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1、城市污泥好氧堆肥化技术工艺优化方案1 城市污泥堆肥的工艺综述1.1 堆肥的工艺流程原理堆肥处理的一般工艺流程见图1。可分为前处理、一次发酵、二次发酵和后处理四个阶段。城市污泥能源调理剂补充结构调理剂前处理回流堆肥后处理回流结构调理剂一次发酵二次发酵堆肥产品图1 堆肥工艺的流程图1.1.1 前处理一般污泥的脱水泥饼含水率高，呈片状或块状，结构紧密，通气性差。污泥与调理剂混合可以同时达到调节C/N，含水率，分散泥饼的作用。调理剂可分为两种类型：（1）结构调理剂：它是一种加入堆肥底料的物料(无机物或有机物)，可减少底料容重，增加底料空隙，从而有利于通风。（2）能源调理剂：它是加入堆肥底料的一种有机物
2、，增加可生化降解有机物的含量，从而增加了混合物的能量。加消石灰作助凝剂的脱水污泥pH值可达11-13，不能直接发酵。通常采用具有pH值缓冲能力的堆肥成品回流的方式调节pH值至10.0-10.5。另一种常用的调节pH的方法是向发酵槽内通入二氧化碳气体。脱水泥饼中通常已存在发酵微生物，只要条件合适，不一定要接种也能发酵。但是在使用机械装置进行快速发酵时，为了加速反应，必须接种。接种通常用成品回流来实现，有时也采用特定菌种，其发酵效率比普通菌种要高1.1.2 一次发酵将前处理过的污泥投入发酵装置，并开始通气，由于微生物的作用，堆料温度逐渐上升，最高可达6575。这种状态的持续时间由通风量决定，通风量
3、大，则持续时间短，通风量小，持续时间长。保持一定时间高温后，温度开始下降，逐渐达到常温，标志一次发酵的结束。1.1.3 二次发酵添加能源调理剂或与生活垃圾混合的堆料，经过一次发酵后，仍有许多难降解有机物如纤维素、木质素残留在里面。未熟化的堆料施用与农田，对植物生长不利。因此需要进行二次发酵，使一次发酵中尚未分解的易降解有机物及难降解有机物进一步分解，转化成腐殖质、有机酸等比较稳定的有机物，得到完全熟化的产品。二次发酵反应缓慢，发酵期长，其长短因能源调理剂的种类而异。如稻草需要一个月，而含木质素多的木屑，则需要三个月左右。1.1.4 后处理对于污泥堆肥来说，一般不需要后处理。对成品进行出售则需要
4、进行粒度调整，同时为了保存和运输方便应装袋。1.2 污泥堆肥工艺堆肥工艺的可分为：条垛堆肥、强制通风静态垛式堆肥，以及各式反应器堆肥三大类。1.2.1 条垛堆肥条垛堆肥是将混合好的固体废物堆成条垛状，在好氧条件下进行分解。堆体必须定期使用机械或人工进行翻堆通风。条垛式堆肥系统必须具有适当的规模，如果堆体太小，则保温性差，水分散失过快，在高温期维持不了足够长的时间，导致产品腐熟度达不到要求，而且相对大堆体，单位面积处理的污泥量较小；如果堆体过大，堆体中心通风不好，发酵周期长，易产生厌氧发酵，损失有机质及氮素等营养元素。条垛系统的堆体适宜规模参数为：底宽26 m、高13 m，长度不限。最常见的堆体
5、尺寸为底宽35 m、高23 m，其横截面大多呈三角形。对于条垛系统来说,最重要的是场地。首先，必须结实，以便机械设备的出入。常用材料是道路沥青或混凝土,其设计标准与公路相似。必须有坡度，便于水快速流走，其坡度应该在1%2%。大部分场地需要排水系统来收集渗滤液和雨水，排水系统至少应当包括排水沟与贮水池。1.2.2 强制通风静态垛式系统强制通风静态垛式堆肥系统是在条垛式堆肥系统的基础上开发出来的，是采用物料静止不动，通过地面通风管道强制通风的方式供氧发酵。通风方式可采取正压通风、负压通风或者两者相结合的方式。对此堆肥方式，通风系统决定其能否正常运行，同时通风系统也是温度控制的主要手段。在堆肥过程中
6、，通风提供给微生物分解有机物时所需要的氧气，同时带走水分、二氧化碳、氨气等气体。强制通风静态垛系统目前已成为国外应用最多的污泥堆肥系统。1.2.3 各式反应器堆肥垂直固体流搅拌固体床筒仓式反应器多床式多层式气固逆流式气固错流式分散流式蜂窝式完全混合式滚动固体床圆形长方形搅拌固体床推进式输送带式静态固体床水平和倾斜固体流静止式堆肥箱反应器堆肥反应器堆肥具有如发酵周期短，能有效地控制臭气、灰尘和其他污染环境的因素，占地面积小，自动化程度高。反应器系统的分类如图2所示图2 反应器堆肥方式1.3 污泥堆肥的操作控制1.3.1 含水率对于条垛堆肥和反应器堆肥，堆料的水分不应大于65%；对于强制通风静态垛
7、系统，水分不应大于60%。无论什么堆肥系统，水分均应不小于40%。水分过低，不利于微生物的生长；水分过高，则堵塞堆料中的空隙，影响通风，导致厌氧发酵。1.3.2 C/N比 堆体的C/N一般在20:1到30:1之间比较合适，C/N 若过高，微生物由于氮不足，生长受到限制，有机物降解速率变缓，从而延长了堆肥时间；C/N 若过低，则堆肥过程中产生氨，不仅影响环境，而且造成肥分氮的损失，导致堆肥产品质量下降。1.3.3 含氧量一般认为，堆体含氧量应在 5%15%之间。若高于 15%，堆体保温性差，堆体在高温期维持不了较长的时间，嗜热菌群数量少，影响堆肥成品的卫生指标；若低于 5%，则堆体通风性差，堆体
8、中心易产生厌氧发酵。1.3.4 pH值污泥和调理剂混合物的pH值应在69之间。pH 值过高或过低都会影响堆肥的效率。1.3.5 温度堆肥化过程中,堆体温度应控制在4565之间，但在5560时比较好,不宜超过60；温度超过60，就会对微生物的生长活动产生抑制作用。堆肥化是一个放热过程，若不加控制，温度可达7580，温度过高会过度消耗有机质，并降低堆肥产品质量。因此，常采用调整通风量的办法控制温度。控制温度的另一目的是杀灭堆料中的病原菌，国内研究一般认为堆肥过程能在60以上维持24 h，即可达到无害化目的。但根据美国环保局的规定，深度减除病原菌工艺的标准是: (1)对于反应器堆肥和强制通风静态垛式堆肥，堆体内部温度大于55的时间必须达3d。(2) 对于条垛堆肥，堆体内部温度大于55的时间至少为15d，且在操作过程中，至少翻堆5次。
