在第一季微水会中，我们先是针对污泥概括性的讨论了其处理处置方式及未来发展，后深入到技术。在第15期和16期，分别就污泥生物沥浸技术和电渗透污泥高干脱水技术做了分享。本期微水会邀请中科博联副总经理陈俊博士就污泥好氧发酵技术及案例做分享，好氧发酵工艺是在传统堆肥技术基础上开发的一种高效的固废减量化、无害化、稳定化、资源化技术;物料以静态发酵为主，并辅以动态翻抛，保证物料快速充分腐熟。现将内容做简单梳理，供大家参考交流。
背景：由于我国的污泥处理历史欠账多，工艺技术路线虽多种多样，但没有一种得到市场的广泛认可并推广。再加上多地陷入“污泥围城”困境，我国从“十一五”开始逐渐加大了对污泥处理处置的重视。去年11月公布的《城镇污水厂污染物排放标准》征求意见稿中除新增近50项标准外，对污泥的稳定化和无害化也制定了标准。而近日环保部、住建部联合下发的《关于加强城镇污水处理设施污泥处理处置减排核查核算工作的通知》，也被认为给污泥处理处置领域带来了政策暖风，业内相关预测“十三五”期间，污泥处理处置市场空间近千亿。
主题：城市污泥好氧发酵技术及案例分享
话题：
1、污泥处理处置主要技术路线
2、好氧发酵技术介绍
3、应用案例分享
嘉宾简介：陈俊，中科博联副总经理，博士后，教授级高工，中关村高端领军人才、北京市科技新星、北京市优秀人才。长期专注于污泥好氧发酵工艺技术、成套设备研发和工程应用，主持国家科技支撑计划、北京市科技计划等项目5项;获得专利50余项，发表论文40余篇，制订行业标准6项;获得北京市科学技术一等奖等省部级奖3项;作为技术负责人完成了大型污泥好氧发酵工程30多项。
关于中科博联：北京中科博联环境工程有限公司是一家专业从事固废好氧发酵工艺技术、装备研发制造的龙头企业，设有全国博士后科研工作站、北京市固废生物处理装备工程研究中心、北京市设计创新中心等研发平台。先后主持完成了国家863计划、国家科技支撑、北京市科技计划等20多项省部级及以上课题，主编或参编10余项行业和地方标准，拥有70余项专利、软件版权，自主研发了智能好氧发酵成套技术设备、智能生物除臭设备等大型设备等20余种。其中具有自主知识产权的CTB好氧发酵技术居行业领先地位。
微水会˙精彩讲堂
作为污水处理的产物，污泥的处理处置一直以来是老大难问题。污水经过一系列处理过程，最终约有50%的污染物转移到污泥当中，因此，如果不合理的排放污泥，不采取及时有效的措施进行污泥处理处置，带来的危害很大。
1、典型的污泥处理处置技术途径在住建部发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》中给出的技术路线有以下几种。1)厌氧消化+土地利用2)好氧发酵+土地利用3)深度脱水+协同焚烧(阶段性方案)4)热干化+焚烧+建材/填埋5)石灰稳定+填埋(应急方案)
2、好氧发酵技术介绍好氧发酵技术是在传统堆肥技术的基础上发展起来的，现在的污泥处理处置更强调的是减量化、稳定化、无害化和资源化。众所周知，传统的条垛式堆肥具有占地面积大、堆肥周期长、不能完全腐熟及臭气污染严重等问题。由中科博联开发的CTB好氧发酵技术，是一种智能高效的污泥减量化、稳定化、无害化和资源化技术。采用基于发酵过程智能监控的静态发酵(主发酵)与动态发酵(后熟发酵)相结合的组合工艺。处理过程基于温度、氧气、臭气等参数的实时在线监测和反馈控制，实现了发酵过程的智能化操作。
CTB好氧发酵具有发发酵和脱水速度快、占地面积小、无害化彻底等优点，发酵产物满足《城镇污水厂污泥处置 园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)、《城镇污水厂污泥处置 农用泥质》(CJ/T309-2009)等标准的无害化要求。
好氧发酵工程一般分为混料系统、发酵系统、筛分系统，并配套有鼓风系统和除臭系统。
混料环节：主要是将含水率80%的污泥、加入的辅料和一部分堆完后干化的腐熟料进行混合，混合到结构松散的状态，能够容易让空气鼓入，进行曝气。
发酵环节：混合完毕的物料通过输送设备送到发酵仓，发酵仓底部配备曝气系统，用罗茨风机或离心风机对其进行鼓风曝气，提供微生物繁殖需要的氧气，同时也带走物料中的水分。
在发酵过程中，除曝气外，还有一个非常重要的操作环节，就是通过翻抛机或翻堆机进行物料的翻动，让其上下及中间边缘能够均匀，使发酵过程进行的更加快速，发酵过程比较彻底。
采用动态—静态结合的处理方式。在发酵初期，物料湿度大、热量累积和持续高温的阶段，堆体保持静止状态，采用鼓风机供氧，充分保证堆体的高温状态，加速物料无害化，避免恶臭气体排放。在堆体维持足够的高温期后，为改善堆体的水分分布，对堆体进行匀翻，促进物料后期腐熟，加速水分脱除，确保整个堆体物料充分发酵腐熟。
筛分环节：在目前我国设计的污泥好氧发酵工程中，发酵周期一般在20天以上，发酵完的物料结构是松散的、无臭的，水分一般能降到45%以下，然后送到筛分系统进行筛分;如果不做深加工，也可不做筛分，直接进行土地利用。
除臭系统：在鼓风曝气和翻抛过程中会产生一些臭气，这些臭气通过收集系统送到生物滤池里进行处理，处理达标后予以排放。
好氧发酵对物料实现无害化、减量化主要体现在以下几个方面：1、让物料的温度升高到60℃，维持5天以上，把里面的病原菌和杂草种子杀灭掉;2、让物料里易降解的有机质降解，向腐殖化的方向转化，实现无害化;3、让物料里的水分散失出来，这是一个减量化过程。
CTB好氧发酵技术特色：
1、自动化、智能化程度高;实现了好氧发酵稳定化处理的自动测控硬软件技术，操作简单，可实现无人值守和故障的自我诊断。
2、工艺过程快速、稳定;
3、好氧发酵效率高，工程占地面积小;好氧发酵时间较国内外同类技术短，占地面积也仅为同类技术的1/2—1/3。
4、无二次环境污染;该技术通过好氧发酵过程中氧气变化过程的监测和控制，可以确保好氧发酵的氧气含量在8%以上。
5、产品质量稳定，符合国家相关标准;好氧发酵过程对病原菌、杂草种子等有害物质的杀灭率高。
6、运行成本和能耗低;人力成本和工作量降低60%-70%。
7、技术成熟，运行效果稳定。
目前CTB好氧发酵成套技术已经成熟，并在山东、天津、河南、长春、上海等地推广应用。
设备介绍：一体化智能好氧发酵设备
上图中的一体化污泥好氧发酵设备是为了降低污泥好氧发酵工程的投资，专门为中小城镇开发的。将混料、发酵、翻抛、监测、除臭全都集中在一台设备中予以实现;标准的生产线是一台设备日处理量为10吨。最大的优势是取消了传统污泥好氧发酵中的厂房，节省了人力。这一设备现在阳朔、河池等地的五六个项目中都有应用，运行效果不错。为了提高这个设备的可复制能力，是做了标准模块化设计。
这一设备适用于中小型城市污泥、需求粪便、餐厨垃圾、园林废物和厌氧消化废物的好氧发酵处理，尤其适用于固废产生源较分散，不宜进行大规模集中处理的场合。具有运行管理方便、占地面积小、建设周期短的特点，且可通过增减设备台数调整处理规模。
大型好氧发酵工程
应用案例分享
1、长春市污水处理厂污泥处置工程该工程项目于2009年5月开工，2010年10月投入运行，占地11.34公顷，工程投资17843万元，日处理污泥400吨。好氧发酵后，臭气浓度低于国家恶臭污染排放标准(GB14554-93)，发酵温度为55-65 ℃ ，污泥稳定化率为100%，处理处置前含水率为80-82 %，处理处置后含水率为40 % ，运行成本：80-110 元/吨。
本项目的主要创新点：1)温度-氧气-臭气自动监测和反馈智能化控制系统(CTB工艺和CompSoft V3.0);2)采用冬季堆肥辅助系统，解决了长春市冬季气温低，堆体升温慢的问题;3)智能控制条件下工艺参数监控，消除了污泥含水率波动和温度波动的不利影响;4)通过好氧发酵过程中的通风策略优化，达到快速脱水、生物干化的目的;5)对恶臭气体的产生、能耗、工艺稳定性等关键技术参素有明显改善。
本项目发酵处理过程采用温度-氧气-臭气耦合智能化控制，可以根据不同条件下的工艺参数变化自动调控和优化无害化处理过程。进料污泥含水率80-82%，腐熟物料(发酵产品)含水率40~45%左右;添加15%秸秆。发酵产品的发芽率大约90%，粪大肠杆菌值大于0.01，蠕虫卵死亡率大于95%;发酵车间NH3、H2S等臭气低于国家恶臭污染排放标准(GB-14554-93)。解决了长春市的污泥问题，通过生物好氧发酵干化后，作为垃圾填埋场的覆盖土或生产肥料的原料(营养土)。
经过严格无害化处理后的污泥堆肥可以作为基质及土壤改良剂，直接用于退化土地改良、育苗基质、苗圃、观赏植物、草皮、草地、公园、高速公路绿化带和高尔夫球场及尾矿堆、采石场、露天煤坑的复垦等;也可生产复合肥，用于农田、蔬菜、果树、草坪肥、花卉等。(注：这是中科博联早期的一个好氧发酵示范工程，与近年来中科博联好氧发酵技术与设备相比，有些稍显落后，最新的技术水平及设备工艺都大大领先市场。)
2、上海松江污水厂污泥处理处置工程该工程日处理污泥120吨，总投资7200万元。采用双层结构，建有参观通道，除臭装置建于二层，车间部分屋顶采用好氧发酵后的污泥进行绿化。于2011年开工建设，2012年2月调试运行。
答疑及讨论
1、中科博联目前做的最大的污泥处理处置工程，是日处理多少吨?有怎么样的技术优势?答：2010年我们完成的长春项目日处理400吨，是当时从规模上比较大的项目;最近正在建设武汉汉西项目，设计规模435吨。
2、污泥好氧消化需要投加营养吗?需要哪些养料?答：好氧发酵在发酵前是需要投加其他外源物质的，最主要目的是调节污泥的水分到60%左右，调节孔隙度，让空气能够进入，调节碳氮比。投加的物质一般是因地制宜的，比如秸秆、蘑菇渣、锯末等，不需要添加其他的营养物质。
3、调理剂主要是什么，做什么用?答：调理剂的作用是调节水分、增加孔隙、调节C/N。
4、重金属问题是大家所关心的，康碧的廖总提出要进行源头控制，您有什么建议?答：在国际上主流的污泥处理工艺路线中，基本上没有哪条路线能够解决重金属问题，因此从源头上控制污水中的重金属可能是最根本的一个办法，希望在污泥处理设施中解决重金属问题几乎是不可能的。在好氧发酵过程中，污泥中的重金属有向惰性态的方向转化，有利于降低土地利用的环境风险，但是并不能减少重金属的总量。
5、有没有做养殖场的好氧堆肥?答：除了污泥堆肥处理外，也做了几个畜禽粪便的好氧发酵工程，最近在做的是双汇集团一大型养殖场的鸡粪堆肥项目，日处理规模是300多吨。
6、温度怎么控制?答：温度是发酵过程最关注的一个参数，一方面我们要追求高温让无害化进行的更彻底，而过高的温度又会让微生物休眠，不利于物料的降解。解决这个矛盾是通过曝气或翻抛，来控制温度在合理的区间。对于无害化要求，我们在实际工程中，一般是将堆体温度维持在55℃以上，维持7天。如果温度过高，就要增大通风曝气量;温度低时，减少曝气量，减少翻抛，减少热量损失。
7、处理周期多长?答：在目前的工程中一般都采用20天的发酵周期。
8、处理吨泥费用多少?答：在各地差异比较大，运行费用在80-200元/吨的区间内，因地区而异。
9、中科博联好氧发酵技术或设备对于污泥的来料有怎么样的要求?同时，好氧发酵与厌氧发酵在工艺选择上有怎么的优势或者适用性?答：要求有几个方面：含水率尽量能低些，有机质含量不低于20%，pH值呈中性。对常规市政污水厂产出的污泥，这几个要求一般都能满足，当压滤系统做到位，水分低时，运行成本会降低。
10、请问发酵后重金属含量大概在多少范围内?答：根据对全国近150个污水厂的调查，重金属在污泥里的超标率是很低的;随着监管力度的加大，污水产生的污泥重金属含量在持续降低。在超标的重金属中超标率最高的是锌，其他的重金属超标分险是比较低的。
11、重金属污泥可不可以添加到建筑材料中去，比如砖块?答：对于重金属超标的污泥，不建议进行农业利用，但对重金属含量较低，养分含量还较高的污泥，是鼓励进行不同途径的土地利用的。
12、每天10吨处理量，得多少投资?答：日处理10吨规模约650万。
13、请问好氧发酵对比厌氧消化的优势在哪里?答：两种工艺各有优缺点，都是可以实现资源化利用的工艺路线。就两者来讲，好氧发酵的优势体现在以下两方面，发酵完的物料能够直接进行土地利用，厌氧消化的沼渣进行土地利用使用不便;从运营管理来讲，这套系统冷凝度比较高，运营管理更方便。通过考察发现，厌氧消化系统对运行参数、设备的工况、控制的精度等要求都比较高，因此，运行管理的难度会增大一些。
14、污泥处置的一个局限性就在于运行成本，您可以介绍一下前期投资多大?后期运营成本，能耗，电耗问题?答：就大型污泥好氧发酵工程来讲，吨投资范围大概在25万-60万(以含水率80%的湿污泥来计);电耗大概在30kWh/吨的范围。
15、关于重金属的问题，您刚才是说不用处理或者根本含的某一种元素还不够?还是说源头降低了贵公司的设备就不考虑处理了?答：好氧发酵工艺可以促进重金属向惰性态转化，降低重金属的环境污染风险，但无法削减重金属总量。
16、平时运行对微生物进行监控吗?答：发酵过程主要检测温度、氧气和臭气指标，不监控微生物。
17、之前一直接触污泥，好氧发酵技术，最关键是工艺设计，过程控制，这一块有怎么样的建议呢?答：关于污泥好氧发酵的设计，最近公司正在与上海污市政院一起编写《污泥好氧发酵技术规程》是行业标准，预计会在明年发布，是专门针对工程设计领域的。
18、有机质在这个过程中转化的过程是怎么样的?答：具体转化过程可见下图。
19、这种污泥与正常干化直接用于园林利用有什么大的区别?答：污泥热干化后直接用于园林没有进行稳定化，存在烧苗的风险，生物毒性也比较强。
20、产生的臭气怎么处理?处理完的发酵产物到哪里去?答：臭气的处理在两个方面，一个是发酵过程中调节工艺参数，少产生臭气;二是产生的臭气收集后送到除臭装置当中，除臭装置现在全世界70%以上采用的是生物滤池工艺，运行成本低，处理效果也不错。目前，用的最主流的方向是做园林绿化，或者是作为肥料厂的原料，将其做成肥料，当然在不同地方针对做肥料这一途径给出的政策也有所不同。
结束语
在第二季首期微水会中，我们了解了电渗透污泥高干脱水技术、设备及应用案例。本期微水会中，中科博联的@陈俊 博士为我们带来了关于污泥好氧发酵技术的精彩分享，讲解了中科博联基于传统好氧堆肥技术自主研发的CTB好氧发酵技术的优势，介绍了专为中小城镇开发的小型一体化好氧发酵成套设备，分享了其早期及现今成熟的工程案例。针对群友提出的重金属、温度控制、运行成本、对污泥的要求等问题给予了详细解答。
在环保部、住建部联合发布的《关于加强城镇污水处理设施污泥处理处置减排核查核算工作的通知》中，将首次把污泥处理纳入污水总量减排，业界预测这回促进污泥处理处置的发展。相信随着政策的不断向好，污泥处理处置也会日渐走向规范化，任何一项技术都不是完美的，需要在后续发展历程中不断探索创新，并结合地域、综合因素等选择因地制宜的工艺路线。
再次感谢@陈俊 博士的精彩分享，感谢中科博联的支持，感谢积极参与本期微水会的群友，我们将努力做专业的技术交流平台，也希望大家能够多参与，多分享交流。敬请关注我们微水会每期的精彩内容。相约下期。
