张建平 李钢 仝恩丛 冯福泰 张凤菊
关键词：污泥有机-无机复混肥 生产工艺 晾晒发酵 粉尘
摘要：利用污水处理厂污作为有机质、尿素、磷酸-铵、氯化钾、过磷酸钙为无机原料，介绍圆盘造粒生产粒状有机－无机复混肥料，介绍工艺流程、主要设备、控制要点。
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（N P2O
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。
转自－2004国际污泥无害化经验交流会