天津市張貴莊汙泥處理工程工藝設計及其技術特點
Process design and its technical features of Tianjin Zhangguizhuang sludge treatment project
曹仲宏 郭淑琴 王舜和
(天津市市政工程設計研究院，天津300051)
摘要天津市张贵庄污泥处理工程处理规模为300 t／d(以含水率80％计)，采用槽式高温好氧
發酵工藝，處理後汙泥可作爲營養土進行土地利用，也可填埋。介紹了天津市張貴莊汙泥處理工程
的工藝流程及物料平衡計算，重點介紹工藝設計的主要參數以及工程設計的特點，以期爲類似工程
設計提供借鑒。
關鍵詞汙泥處理處置高溫好氧發酵發酵倉土地利用
Process design and its technical features of Tianj in
Zhangguizhuang sludge treatment proj ect
Cao Zhonghong，Guo Shuqin，Wang Shunhe
(Tia，巧in Municipal Engineering Design and Research Institute，Tianjin 300051，China)
Abstract：High temperature groove aerobic composting process was used to treat the sludge
generated from Tianjin Zhangguizhuang Wastewater Treatment Plant(WWTP)．Its treatment ca—
pacity was 300 t／d(sludge water content was 80％)．The treated sludge could be used as nutritional
soil for land use or could be treated by landfill．This paper introduced the technological process，ma—
terial balancing calculation and main parameters of process design and the features of the engineer—
ing design of Tianj in Zhangguizhuang sludge treatment process in the hope of providing reference
for similar engineering design．
Keywords：Sludge treatment and disposal；High temperature aerobic composting；Composting
storehouse；Land use
0前言
天津市張貴莊汙水處理廠是天津中心城區建設
的最後一座大型汙水處理廠，也是天津市目前總規
模最大、處理標准最高、功能最全的汙水處理工程項
目。其建設內容包含20萬m3／d汙水處理廠、6萬
m3／d再生水厂和300 t／d(以80％含水率计)污泥处
理工程。根據國家相關技術政策口~3]：“城鎮汙水處
理廠新建、改建和擴建時，汙泥處理處置設施應與汙
水處理設施同時規劃、同時建設、同時投入運行。汙
泥處理必須滿足汙泥處置的要求，達不到規定要求
的項目不能通過驗收”。與汙水、再生水處理同期建
設張貴莊汙泥處理工程，可實現在建設汙水處理廠
的同時解決次生的汙泥處理處置問題，防止二次汙
染，提高汙泥資源化利用水平，維護良好生態環境，
促進循環經濟和生態城市建設，對實現我國節能減
排戰略具有重要意義。
天津市張貴莊汙泥處理工程采用高溫好氧發酵
工艺，总占地面积为1．95 hmz，好氧发酵处理后污泥
可作爲營養土進行土地利用，也可填埋。
1 污泥处理工艺流程及物料平衡
結合天津市的具體情況及張貴莊工程特點，經
多方案比較，最終確定采用槽式高溫好氧發酵工藝。
高溫好氧發酵是通過好氧微生物的生物代謝作用，
使汙泥中有機物轉化成穩定的腐殖質的過程。代謝
過程中産生熱量，可使堆料層溫度升高至55℃以
上，可有效殺滅病原菌、寄生蟲卵和雜草種籽，並使
水分蒸發，實現汙泥穩定化、無害化、減量化。
1．1汙泥處理工藝流程
張貴莊汙泥好氧發酵處理工藝流程見圖1。
W‘fo
图1 污泥好氧发酵处理工艺流程
脫水汙泥經汙泥泵一管道輸送系統從脫水機房
輸送至汙泥料倉；返料經皮帶從篩分間輸送至混料
區返料料倉；稭稈在稭稈存儲區由轉載設備送人稭
稈料倉；三種物料通過底部螺旋送到皮帶輸送機上，
進入混料機；混料後，由皮帶直接輸送到發酵槽前端
的布料皮帶機，進行自動布料；通過翻抛機的移動，
一個發酵周期後，物料移動到發酵槽末端，通過翻抛
機送人出料皮帶機，由出料皮帶機輸送到篩分機；篩
上物通過皮帶輸送機又回到返料料倉；篩下物(成
品)通過皮帶機送入打包機，打包後外運儲存。
1．2汙泥處理物料平衡
工程物料平衡关系如下：日处理量污泥300 t，进
廠汙泥含水率爲80％，與返混料及輔料(稭稈)混合，
混合均匀后物料495 t，含水率约63％，经过高温好
氧發酵，物料含水率大幅降低，有機質部分分解，充分
腐熟後物料含水率降低到40％左右，每天物料腐熟後
重量约为302．5 t，腐熟的物料每日回流180 t，剩余
约122．5 t成品外运利用(见图2)。
秸秆15们L l水分蒸发及有机物分解
含水率10％l 192．5谢
污泥300 t／d
含水率80％
品熟料302．5 t，
圖2汙泥好氧發酵處理物料平衡示意
2工藝設計
2．1主要設計參數(見表1)
46给水排水Voi．38 No．12 2012
表1主要設計參數
項目參數
汙泥處理量(含水
率80％)／t／d
300
輔料(稭稈)添加
15
量／t／d
返混料／t／d 180
污泥密度／t／m3 0．95
辅料密度／t／m3 O．2
返混料密度／t／m3 O．55
好氧发酵周期／d 21
发酵温度55～70℃，持续时间不少于6 d
堆體氧濃度不低于5％
供氧方式負壓供氧
《城鎮汙水處理廠汙泥處置園林綠化
發酵産品參數
用泥质》(GB／T 23486--2009)
臭氣控制負壓供氧+除臭一體化工藝，生物除臭
工作場所惡臭氣
《工業企業設計衛生標准》(GBZl—
2010)及《工作場所有害因素職業接觸限
體允許濃度
值))(GBZ2--2002)
《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—
臭氣排放標准
93)Z．級標准
2．2主要處理構築物設計
天津市張貴莊汙泥處理工程主要建(構)築物包
括汙泥輸送系統、填充料存儲區、料倉間及混料區、
發酵區、篩分區、成品區、除臭通風系統及控制室、變
配电室等，总占地面积1．95 hm2，平面布置如图3。
圖3汙泥好氧發酵工藝平面
2．2．1汙泥輸送系統
汙泥輸送系統的主要作用是將脫水間汙泥通過
壓力管道輸送至汙泥處理中心汙泥料倉。
在汙水處理廠脫水機房螺旋輸送機出料口設置
緩存料倉，可緩存汙泥並對汙泥進行攪拌以利于汙
泥輸送；緩存料倉下配置1套輸送系統將汙泥輸送
萬方數據
至汙泥處理中心，另外還配備1台螺旋提升機，在汙
泥管路輸送系統發生故障時，可實現汙泥的車輛
運輸。
汙泥輸送系統主要由緩存倉(額定存儲量
20 m3、功率16．5 kW)，双螺旋给料机(额定输送量
20 m3／h、功率5．5 k聊，德国进El污泥柱塞泵(额定输
送量20 m3／h、出口压力9 MPa、功率110 kW)，螺旋
提升機，分配器，汙泥管路，配套控制系統等組成。
2．2．2填充料存儲區
在汙泥好氧發酵工藝中，輔料一般采用稭稈、鋸
末、花生殼、園林剪枝廢棄物等作爲填充料(輔料)，以
改善混合物料(堆體)的物理性狀(疏松度、孔隙度、含
水率等)並調節C／N。本次設計推薦采用粉碎後的稭
秆作为辅料，日耗用秸秆15 t，按存储10 d计，则存储
量需为150 t。秸秆的堆积密度按0．2 t／m3计，则存
储空间为750 m3，按堆高2．5 m计算，存储面积需
300 m2。考虑到布置设备、房间利用率等因素，辅料
存储间按面积630 m2设计。预计存储能力不小于
14 d，便于生产管理。主要设备为填充料料仓1座
(有效容积50 m3、功率22 kW)。
辅料存储区尺寸：21 mX30 m，H=6．5 m。
2．2．3料倉間及混料區
料倉間及混料區的功能主要有：接收並存儲汙
泥、返料至料倉。利用料倉底部的定量計量輸送裝
置，將上述物料按設計的比例經皮帶輸送機輸送至混
料機，混合均勻的物料經皮帶機輸送至布料皮帶機。
主要设备有：污泥料仓2座，有效容积50 m3／座，功率
22 kW；返料料仓1座，有效容积50 m3／座，功率
22 kW；混料机进料皮带机1套，B一1 m，L一43 m，
N=15 kW；混料机1台，工作能力100 m3／h，N一
45 kW；混料机出料皮带机1套，包括1条倾斜皮带机，
B=1 m，L=15 m，N=7．5 kW，及1条水平皮带机，
B---1 m，L----18 m，N=7．5 kW。
料仓间及混料区尺寸：42 mX30 m，H----6．5 m。
2．2．4發酵區
每天进入发酵区的混合物料总量495 t，混合物
料体积581．63 m3／d。发酵周期21 d，整个发酵周
期物料总体积12．215 m3。
發酵槽尺寸的設計與翻抛機相關。工程采用西
門子電動驅動翻抛機。整個項目設西門子電動翻抛
机2台，单台翻抛能力不小于800 m3／h。考虑到翻
抛机的参数，设计单槽宽3．05 m，物料高度2．4 m，每
天移动距离4 m，发酵周期21 d，有效计算槽长84 m，
則單槽的有效容積3．05×2．40×84=614．88(m3)。
发酵槽数量一12 215／614．88----19．86(个)。设计取
槽數爲20個槽，發酵槽兩端預留一定的進料和出料
布置空间，槽长取88 m。共分为2个系列，每个系
列10個發酵槽。每個系列又分爲2組，每組5個發
酵槽，2組對稱布置。
发酵所需空气量取值0．12 m3／(m3物料·min)，
设计工艺风量1 466 m3／min，即87 960 m3／h，与风机
参数配合，风机风量取值92 000 m3／h。
每組(5個槽)布置單獨的供氧和布氣系統。每
組沿發酵槽長方向，發酵物料處于發酵的不同階段，
需氧量不一樣，因此采用分段供氧的方式：沿槽長方
向共分爲4個供氧區，每個供氧區對應不同的發酵
階段，詳見表2。
表2供氧分區及風機配備
序號第一分區第二分區第三分區第四分區
风量／m3／h 5 500 8 000 5 500 4 000
风压／kPa 0 3 J
单组数量／台1 1 1 1
总数量／台4 4 4 4
功率fl阑f台15 22 11 7．5
控制方式變頻調節變頻調節變頻調節變頻調節
混合後發酵物料由設于發酵槽前段的1套布料
皮带机，B=I m，L=79．5 m，N=22 kW，将每天进
入发酵区的495 t混合物料经过21 d发酵周期后翻
抛至发酵末端出料区的1套出料皮带机，B一1 1TI，
L一80．8 1TI，N=22 kW，并经由料皮带机将发酵后
的熟料從發酵槽輸送出至篩分機進料皮帶輸送機。
整個發酵區，考慮應急狀態下車輛進出的需要，
发酵区尺寸：115 mX84 m，H一6．5 121。
2．2．5篩分區
發酵成品通過皮帶機進入篩分機，篩上物作爲
返料，通過皮帶機輸送至返料料倉；篩下物爲發酵成
品，通過成品皮帶輸送機輸送至成品區打包機。
主要设备有熟料输送皮带机1套，B一1 m，L一
106 111，N一30 kW；倾斜安装的筛分机进料皮带机1
套，B一1 in，L一7．5 121，N=3 kW；筛分机1台，工
作能力100 m3／h，N一11 kW；移动式筛分机返料出
料皮带机1套，B一0．8 m，L一17 m，N_--7．5 kW；
至返料料仓皮带输送机1套，B=0．8 m，L_--36 m，
N一11 kW；筛分机成品出料皮带机1套，B=O．8 m，
L=6．5 m，N----3 kW。
筛分区尺寸：10．5 mX30 m，H一6．5 m。
2．2．6成品區
每天产生122．5 t发酵成品由皮带机输送至打
包機，再由打包機打包後存儲、外運。成品區考慮不
少于3 d的存储能力。
成品区尺寸：10．5 mX30 m，H一6．5 m。
2．2．7除臭通風
發酵槽的進料和出料兩端，由透明塑料簾由車
間頂端垂下至發酵槽。兩個生産序列間，也由透明
塑料簾將兩個序列之間相互隔離，形成每組10個槽
的2組相對封閉的空間，進一步減少對環境的影響，
並提高臭氣收集效率。
工藝風機負壓供氧的同時，將絕大部分工藝氣
體收集，由于各工藝風機分屬不同的發酵階段，受控
制系統的控制處于變頻調節狀態，設計風量取運行
时工艺风量的最大值92 000 m3／h，车间内的收集风
量为28 000 m3／h，除臭总风量为120 000 m3／h。
车间设新风系统，送风量为120 000 m3／h，采用
2組獨立的新風送風管道，將新風分別送人發酵區
內及其他空間。
在汙泥處理處置中心東側設生物除臭濾池1
座，用于處理負壓抽吸所收集的臭氣。除臭濾池爲
半地下鋼筋混凝土結構，分爲2級。臭氣在一級濾
料中爲上進下出，在二級濾料中爲下進上出，內部設
給水噴淋系統，用于爲微生物提供必要的水源。處
理后的空气通过高15 m的排气烟囱排放至大气。
除臭生物滤池尺寸：14．8 mX32 m，H一4 m。
設除臭系統3台(2用1備)，引風機Q一
6 000 m3／h，P----2．6 kPa，N一55 kW。
3主要設計特點
3．1合理確定設計規模
本工程規模是根據張貴莊汙水處理廠初沈池汙
泥、二沈池汙泥、深度處理化學汙泥總量來確定的，
在規模確定過程中除依據張貴莊汙水處理廠設計數
據外，還實地調研了天津市其他汙水處理廠的運行
情況以及産泥量數據，對相關基礎資料進行充分分
析，綜合考慮合理確定工程規模，既將現有汙水處理
廠産生的汙泥完全處理掉，又要考慮節省投資，不使
設備閑置率過高，且有一定的發展余地。
3．2選擇先進、可靠、適合天津市發展的工藝
在對國內外汙泥處理經驗進行總結提高的基礎
上，根據天津市經濟發展水平，汙水、汙泥的性質以
及天津市總體規劃的要求，並結合市場調研、考察生
産性試驗的結果，審慎選擇先進、可靠、經濟、適宜的
工藝路線，在方案確定過程中對幹化+焚燒、槽式好
氧發酵、條垛式好氧發酵、隧道式動態好氧發酵以及
通風靜態垛式好氧發酵等多種工藝進行了技術經濟
比較，最終確定采用可實現節能減排、循環利用的槽
式高溫好氧發酵工藝方案。汙水處理過程中産生的
脫水汙泥經過汙泥好氧發酵處理後，可資源化土地
利用。該工藝路線對汙泥進行了穩定化、減量化、無
害化處理，使之全面達到國家相關標准，並便于實現
汙泥土地利用等資源化。
3．3總圖布置緊湊，節約用地
工程設計經多次工藝布局優化，實現在總用地
1．95 hm2范围内合理布置整个处理工艺流程，用地
指标为65 m2／t泥，远低于其他类似工程用地指标，
極大地節約了工程用地。
3．4脫水汙泥泵一管道輸送
在脫水汙泥輸送系統的設計中，結合國內外脫水
汙泥輸送工程中的經驗教訓，采用了柱塞泵一管道輸
送設備爲核心的脫水汙泥輸送系統，實現了全封閉輸
送，消除了以往脫水汙泥敞開輸送汙染環境的問題。
3．5皮帶傳送自動進出料
本工程選擇了連續、封閉式生産運行方式，可以
實現混料、進料、布料、出料、風量調節、翻抛等全程
自動化，無人值守，無車輛倒運，車間生産有序，有效
地減少了占地且便于管理。
3．6負壓供氧一除臭一體化設計
“負壓供氧一除臭一體化”即通過特殊設計的均
勻布氣板，采用負壓抽吸的方式爲堆體供氧、通風，
同時，從反應源頭、收集系統、除臭系統等綜合的、整
體地進行臭氣控制。均勻布氣系統使堆體供氧保障
充分、均勻，且負壓方式有利于堆體溫度均一，有效
保障了發酵産品的質量。傳統的正壓供氧，工藝氣
體散發到車間內，通過車間的收集和通風系統進行
處理，收集難度高，效率低，氣量大；而負壓供氧，在
供氧的同時，即可對絕大部分的工藝氣體和水蒸氣
等進行收集，剩余部分或翻抛堆體産生的臭氣及粉
塵通過車間通風和收集系統即可實現收集，更爲高
效，並可有效減輕設備和建(構)築物的腐蝕。
3．7高質量的設備選擇
槽式翻抛機是本工程的核心設備，在設備選擇
方面，從投資、建設、運營綜合考慮，選用西門子公司
生産的槽式翻抛機，其翻抛能力大、翻抛物料深度
大，有效地減小了占地；其設計高度自動化，翻抛、換
槽、行走全程無人操作，使得本項目實現了真正意義
上的無人值守、封閉運行。西門子槽式翻抛機采用
電驅動，避免了運行過程中的二次汙染。
3．8防腐設計
設計中考慮到發酵車間在高溫、高濕環境下汙泥
好氧發酵産生硫化氫、氨氣等氣體，會對建築、結構産
生較強的腐蝕，爲提高相關建築、結構的耐久性，汙泥
處理主體建築采用混凝土框架結構，外牆采用加氣混
凝土砌塊，滿足了防腐蝕以及保溫、防火等要求。
4設計中需要考慮的重點問題
汙泥好氧發酵的影響因素從大的方面可以分爲
物料系統和操作條件兩個方面。
對發酵物料(脫水汙泥、調理劑、回流發酵産物
的混合體)充分的預混合可使發酵物料均勻，增大物
料的空隙率，並具有良好的透氣性，促進好氧反應的
進行，抑制厭氧反應，減少因厭氧反應而産生的臭
氣。對汙泥好氧發酵系統研究、動力學模擬和工程
實踐證明，將汙泥調理爲疏松的、透氣性良好的物料
是進行汙泥好氧發酵的重要前提。
發酵過程中根據不同的生物反應階段的特點對
溫度、含氧量以及含水率(濕度)進行相應的調控，關
乎汙泥好氧發酵的成敗。利用汙泥好氧發酵生化反
應中各相關因素本身存在的必然聯系，建立控制系
統並優化氧濃度、溫度、濕度和通風可以顯著改善汙
泥好氧發酵效果。在汙泥好氧發酵過程合理控制通
風量，維持理想的堆體溫度、濕度和好氧降解速率，
是減少臭氣發生量和縮短堆肥周期、持續高溫殺菌、
實現汙泥無害化的重要控制因素。合理的氧氣供應
和通風設計還可降低能耗。
5結語
天津市張貴莊汙泥處理處置工程對汙水處理過程
中産生的脫水汙泥經過汙泥好氧發酵處理，可實現汙
泥的穩定化、減量化、無害化，工程的實施將爲解決天
津市幾十年的汙泥問題提供有益的嘗試，對于改善該
區域環境質量，實現節能減排目標，探索發展循環經
濟，解決汙泥出路，實現汙泥資源化利用具有積極的
作用。
參考文獻
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城鎮汙水處理廠汙泥處理處置及汙染防治技術政策(試行)(建城
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泥汙染防治工作的通知(環辦[2010]157號)
3中華人民共和國住房和城鄉建設部，國家發展改革委．城鎮汙水
處理廠汙泥處理處置技術指南(試行)(建科[2011134號)
&通訊處：300051天津市和平區營口道239號
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收稿日期：2012—08—21
修回日期：2012—09—29
