超高溫好氧堆肥發(fā)酵倉設計優(yōu)化研究

超高溫好氧堆肥發(fā)酵倉設計優(yōu)化研究

Summary：為促進可持續(xù)發(fā)展，國家提出了固體廢棄物“無害化”“減量化”“資源化”的口號。本文主要對超高溫自發(fā)熱好氧堆肥工藝進行了研究，以吳忠市第二污水處理廠脫水污泥為基礎，設計研發(fā)一款簡易發(fā)酵的設備來實現(xiàn)污泥的超高好氧發(fā)酵，最終實現(xiàn)污泥削減總量達85%，堆肥結(jié)束后，堆肥產(chǎn)品穩(wěn)定無異味，可達到安全回田的目的，最終實現(xiàn)資源化利用。Key：超高溫;好氧發(fā)酵;污泥;發(fā)酵倉：X705：A：2095-672X（2020）03-0-02DOI：10.16647/15-1369/X.2020.03.078Designandoptimizationofultra-hightemperatureaerobiccompostfermentationbinChangHong（CollegeofResourcesandEnvironment，NingxiaUniversity，YinchuanNingxia750021，China）Abstract：Inordertopromotesustainabledevelopment，thestatehasputforwardtheslogansof“harmless”，“reduction”and“resource”ofsolidwaste，basedonthedewateredsludgefromthesecondSewageTreatmentinWuzhong，asimplefermentationdevicewasdesignedtoachievetheultra-highAerobicfermentationofsludge.Thetotalamountofsludgewasreducedby85%.Aftercomposting，thecompostproductwasstableandodorless，theutilitymodelcanachievethegoalofreturningfarmlandsafelyandfinallyrealizetheutilizationofresources.Keywords：Ultrahightemperature;Aerobiccompost;Sludge;Fermentationtank本文以吳忠市第二污水處理廠的脫水污泥為研究對象，旨在以一種方便、簡易的方式對固體廢棄物進行處理，設計研發(fā)出一款簡易方便的設備對污泥進行超高溫好氧堆肥工藝，并通過對發(fā)酵前后污泥的理化性質(zhì)的變化進行最后的分析，確定該設備對污泥超高溫好氧堆肥的適應狀況，最終確定污泥資源化利用途徑，為城市生活污水污泥的無害化、資源化、減量化奠定一定的基礎。1研究材料實驗菌種來自于江蘇鵬鷂環(huán)保有限公司，污泥取自吳忠第二污水處理廠。菌種和污泥的性質(zhì)及用量見表1。2發(fā)酵倉設備設計2.1主要結(jié)構(gòu)和工作原理根據(jù)處理過程中起作用微生物對氧氣的不同要求，有機廢棄物堆肥處理技術分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種，厭氧堆肥是一種在缺氧條件下利用微生物進行發(fā)酵的技術，具有使用成本高，發(fā)酵周期長和用地面積大的特點;好氧堆肥具有處理快速，耗能較低，用地面積小，經(jīng)濟實用等特點，好氧堆肥堆體溫度高，一般在50～60℃，所以也稱為高溫堆肥。對于固體廢棄物的生物堆肥處理系統(tǒng)主要有條垛式、槽式和發(fā)酵倉式三種，其中條垛式具有設備投資低，土建投資大，總體投資低，占地面積大，運行成本低，人員配置高，臭氣無法收集的特點，此方法農(nóng)業(yè)應用效果好;槽式具有設備投資、土建投資、總體投資和占地面積適中，運行成本高，人員配置高，臭氣部門收集的特點，此方法農(nóng)業(yè)應用效果一般;發(fā)酵倉式具有設備投資高，土建投資低，總體投資高，占地面積小，運行成本高，人員配置少，臭氣完全收集的特點，此方法農(nóng)業(yè)應用效果低。本設備主要應用發(fā)酵倉式技術，在此方法配置的優(yōu)點基礎上，對不良方法進行改進，針對設備、總體和運行投資成本高以及應用效果一般的效果進行改良，再不另行添加輔料的基本上，確保成本適宜，并提高應用效果。[1][2]本設備使用方式為好氧堆肥方式，和一般好氧堆肥最大的區(qū)別是堆肥溫度較高，可以達到100℃以上超高溫發(fā)酵，通過這種方式可以確保最大限度殺滅病原菌，并且提高有機質(zhì)的降解速度，確保發(fā)酵產(chǎn)物更安全的資源化使用。該設備結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，發(fā)酵倉為0.8mm不銹鋼板倉體，尺寸為1m1m1.5m，倉體下部共設立六根內(nèi)徑為3cm曝氣管，曝氣管間距為15cm，管長80cn，頂部保持密封狀態(tài)，為確保曝氣效果，每根管子確保6個通氣孔，管子下部每間隔10cm有一孔徑為30mm小孔。2.2溫度控制系統(tǒng)設計本實驗發(fā)酵倉室下部共設立六根曝氣管，每個管子間距為15cm，管長80cm，頂部保持密封狀態(tài)，管子下部每間隔10cm有一孔徑為30mm小孔，每根管子確保6個通氣孔，為確保曝氣效果，在管部下面用墊片將其稍微抬起。實驗倉內(nèi)的曝氣管道與外部相連接，外連管道上連接流量計，球閥和鼓風機，鼓風機對室內(nèi)氧氣進行補充，實現(xiàn)發(fā)酵的好氧狀況，通過對球閥的操作和流量計上風速的調(diào)控，確保發(fā)酵堆體可實現(xiàn)100℃以上超高溫發(fā)酵狀態(tài)。3工藝流程驗證試驗根據(jù)多次實驗驗證，當發(fā)酵含水率為45%時可確保發(fā)酵優(yōu)質(zhì)完成。以吳忠第二污水處理廠污泥為基準，原始含水率為80%，將污泥與菌種混合，確保含水率為45%時，確定污泥與菌種摻混比例為1：1.5，將其置于發(fā)酵倉內(nèi)，堆體呈直角梯形，上邊長0.9m，下邊長1m，寬1m，發(fā)酵過程中，以15天為一個周期，每一個周期進行一次翻堆，4個周期后發(fā)酵結(jié)束，總反應時間為60天。[3][4]4結(jié)論本研究根據(jù)好氧發(fā)酵工藝要求，設計了簡易處理有機廢物的發(fā)酵倉，并通過污泥進行試驗驗證，最終確保污泥在發(fā)酵周期內(nèi)發(fā)酵最高溫可高達110℃，發(fā)酵產(chǎn)物減量化高達80%，產(chǎn)物含水量低于35%，并完全去除病原菌和微生物。通過實驗驗證確定該發(fā)酵倉具有發(fā)酵周期短，綠色環(huán)保等優(yōu)點。[5][6]Reference[1]祁振.污水剩余污泥的處理及合理化利用[J].廣東化工，2013，40（3）：118-119.[2]華佳，陳玉輝，霍苗，等.正交優(yōu)化制備污泥水解蛋白質(zhì)的實驗研究[J].環(huán)境科學與技術，2006，29（12）：28-30.[3]董平，矯健，張鑫，等.堿性過硫酸鉀—水楊酸法測定脫水污泥總氮[J].黑龍江科技學院學報，2009，19（4）：258-261.[4]ZhangL，YanJH，ZhouMJ，etal.Fabricationandphotocatalyticpropertiesofspheres-in-spheresZnO/ZnAl2O4compositehollowmicrospheres[J].AppliedSurfaceScience，2013，268：237-245.[5]KezhenL，LiJ，QingXX，etal.Synthesisandphoto-degradationapplicationofWO3/TiO2hollowspheres[J].JournalofHazardousMaterials，2011，189（1-2）329-335.[6]WuTX，LiuGM，ZhaoJC.Photoassisteddegradationofdyepollutants.v.sel