；同时降解了污泥中大分子物质增强了肥料的肥料效果；
5.3通过生产实践表明,在搅拌过程中加水，可以降低搅拌过程中的粉尘和造粒过程中粉尘，改善工作环境，增加造粒速度。
5.4本工艺采取的烘干温度可以保证氮、磷、钾和有机质的损失，从而保证肥料的肥效，同时还可杀灭大肠菌群和蛔虫卵。
污水、污泥处理过程中恶臭控制技术
1前言
恶臭广泛地产生于工农业生产，市政污水，污泥处理以及垃圾处置过程。
恶臭公害有损于周围环境。
某些恶臭气体被归类为有毒污染物，其排放受到有关空气污染法规的约束。
该类有毒气体不在本文的讨论范围内。
本文着重讨论市政污水，污泥处理以及垃圾处置过程产生的令人讨厌的臭味，能使人们的心理，感官造成不愉快的气体。
《中华人民共和国国家标准-恶臭污染排放标准》GB14554－93定义恶臭为：
一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。
为了保护和提高各类处理现场及周围环境卫生质量，减少对空气造成二次污染，对恶臭进行有效的控制已势在必行。
2恶臭的来源和气体种类
恶臭气体的来源：
市政污水，污泥处理及垃圾处置设施等是恶臭气体的重要来源。
随着市区的不断向外扩大，以往建在远离市区的处理设施已经越来越接近新市区，接近人们工作及生活场所，深受恶臭困扰的人们也越来越多。
气体的种类：
不同的处理设施及过程会产生各种不同的恶臭气体。
污水处理厂的进水提升泵房产生的主要臭气为硫化氢，初沉池污泥厌氧消化过程中产生的臭气以硫化氢及其它含硫气体为主，污泥硷化稳定过程中会产生氨气和其它易挥发物质。
垃圾堆肥过程中会产生氨气、胺、含硫化合物、脂肪酸、芳香族和二甲基硫等臭气。
好氧消化及污泥风干过程可能产生很少量的硫化氢，但主要有硫醇和二甲基硫气体产生。
3恶臭控制技术
3.1国内外恶臭控制发展概况
为了贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》，我国在1994年1月15日由国家环保局批准实施了控制恶臭污染物的《恶臭污染物排放标准》GB14554－93，对恶臭污染物及臭气的排放浓度等做出了相关规定。
在一些发达国家，如美国和加拿大，针对恶臭的法规大多属公害法类的州或省级，以及地方法规，而没有联邦一级的统一法规。
在实施方面也是本着因地制宜的原则，选用最适合于本地区和本现场的具体情况的控制方案和技术设备。
目前我国从事恶臭控制的专业单位不多，尚不俱备从项目整体规划，工程设计，设备制造，系统集成和运行管理的综合能力。
即使在一些发达国家，针对污水，污泥处理和垃圾处置过程中的恶臭管理和控制技术比起其它处理技术本身也是一个较新的领域。
早期发展的技术主要是借鉴化工单元操作技术，如吸收、吸附、氧化、燃烧等方法，这些技术已经非常成熟，可靠和有效，且俱备完善的设计标准，制造工艺，工程实施和运行管理经验。
因此，单元操作仍然是处理方法的主流。
3.2消除恶臭的几种方法
针对我国目前的情况，笔者认为湿式吸收氧化法和生物过滤法两种技术是发展和应用的方向，以下将着重介绍。
（1）湿式吸收氧化法
湿式吸收氧化法是一种被广泛应用于恶臭控制，非常成熟、稳定，有效的工艺方法。
该工艺最适合于处理大气量，高浓度的恶臭气流，如污泥稳定、干化处理和焚烧过程所产生的恶臭等。
常用的设备有三种塔：
填料塔、喷雾塔和文丘里洗涤塔。
它们的设计宗旨就是最大限度地增加液－气接触，增进传质速率，从而达到较高处理率。
在该处理工艺中，恶臭气体首先被化学溶液吸收，然后被氧化，处理效果取决于恶臭气体在化学溶液中的溶解度。
当恶臭气流中同时含有氨气，硫化氢和其它含硫气体时，通常需采用多级吸收系统，第一级用水或硫酸溶液吸收除去氨气，然后用氢氧化钠提升pH值，再由次氯酸钠等氧化剂溶液吸收和氧化其余的恶臭气体，如硫化氢，硫醇和二甲基硫等，最后经过除雾装置以后，直接排放或与干净空气混合稀释后排放到大气中去。
该方法的优点是通过两级或三级吸收系统，可以广泛地除去多种恶臭气体，并达到很高的去除效率。
该系统可以通过调节加药量和溶液的循环流量来适应气流量和浓度的变化，因此具有较强的操作弹性。
湿式吸收氧化法直接借用了化学工业里的单元操作理论和实践经验，具有非常成熟、可靠、有效，特别是占地面积小等优点，因此，在美国等发达国家得到广泛应用，并在未来相当时期内仍将是恶臭控制技术的主流，特别是针对老厂的改造和有土地局限性的新建厂的除恶臭更俱优势。
湿式吸收氧化法也有它的缺点，如需要消耗大量的水和化学溶液，电力等。
如果除雾装置设计不当，可能会在排放气体中夹带残留的氯化物，使得排气中有类似于漂白剂的气味。
所以，除雾装置也是非常重要的系统组成部分。
特别值得一提的是美国MET－PRO公司的恶臭控制系统，目前我们从DUALL分部引进最大的恶臭控制系统，整个系统有六台PT500－MD25多级吸收塔组成（五用一备），单台处理气量为42000Nm3/h。
厂家对氨气和硫化氢的设计去除率为95%，但根据该公司三十多年来的经验，建成后的实际去除率可望达到99%（硫化氢）和98%（氨气）以上。
该系统今年年中可望正式投入运行。
PT500－MD25的工艺流程示意图（见图1）。
为了进一步适应亚洲地区，特别是中国地区的需求，MET－PRO公司已通过北京天传海特环境科技有限公司将技术和设备制造转移到中国，以降低成本，更好地为改善环境提供快捷高效的设备和服务。
（2）生物过滤法
生物过滤法处理过程是由天然滤料来吸附和吸收恶臭气流中的臭气，然后由生长在滤料中的细菌和其它微生物来氧化降解。
通常情况下，这些天然滤料上本身固有的细菌和其它微生物就足以用来除去臭气，而非某些方法所谓细菌接种和添加化学药剂等额外工作。
然而，滤料材料的选择至关重要，主要考虑因素是是否适合细菌和其它微生物的生长。
可作为滤料的材料有：
木削，垃圾堆肥过程的产物，沙、土壤、石头、贝壳等。
近年来，有机或无机的人工合成材料也逐渐被开发和用作生物过滤料，特别是类似于填料塔中的有机物填料被用于生物过滤洗涤塔，由于人工合成材料的强度，比表面积和均一性等性能均优于多数天然材料，生物过滤洗涤塔的操作和处理能力上将会有一个大的飞跃，如可望将生化反应停留时间从传统的45到60秒缩短到6秒钟。
这样，同样滤料通过面积的处理能力可增加7到10倍。
图1 PT500-MD25工艺流程示意图
生物过滤法主要有两种布置方式，生物过滤池（可在地面以上和以下）和生物过滤塔。
近年来，也衍生出不少其它设计方案，如美国BIOCUBE公司的PENTPACK和LS－100型多层模块式设计。
近20年来，生物过滤法被越来越广泛地用于污水，污泥处理和垃圾处置设施的恶臭控制，但是发展比较还是缓慢，而且生物过滤法仍处于研究和发展阶段，还有许多方面需要更进一步的理论研究和实践经验。
生物过滤法的生化反应过程需要相对较长的停留时间，从而需要很大的占地面积。
另外某些复杂和高浓度的恶臭气流处理的局限性也阻碍了它的推广应用。
尽管如此，生物过滤法仍然有广泛的前景。
它具有独特的优点，具有较强的恶臭去除能力、装置简单、能耗低、不受冬季寒冷气候的影响，如果设计得当，运行和维护费用很低。
主要缺点是占地面积大、难以控制滤料的均一性、透气性、湿度、温度和pH值等至关重要的操作参数。
当氨气浓度超过35ppm时，氨离子会积累在过滤料中，从而降低去除效果。
生物过滤法还需用大量的水来加湿进气流和保持过滤料接近100%的最佳湿度环境，过程中会产生大量的渗沥液，需要适当处理或处置。
（3）常用的恶臭控制技术方法
恶臭控制可以采用多种方法，表1总结了几种比较常用的技术。
表1各种恶臭处理方式概总
技术方法
应用
费用
优点
缺点
总去除率
填料式湿法吸收塔
中至重度污染；中至大型设施
中等投资和运行成本
有效和可靠；使用年限长
必须处理化学废水；消耗化学品
99%
细雾湿法吸收器
中至重度污染；中至大型设施
较上种方法投资多
化学品消耗低
需要软化用水，吸收器体积较大
/
活性炭吸附器
低至中度污染；小至大型设施
取决于活性炭填料的置换和再生的次数
方法、结构简易
只适用于相对低浓度的臭气，难以确定活性炭使用寿命
/
生物滤池
低至中度污染；小至大型设施
低投资和运行成本
简易；运行、维护最少
难以确立设计标准，不适合高浓度臭气
＞95%
热氧化法
重度污染；大型设施
高投资和运行成本
对于臭气和挥发性有机化合物很有效
只经济适于大型设施的高流量、难处理的臭气
/
扩散至活性污泥处理池
低至中度污染；小至大型设施
经济适用于已有风机和扩散装置的设施
简易；低运行、维护；有效
易侵蚀风机，不适于高浓度臭气
90～95%
抗臭气剂
低至中度污染；小至大型设施
取决于化学品的消耗量
低投资
臭气去除效率有限（＜＝50%）
/
4总结
针对我国市政污水，污泥处理和垃圾处置过程中日益突出的恶臭问题及其特点，笔者认为湿式吸收氧化法和生物过滤法两种技术是发展和应用的方向。
其中，湿式吸收氧化法具有处理气量大，浓度高，操作稳定，效率高和占地面积小等优点，它将成为主流和首选技术。
在占地面积不受局限的情况下，针对中，低浓度的恶臭气流，生物过滤法同样是一个很好的选择。
但是无论选用哪一种技术方案，都必须由专业人员对整个项目的恶臭的来源，特性和现场的具体情况做全面，科学的调查，研究和分析，才能做出科学，合理的决策。
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