好氧堆肥工艺流程图 污水厂污泥的好氧堆肥工程实践



摘要:污水厂污泥因其独特的物性和特性一直较难处理,因此,污水厂通常将污泥浓缩脱水后直接外运填埋,以节省厂内运行费用,却形成了新的污染。为了解决这一问题,我们对处理规模为4.0万m3/d的某污水处理厂的污泥处理过程进行了改造,增设好氧堆肥设施,使污泥在厂内经处理后达到稳定化、资源化利用的目标。

 关键词:污泥 好氧堆肥 工程实践

  前言

  污水厂onclick=g(污泥);>污泥因其独特的物性和特性一直较难处理,因此,污水厂通常将污泥浓缩脱水后直接外运填埋,以节省厂内运行费用。这一现象随着《城镇污onclick=g(水处理);>水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的实施将被改变,该标准对污水厂污泥的处理提出了更高的要求,且提出了相应的标准,如下表1所示。对照此标准,目前大多数现有污水厂需增设污泥稳定化处理设施。

  表1 污水厂污泥稳定化控制指标

   某污水处理厂处理规模为4.0万m3/d,为典型的城市onclick=g(生活污水);>生活污水处理厂,为满足GB18918-2002的要求,污水厂将进行改造,在污泥处理与处置过程增设好氧堆肥设施,使污泥在厂内经处理后达到稳定化、资源化利用的目标。

  2 好氧堆肥工艺的原理及过程控制参数

  (1)工艺原理

 好氧堆肥工艺流程图 污水厂污泥的好氧堆肥工程实践

  好氧堆肥是在有氧条件下,好氧细菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动,把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物,同时释放出可供微生物生长活动所需的能量,而另一部分有机物则被合成新的细胞质,使微生物不断生长繁忙殖,产生出更多的生物体的过程。在有机物生化降解的同时,伴有热量产生,因堆肥工艺中该热能不会全部散发到环境中,就必然造成堆肥物料的温度升高,这样就会使一些不耐高温的微生物死亡,耐高温的细菌快速繁殖。生态动力学表明,好氧分解中发挥主要作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热细菌群。该菌群在大量氧分子存在下将有机物氧化分解,同时释放出大量的能量。据此好氧堆肥过程应伴随着两次升温,将其分成三个阶段:起始阶段、高温阶段和熟化阶段。

  起始阶段:不耐高温的细菌分解有机物中易降解的碳水化合物、脂肪等,同时放出热量使温度上升,温度可达15~40℃。

  高温阶段:耐高温细菌迅速繁殖,在有氧条件下,大部分较难降解的蛋白质、纤维等继续被氧化分解,同时放出大量热能,使温度上升至60~70℃。当有机物基本降解完,嗜热菌因缺乏养料而停止生长,产热随之停止。堆肥的温度逐渐下降,当温度稳定在40℃,堆肥基本达到稳定,形成腐植质。

  熟化阶段:冷却后的堆肥,一些新的微生物借助残余有机物(包括死后的细菌残体)而生长,将堆肥过程最终完成。

  (2)好氧堆肥的控制参数

  机械化好氧堆肥过程的关键,就是如何选择和控制堆肥条件,促使微生物降解的过程能快速顺利进行,一般来说好氧堆肥要求控制的参数有:

  供氧量

  对于好氧堆肥而言,氧气是微生物赖以生存的物质条件,供氧不足会造成大量微生物死亡,使分解速度减慢;但供冷空气量过大又会使温度降低,尤其不利于耐高温菌的氧化分解过程,因此供氧量要适当,一般为0.1~0.2m3/m3.min,供氧方式是靠强制通风,因此保持物料间一定的空隙率很重要,物料颗粒太大使空隙率减小,颗粒太小其结构强度小,一旦受压会发生倾塌压缩而导致实际空隙减小。因此颗粒大小要适当,可视物料组成性质而定。

  含水率

  在堆肥工艺中,堆肥原料的含水率对发酵过程影响很大,水的作用一是溶解有机物,参与微生物的新陈代谢;二是可以调节堆肥温度,当温度过高时可通过水分的蒸发,带走一部分热量。水分太低妨碍微生物的繁殖,使分解速度缓慢,甚至导致分解反应停止。水分过高则会导致原料内部空隙被水充满,使空气量减少,造成向有机物供氧不足,形成厌氧状态。同时因过多的水分发,而带走大部分热量,使堆肥过程达不到要求的高温阶段,抑制了高温菌的降解活性,最终影响堆肥的效果。实践证明堆肥原料的水分在50~50%为宜。

  碳氮比

  有机物被微生物分解的速度随碳氮比变化,微生物自身的碳氮比约为4~30,因此用作其营养的有机物的碳氮比最好也在该范围内,当碳氮比在10~25时,有机物被生物分解速度最大。如果碳氮比过高,堆肥成品的比值也过高,即出现“氮饥饿”状态,施于土壤后,会夺取土壤中的氮,而影响作物生长。堆肥过程适宜的碳氮比应为20~30。

  碳磷比

  磷对微生物的生长也有很大影响,城市污水处理厂的污泥含有丰富的磷,可满足微生物生长的需要,堆肥原料适宜的碳磷比为75~150。

   PH值

  PH值是微生物生长的重要条件,在堆肥初期,由于酸性细菌的作用,PH值降到5.5~6.0,使堆肥物料呈酸性,而后由于以酸性物为养料细菌的生长和繁殖,会使PH值上升,堆肥过程结束后物料的PH值上升到8.5~9.0。

  3 污水厂好氧堆肥工艺简介

  工艺过程

  在污水处理厂改造中,引进了日本的涡流加压混扎机(Eco Herds)高品质快速堆肥化系统。该系统将污泥和水分调整材料(稻壳、木屑、熟肥返回料)在密团的装置中加压混轧,使污泥和水分调整材料均匀混合。原料加入涡料加压混轧机后,加压混轧时间(机器内停留时间)约10分钟左右,在此期间产生磨擦热后,原料温度达到50℃左右,如此,使在45℃以下具有活性的低温菌、中温菌、以及恶臭菌活性化。同时,促进发酵、分解的好氧高温菌增殖,使原料在恶臭难以产生的环境中实现快速堆肥处理。

  系统构造

  Eco Herds式高品质快速堆肥化系统的构造分二部分。

  原料部分:由待处理原料一次储存的[原料料斗]、水分调整材料一次储存的[辅料料斗]以及熟肥返回料储存的[馈料料斗]构成。

  涡流加压混扎机(Eco Herds)主机

  输送部分:由将[原料料斗]的原料定量供料的[供给输送装置]和供给返回料的[皮带式输送装置]构成。

  原料供给量的调整、水分调整材料供给量的调整、以及熟肥返回料供给量的调整,都由控制面板按输入程序控制。异物混入时,异物检出机动作,装置全体自动停止运行。原料、辅料及返回料供给机中,如任何一个发生空仓状态时,全装置停止运行,同时控制面板警示灯亮灯示警,各供给机有原料投入时,自动启动并连续运行。

  工艺特点

  Eco Herds式高品质快速堆肥化系统的特点:

  1、为使原料、水分调整料、返回熟料混合进入机械的含水率达到60~65%,各供给机的供给量须给予调整。

  原料的供给量由输入程序设定

  水分调整的供给量由输入程序设定

  返回熟料的供给量由输入程序设定

  根据原料水分的变动,调整水分,可以通过增减返回熟料的供给量进行调整

  由于水分调整料增减的调整,堆肥的成分会参差不齐,因此通过增减返回熟料的供给量进行调整,可使堆肥成分稳定化。

  2、Eco Herds的处理(加压混轧)后排出的堆肥化物,由自走式连续搅拌机在发酵槽内20~25天边搅拌边发酵,由自走式连续搅拌机进行的搅拌与迄今为止的搅拌机不同,是为了Eco Herds 处理后,更进一步促进发酵而专门开发的装置。

  Eco Herds处理后的堆肥化物、原料的颗粒较小、颗粒表面附有裂痕,因此使得菌体易于进入并在短时间内进行分解。分解进行的同时,与分解相应的氧气供给是必须的,能否满足这一重要条件是稳定发酵所必须的。

  自走式连续搅拌机组合而成的系统,实现了短时间内的稳定、完全发酵、熟化堆肥。

  3、产品堆肥

  使用粉碎的稻草能产生完成发酵、熟化的堆肥

  由返回料进行水分调整,因此能产生成分稳定的堆肥

  由于加压混轧,杂草的种子和病原菌被灭活,因此能产生安全的堆肥

  氮、磷、钾的添加,可使产品根据耕种农业的要求生产出附加价值更高的堆肥。

  4、 污泥堆肥产品成分表

  为验证好氧堆肥工艺对污水厂污泥的处理效果及堆肥后污泥的性质,采集了现有污泥的样本,进行了试验验证,经堆肥后的污泥成分检测如下表2所示。

  表2 厂现状污泥堆肥成分表

  经评估,上表数据符合JA(日本农业协会)的标准,可用于任何经济农作物。

  高品质快速堆肥化系统致臭物质测定

  高品质快速堆肥化系统的环境质量可以达到相应的环境质量标准。其堆肥过程的致臭物质测定值(日本检测数据)如下表3所示:

  表3 污水厂污泥堆肥过程致臭物质分析

  从以上对堆肥过程环境气体质量的监测数据来看,本堆肥过程的环境空气质量完全可以满足我国的国家标准。

  

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