超高溫好氧堆肥發(fā)酵倉(cāng)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

超高溫好氧堆肥發(fā)酵倉(cāng)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

Summary：為促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家提出了固體廢棄物“無害化”“減量化”“資源化”的口號(hào)。本文主要對(duì)超高溫自發(fā)熱好氧堆肥工藝進(jìn)行了研究，以吳忠市第二污水處理廠脫水污泥為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)研發(fā)一款簡(jiǎn)易發(fā)酵的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)污泥的超高好氧發(fā)酵，最終實(shí)現(xiàn)污泥削減總量達(dá)85%，堆肥結(jié)束后，堆肥產(chǎn)品穩(wěn)定無異味，可達(dá)到安全回田的目的，最終實(shí)現(xiàn)資源化利用。Key：超高溫;好氧發(fā)酵;污泥;發(fā)酵倉(cāng)：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(duì)象，旨在以一種方便、簡(jiǎn)易的方式對(duì)固體廢棄物進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)研發(fā)出一款簡(jiǎn)易方便的設(shè)備對(duì)污泥進(jìn)行超高溫好氧堆肥工藝，并通過對(duì)發(fā)酵前后污泥的理化性質(zhì)的變化進(jìn)行最后的分析，確定該設(shè)備對(duì)污泥超高溫好氧堆肥的適應(yīng)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(chǔ)。1研究材料實(shí)驗(yàn)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(cāng)設(shè)備設(shè)計(jì)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(duì)氧氣的不同要求，有機(jī)廢棄物堆肥處理技術(shù)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(jìn)行發(fā)酵的技術(shù)，具有使用成本高，發(fā)酵周期長(zhǎng)和用地面積大的特點(diǎn);好氧堆肥具有處理快速，耗能較低，用地面積小，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，好氧堆肥堆體溫度高，一般在50～60℃，所以也稱為高溫堆肥。對(duì)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(cāng)式三種，其中條垛式具有設(shè)備投資低，土建投資大，總體投資低，占地面積大，運(yùn)行成本低，人員配置高，臭氣無法收集的特點(diǎn)，此方法農(nóng)業(yè)應(yīng)用效果好;槽式具有設(shè)備投資、土建投資、總體投資和占地面積適中，運(yùn)行成本高，人員配置高，臭氣部門收集的特點(diǎn)，此方法農(nóng)業(yè)應(yīng)用效果一般;發(fā)酵倉(cāng)式具有設(shè)備投資高，土建投資低，總體投資高，占地面積小，運(yùn)行成本高，人員配置少，臭氣完全收集的特點(diǎn)，此方法農(nóng)業(yè)應(yīng)用效果低。本設(shè)備主要應(yīng)用發(fā)酵倉(cāng)式技術(shù)，在此方法配置的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，對(duì)不良方法進(jìn)行改進(jìn)，針對(duì)設(shè)備、總體和運(yùn)行投資成本高以及應(yīng)用效果一般的效果進(jìn)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(yīng)用效果。[1][2]本設(shè)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(dá)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(jī)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(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示，發(fā)酵倉(cāng)為0.8mm不銹鋼板倉(cāng)體，尺寸為1m1m1.5m，倉(cāng)體下部共設(shè)立六根內(nèi)徑為3cm曝氣管，曝氣管間距為15cm，管長(zhǎng)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(gè)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(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)發(fā)酵倉(cāng)室下部共設(shè)立六根曝氣管，每個(gè)管子間距為15cm，管長(zhǎng)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(gè)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(shí)驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)的曝氣管道與外部相連接，外連管道上連接流量計(jì)，球閥和鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)對(duì)室內(nèi)氧氣進(jìn)行補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵的好氧狀況，通過對(duì)球閥的操作和流量計(jì)上風(fēng)速的調(diào)控，確保發(fā)酵堆體可實(shí)現(xiàn)100℃以上超高溫發(fā)酵狀態(tài)。3工藝流程驗(yàn)證試驗(yàn)根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)發(fā)酵含水率為45%時(shí)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(zhǔn)，原始含水率為80%，將污泥與菌種混合，確保含水率為45%時(shí)，確定污泥與菌種摻混比例為1：1.5，將其置于發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，堆體呈直角梯形，上邊長(zhǎng)0.9m，下邊長(zhǎng)1m，寬1m，發(fā)酵過程中，以15天為一個(gè)周期，每一個(gè)周期進(jìn)行一次翻堆，4個(gè)周期后發(fā)酵結(jié)束，總反應(yīng)時(shí)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(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易處理有機(jī)廢物的發(fā)酵倉(cāng)，并通過污泥進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，最終確保污泥在發(fā)酵周期內(nèi)發(fā)酵最高溫可高達(dá)110℃，發(fā)酵產(chǎn)物減量化高達(dá)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確定該發(fā)酵倉(cāng)具有發(fā)酵周期短，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。[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(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29（12）：28-30.[3]董平，矯健，張?chǎng)?，?堿性過硫酸鉀—水楊酸法測(cè)定脫水污泥總氮[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，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