隨著我國城鎮污水處理率的不斷提高,城市污泥產量急劇增加。截至2009年,我國污水處理廠污泥產量已超過3000萬噸。但是目前,全國城市污泥有效處理處置率不到10%,嚴重滯后于污水處理事業的發展。
生物堆肥是一種經濟有效的污泥無害化處理方式,但在污泥生物堆肥工程中,臭氣污染是行業所面臨的突出環境問題。污泥含有多種易降解的有機物和豐富的微生物,在堆肥過程中有機質降解會產生多種臭氣,擴散到周邊,對環境造成污染。不同的堆肥物料、堆肥工藝所產生臭氣的種類及濃度存在差異,若堆體氧氣供應不足,則會產生厭氧發酵,形成硫化氫、揮發性有機酸等惡臭物質;若對堆體進行翻拋,則惡臭氣體會從堆體中大量逸出。在完全好氧的堆肥過程中,仍會產生少量有味氣體,但相對易被人接受。
國外有大量污泥廠因為不能解決好臭氣污染問題而關閉,在國內,將污泥制磚處理的廣州市一家污泥處理廠就因臭氣污染成為信訪大案之一,最后被迫關閉。在污泥堆肥工程實踐中,臭氣的產生與控制更是影響工程穩定運行的關鍵問題。那么,如何才能有效解決污泥堆肥的臭氣污染問題?
2009年,秦皇島市綠港污泥處理廠建成投產。這個污泥處理廠采用智能控制生物堆肥工藝(CTB工藝)處理含水率85%的脫水污泥,日處理規模200噸。此工藝有效減少了堆肥過程中臭氣的產生,并對收集的臭氣進行集中處理,較好地解決了生物堆肥的臭氣污染問題。
綠港污泥處理廠采取“源頭預防為主,末端削減為輔”的臭氣控制模式,通過CTB工藝優化生物堆肥過程的發酵和氧氣供應,減少臭氣物質的產生,顯著降低了其環境危害。CTB工藝可根據發酵堆體的溫度、氧氣含量等工藝參數進行智能化反饋控制,通過調節曝氣量使堆體在發酵過程中的氧含量處于最佳狀態,抑制堆體中臭氣的產生。在生物發酵后熟期,CTB工藝對堆體物料進行勻翻,顯著減少臭氣的產生和釋放。在堆肥廠區,發酵車間的過道是操作人員活動較頻繁的區域,如果其臭氣濃度超標,也會對工作人員的健康產生影響。工程運行結果表明,與《工作場所有害因素職業接觸限值》(GBZ2-2002)中相關數值相比,發酵車間過道的硫化氫濃度低于限值88%~98%,氨氣濃度低于限值22%~94%,而國內很多堆肥廠的氨氣濃度往往在100mg/m3以上(標準平均值為30mg/m3)。
堆肥的混料過程也會產生少量臭氣,監測表明,污泥料倉是混料車間產生臭氣的主要部位。脫水污泥會產生一定濃度的硫化氫和氨氣,若將其長時間存放,則會發生厭氧反應,產生大量硫化氫氣體。CTB工藝保證了污泥的及時好氧處理,抑制了料倉內污泥厭氧反應的發生。與《工作場所有害因素職業接觸限值》相比,硫化氫濃度低86%~99%,氨氣濃度低88%~99%,混料車間空氣質量較好。
為預防發生臭氣超標現象,綠港污泥處理廠還通過集氣系統收集生物堆肥過程中產生的臭氣,并用生物濾池進行集中處理。廠區采用頂吸罩在發酵倉上方收集臭氣,防止氣體向生產車間和大氣擴散,收集的廢氣經生物濾池除臭系統處理后達標排放。但工程運行中發現,頂吸罩所需的排風量大,系統的能耗和運行成本較高。為提高氣體收集效率,工程中采用不透氣的特殊材料將發酵倉密閉起來,對廢氣進行統一收集和統一處理。這樣不僅能更有效地防止臭氣擴散,而且降低了電耗,減少運行費用。
目前,對于堆肥過程中的臭氣控制問題,關注的重點往往集中在末端除臭上,沒有重視從堆肥過程進行臭氣的源頭控制。多個工程實踐證明,更有效的控制手段應當是對堆肥過程的重要工藝參數進行優化和智能調控,以減少臭氣產生。如選擇合適的調理劑用量、調節堆肥物料含水率、確定最佳的鼓風參數和勻翻時間等,以加速生物堆肥進程,并最大幅度地減少臭氣的產生。
與傳統的污泥生物堆肥工藝相比,CTB工藝在控制臭氣污染、減少占地面積、智能反饋控制、操作簡便、能耗低等方面具有優勢,尤其是其創新性的臭氣控制方式,為污泥生物堆肥工程提供了新的經驗借鑒。