目前，郑州市共有三座污水处理厂，分别是王辛庄污水处理厂、五龙口污水处理厂和马头岗污水处理厂。总处理量为80×104m3/d，剩余污泥量为600t/d(含水率为80%)。经过方案比选，郑州市决定集中处理处置三个污水处理厂中第一个污水处理厂的剩余污泥。处理工艺为好氧堆肥，处置方案为土地利用或填埋。

一、项目概况

污泥处理厂的设计规模为600吨/日，一期工程为100吨/日，主要建设内容包括秸秆储存粉碎车间、混合好氧堆肥车间、风机房、生物滤池及配套生产管理设施。该植物的产品是营养土，可用于景观美化或垃圾填埋。项目预留占地用于营养土深加工制作肥料。

二、治疗过程

根据微生物生长环境的不同，堆肥可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥是指好氧微生物在好氧条件下分解转化废物中的有机物的过程，最终产物主要是CO2、H2O、热量和腐殖质。厌氧堆肥是指厌氧微生物在厌氧条件下对废物中的有机物进行分解和转化的过程，最终产物为CH4、CO2、热量和腐殖质。

由于厌氧微生物分解有机物速度慢，处理效率低，易产生臭气，工艺条件难以控制，本项目选择好氧堆肥工艺。

现代好氧堆肥技术可分为翻转堆肥、通风静态堆肥、发酵罐(池)堆肥和筒仓堆肥。发酵罐堆肥工艺具有占地面积小、堆肥效率高的优点，因此本项目选择发酵罐堆肥工艺。

堆肥厂的工艺流程如图所示。混合车间有三个筒仓:脱水污泥筒仓、碎秸秆筒仓和回收筒仓。通过污泥运输车将污水处理厂的脱水污泥运输至脱水污泥仓；粉碎后的秸秆由带式输送机输送至秸秆仓；从发酵罐出来的物料经过筛分机筛分，筛分后的物料进入回收仓。脱水污泥、粉碎的秸秆和堆肥成品中的筛上物由搅拌机搅拌，然后由装载机输送至发酵罐进行堆肥。堆肥后的物料由装载机或翻转机输送到返料皮带机，由返料皮带机输送到筛选机。筛分后，筛上的物料返回料仓重复使用，筛下的物料即为成品营养土。

图堆肥工艺流程

三。工艺流程设计

(1)发酵罐

发酵罐的设计包括发酵罐的数量设计和单个发酵罐的尺寸设计。为了方便生产和操作，单个发酵罐的容积是根据每天要堆肥的物料体积来设计的。发酵罐的宽度和高度根据翻抛设备的要求确定。本项目采用进口翻抛机，要求发酵罐宽度为4.5 m，最大翻抛深度为2.0m，考虑到超高0.2m，发酵罐深度确定为2.2m，根据发酵罐物料体积、宽度、高度、尺寸确定发酵罐长度为30 m。发酵罐的数量根据发酵周期确定。本项目的设计发酵周期为21天，因此至少需要21个发酵罐。考虑到一个发酵罐的周转，发酵罐数量为22个。当处理能力达到300 t/d时，设置66个发酵罐；当处理能力达到600 t/d时，设置132个发酵罐。

发酵罐为钢筋混凝土结构，相邻两个发酵罐共用池壁。池壁的宽度根据抛丸机的要求确定。池壁应能承受翻转机的压力。发酵罐底板应承受发酵物料和装载机的重力，并满足通风要求。

(2)发酵罐进料和出料的设计

对于罐发酵过程，发酵罐的进料和出料有两种方式:分批进料和出料以及整体进料和出料。分批进出料的特点是一次将一批物料送入发酵罐的一端，通过翻抛机的翻抛操作将物料移动到发酵罐的另一端。第二次，开始时投入一批物料，重复发酵循环直至结束，成品物料从发酵罐另一端排出。在输送物料的同时，翻料机还对物料进行充氧、粉碎和搅拌操作。整个进出料过程的特点是整个发酵罐一次充满，当发酵周期结束时，整个发酵罐一次放尽。为了满足投料的需要，分批投料出料工艺要求在整个发酵周期内以固定的频率翻抛，翻抛会造成堆体温度呈锯齿形变化，不利于堆肥的无害化。因此，本项目选择了整个进料和出料流程。投料时，发酵罐由装载机一次性装满物料；出料时，发酵罐内所有物料一次性运出。在发酵周期的前期，只进行吹风和供氧，以满足无害化的持续高温要求。在发酵周期的后期，适当的翻抛可以满足堆肥均匀性的要求。

(3)发酵罐中的供氧

发酵罐堆肥工艺根据供氧方式的不同可分为三种类型:风机强制供氧、翻抛供氧和风机强制供氧加翻抛供氧。发酵罐分批进出料过程是风机强制供氧加翻抛供氧的典型例子。本项目考虑到翻抛供氧易造成堆温曲折变化，不利于堆肥持续高温，影响堆肥无害化，采用前期风机强制供氧和后期风机强制供氧+翻抛供氧的两级供氧模式。根据反应器温度、反应器氧浓度等参数，按照预先编制的程序控制风机的风量。发酵罐底部为气体分布板，空气体从底部向上进入反应器。每个发酵罐的最大设计供气量为60m3/min。

(4)混合

在进入发酵罐之前，污泥必须与其他材料混合，以获得合适的含水量和碳氮比。堆肥还应该具有一定程度的多孔性，以便氧气可以容易地扩散到其中。堆肥的设计含水量为55% ~ 58%，碳氮比为(25 ~ 30) ∶ 1。

为配合搅拌机的连续工作，搅拌机前设置三个料仓，分别为脱水污泥料仓、碎秸秆料仓和回收料仓。三个料仓中的物料由螺旋输送机按设定的比例输送到搅拌机。

(5)材料运输

在堆肥厂，物料运输贯穿于堆肥的所有阶段。运输方式包括汽车运输、带式输送机运输、无轴螺旋输送机、有轴螺旋输送机、斗式提升机运输等。最经济的运输方式是带式输送机，最不经济的方式是车辆运输。

污泥如何进入污泥仓是整个物料输送的重点和难点。通常，可用的运输方案有螺旋输送机、活塞泵或螺杆泵。一个合理的运输方案应具有转运和卸载少、能耗少、对周围环境影响小、投资少的特点。螺旋输送机能耗小，对周围环境影响小，但无法配合污泥车的卸料，需要增加卸料作业。污泥泵输送方案对周围环境影响不大，但消耗大量能源和投资。比较各种运输方案，本项目选择汽车运输方案，即通过坡道，污泥车直接开到污泥仓顶部卸料。这个方案最直接，能耗低，对周围环境没有影响。缺点是修建匝道投资大。

混合后的堆肥如何进入发酵罐，是物料运输的另一个难点。在堆肥车间，发酵罐具有数量大、长度长的特点。比较理想的方案是带式输送机加移动卸料机的方案，即带式输送机将混合好的物料输送到移动卸料机，再由移动卸料机输送到整个发酵罐。由于投资的限制，本设计采用装载机将混合堆肥直接运输到发酵罐。

(六)车间通风设计

在污泥堆肥过程中，会有大量的水以水蒸气的形式散发出来，同时可能伴随着氨气、硫化氢等恶臭气体的产生。堆肥车间的通风设计为:在车厢顶部设置若干个射流风机向车厢两侧吹，组织车间内的空气流动，在车间两侧设置若干个出风口，出风口与通向生物滤池的排风管道相连。这种设计的好处是车室内没有通风管道，同时由于射流风机的作用，可以均匀地组织气流。

(七)除臭设计

当堆体的氧气供应不足或碳氮比不合适时，堆肥过程可能产生臭气，如氨、硫化氢、硫醇、胺等。一般的除臭方法有生物滤池法、土壤法等。本工程选择生物滤池法。生物过滤器填充有成品堆肥、树皮、锯末等的混合物。，异味气体通过微生物作用被去除。为了去除水蒸气凝结产生的冷凝水，在生物滤池底部安装了排水系统。

生物滤池的设计表面负荷为0.022 m3/(m2·s)，滤料高度为1.5 m

四。结论

郑州污泥堆肥项目是国内首个利用堆肥技术处置城市污水处理厂剩余污泥的大型项目，也是国内首个引进槽式翻抛机的项目。设计中采用了动静结合发酵工艺、风机自动控制、自动搅拌、车间充分通风、生物滤池除臭等先进技术。能够保证堆肥过程的顺利进行。