吳淞污水處理廠污泥好氧堆肥工藝簡介
引言
污水廠污泥因其獨(dú)特的物性和特性一直較難處理，因此，污水廠通常將污泥濃縮脫水后直接外運(yùn)填埋，以節(jié)省廠內(nèi)運(yùn)行費(fèi)用。這一現(xiàn)象隨著《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的實(shí)施將被改變，該標(biāo)準(zhǔn)對污水廠污泥的處理提出了更高的要求，且提出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如下表1所示。對照此標(biāo)準(zhǔn)，目前大多數(shù)現(xiàn)有污水廠需增設(shè)污泥穩(wěn)定化處理設(shè)施。
表1 污水廠污泥穩(wěn)定化控制指標(biāo)
|
上海吳淞污水處理廠處理規(guī)模為4.0萬m3/d，為典型的城市生活污水處理廠，為滿足GB18918-2002的要求，污水廠將進(jìn)行改造，其中，污泥處理與處置過程擬增設(shè)好氧堆肥設(shè)施，使污泥在廠內(nèi)經(jīng)處理后達(dá)到穩(wěn)定化、資源化利用的目標(biāo)。
1 好氧堆肥工藝的原理及過程控制參數(shù)
（1）工藝原理
好氧堆肥是在有氧條件下，好氧細(xì)菌對廢物進(jìn)行吸收、氧化、分解。微生物通過自身的生命活動，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡單的無機(jī)物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量，而另一部分有機(jī)物則被合成新的細(xì)胞質(zhì)，使微生物不斷生長繁忙殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過程。在有機(jī)物生化降解的同時，伴有熱量產(chǎn)生，因堆肥工藝中該熱能不會全部散發(fā)到環(huán)境中，就必然造成堆肥物料的溫度升高，這樣就會使一些不耐高溫的微生物死亡，耐高溫的細(xì)菌快速繁殖。生態(tài)動力學(xué)表明，好氧分解中發(fā)揮主要作用的是菌體碩大、性能活潑的嗜熱細(xì)菌群。該菌群在大量氧分子存在下將有機(jī)物氧化分解，同時釋放出大量的能量。據(jù)此好氧堆肥過程應(yīng)伴隨著兩次升溫，將其分成三個階段：起始階段、高溫階段和熟化階段。
起始階段：不耐高溫的細(xì)菌分解有機(jī)物中易降解的碳水化合物、脂肪等，同時放出熱量使溫度上升，溫度可達(dá)15~40℃。
高溫階段：耐高溫細(xì)菌迅速繁殖，在有氧條件下，大部分較難降解的蛋白質(zhì)、纖維等繼續(xù)被氧化分解，同時放出大量熱能，使溫度上升至60~70℃。當(dāng)有機(jī)物基本降解完，嗜熱菌因缺乏養(yǎng)料而停止生長，產(chǎn)熱隨之停止。堆肥的溫度逐漸下降，當(dāng)溫度穩(wěn)定在40℃，堆肥基本達(dá)到穩(wěn)定，形成腐植質(zhì)。
熟化階段：冷卻后的堆肥，一些新的微生物借助殘余有機(jī)物（包括死后的細(xì)菌殘體）而生長，將堆肥過程最終完成。
（2）好氧堆肥的控制參數(shù)
機(jī)械化好氧堆肥過程的關(guān)鍵，就是如何選擇和控制堆肥條件，促使微生物降解的過程能快速順利進(jìn)行，一般來說好氧堆肥要求控制的參數(shù)有：
供氧量
對于好氧堆肥而言，氧氣是微生物賴以生存的物質(zhì)條件，供氧不足會造成大量微生物死亡，使分解速度減慢；但供冷空氣量過大又會使溫度降低，尤其不利于耐高溫菌的氧化分解過程，因此供氧量要適當(dāng)，一般為0.1~0.2m3/m3.min，供氧方式是靠強(qiáng)制通風(fēng)，因此保持物料間一定的空隙率很重要，物料顆粒太大使空隙率減小，顆粒太小其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小，一旦受壓會發(fā)生傾塌壓縮而導(dǎo)致實(shí)際空隙減小。因此顆粒大小要適當(dāng)，可視物料組成性質(zhì)而定。
含水率
在堆肥工藝中，堆肥原料的含水率對發(fā)酵過程影響很大，水的作用一是溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝；二是可以調(diào)節(jié)堆肥溫度，當(dāng)溫度過高時可通過水分的蒸發(fā)，帶走一部分熱量。水分太低妨礙微生物的繁殖，使分解速度緩慢，甚至導(dǎo)致分解反應(yīng)停止。水分過高則會導(dǎo)致原料內(nèi)部空隙被水充滿，使空氣量減少，造成向有機(jī)物供氧不足，形成厭氧狀態(tài)。同時因過多的水分發(fā)，而帶走大部分熱量，使堆肥過程達(dá)不到要求的高溫階段，抑制了高溫菌的降解活性，最終影響堆肥的效果。實(shí)踐證明堆肥原料的水分在50~50％為宜。
碳氮比
有機(jī)物被微生物分解的速度隨碳氮比變化，微生物自身的碳氮比約為4~30，因此用作其營養(yǎng)的有機(jī)物的碳氮比最好也在該范圍內(nèi)，當(dāng)碳氮比在10~25時，有機(jī)物被生物分解速度最大。如果碳氮比過高，堆肥成品的比值也過高，即出現(xiàn)“氮饑餓”狀態(tài)，施于土壤后，會奪取土壤中的氮，而影響作物生長。堆肥過程適宜的碳氮比應(yīng)為20~30。
碳磷比
磷對微生物的生長也有很大影響，城市污水處理廠的污泥含有豐富的磷，可滿足微生物生長的需要，堆肥原料適宜的碳磷比為75~150。
PH值
PH值是微生物生長的重要條件，在堆肥初期，由于酸性細(xì)菌的作用，PH值降到5.5~6.0，使堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物為養(yǎng)料細(xì)菌的生長和繁殖，會使PH值上升，堆肥過程結(jié)束后物料的PH值上升到8.5~9.0。
2 吳淞污水廠好氧堆肥工藝簡介
工藝過程
在吳淞污水處理廠改造中，擬引進(jìn)日本的渦流加壓混扎機(jī)（Eco Herds）高品質(zhì)快速堆肥化系統(tǒng)。該系統(tǒng)將污泥和水分調(diào)整材料（稻殼、木屑、熟肥返回料）在密團(tuán)的裝置中加壓混軋，使污泥和水分調(diào)整材料均勻混合。原料加入渦料加壓混軋機(jī)后，加壓混軋時間（機(jī)器內(nèi)停留時間）約10分鐘左右，在此期間產(chǎn)生磨擦熱后，原料溫度達(dá)到50℃左右，如此，使在45℃以下具有活性的低溫菌、中溫菌、以及惡臭菌活性化。同時，促進(jìn)發(fā)酵、分解的好氧高溫菌增殖，使原料在惡臭難以產(chǎn)生的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)快速堆肥處理。
系統(tǒng)構(gòu)造
Eco Herds式高品質(zhì)快速堆肥化系統(tǒng)的構(gòu)造分二部分。
原料部分：由待處理原料一次儲存的[原料料斗]、水分調(diào)整材料一次儲存的[輔料料斗]以及熟肥返回料儲存的[饋料料斗]構(gòu)成。
輸送部分：由將[原料料斗]的原料定量供料的[供給輸送裝置]和供給返回料的[皮帶式輸送裝置]構(gòu)成。
原料供給量的調(diào)整、水分調(diào)整材料供給量的調(diào)整、以及熟肥返回料供給量的調(diào)整，都由控制面板按輸入程序控制。異物混入時，異物檢出機(jī)動作，裝置全體自動停止運(yùn)行。原料、輔料及返回料供給機(jī)中，如任何一個發(fā)生空倉狀態(tài)時，全裝置停止運(yùn)行，同時控制面板警示燈亮燈示警，各供給機(jī)有原料投入時，自動啟動并連續(xù)運(yùn)行。
工藝特點(diǎn)
Eco Herds式高品質(zhì)快速堆肥化系統(tǒng)的特點(diǎn)：
1、為使原料、水分調(diào)整料、返回熟料混合進(jìn)入機(jī)械的含水率達(dá)到60~65％，各供給機(jī)的供給量須給予調(diào)整。
原料的供給量由輸入程序設(shè)定
水分調(diào)整的供給量由輸入程序設(shè)定
返回熟料的供給量由輸入程序設(shè)定
根據(jù)原料水分的變動，調(diào)整水分，可以通過增減返回熟料的供給量進(jìn)行調(diào)整
由于水分調(diào)整料增減的調(diào)整，堆肥的成分會參差不齊，因此通過增減返回熟料的供給量進(jìn)行調(diào)整，可使堆肥成分穩(wěn)定化。
2、Eco Herds的處理（加壓混軋）后排出的堆肥化物，由自走式連續(xù)攪拌機(jī)在發(fā)酵槽內(nèi)20~25天邊攪拌邊發(fā)酵，由自走式連續(xù)攪拌機(jī)進(jìn)行的攪拌與迄今為止的攪拌機(jī)不同，是為了Eco Herds 處理后，更進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)酵而專門開發(fā)的裝置。
Eco Herds處理后的堆肥化物、原料的顆粒較小、顆粒表面附有裂痕，因此使得菌體易于進(jìn)入并在短時間內(nèi)進(jìn)行分解。分解進(jìn)行的同時，與分解相應(yīng)的氧氣供給是必須的，能否滿足這一重要條件是穩(wěn)定發(fā)酵所必須的。
自走式連續(xù)攪拌機(jī)組合而成的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了短時間內(nèi)的穩(wěn)定、完全發(fā)酵、熟化堆肥。
3、產(chǎn)品堆肥
使用粉碎的稻草能產(chǎn)生完成發(fā)酵、熟化的堆肥
由返回料進(jìn)行水分調(diào)整，因此能產(chǎn)生成分穩(wěn)定的堆肥
由于加壓混軋，雜草的種子和病原菌被滅活，因此能產(chǎn)生安全的堆肥
氮、磷、鉀的添加，可使產(chǎn)品根據(jù)耕種農(nóng)業(yè)的要求生產(chǎn)出附加價值更高的堆肥。
3 吳淞廠污泥堆肥產(chǎn)品成分表
為驗(yàn)證好氧堆肥工藝對吳淞污水廠污泥的處理效果及堆肥后污泥的性質(zhì)，采集了吳淞廠現(xiàn)有污泥的樣本，進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)堆肥后的污泥成分檢測如下表2所示。
表2 吳淞廠現(xiàn)狀污泥堆肥成分表
|
經(jīng)評估，上表數(shù)據(jù)符合JA（日本農(nóng)業(yè)協(xié)會）的標(biāo)準(zhǔn)，可用于任何經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物。
高品質(zhì)快速堆肥化系統(tǒng)致臭物質(zhì)測定
高品質(zhì)快速堆肥化系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量可以達(dá)到相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其堆肥過程的致臭物質(zhì)測定值（日本檢測數(shù)據(jù)）如下表3所示：
表3 吳淞污水廠污泥堆肥過程致臭物質(zhì)分析
|
從以上對堆肥過程環(huán)境氣體質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，本堆肥過程的環(huán)境空氣質(zhì)量完全可以滿足我國的國家標(biāo)準(zhǔn)。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
