超高温好氧堆肥发酵仓设计优化研究

超高温好氧堆肥发酵仓设计优化研究

Summary：为促进可持续发展，国家提出了固体废弃物“无害化”“减量化”“资源化”的口号。本文主要对超高温自发热好氧堆肥工艺进行了研究，以吴忠市第二污水处理厂脱水污泥为基础，设计研发一款简易发酵的设备来实现污泥的超高好氧发酵，最终实现污泥削减总量达85%，堆肥结束后，堆肥产品稳定无异味，可达到安全回田的目的，最终实现资源化利用。Key：超高温;好氧发酵;污泥;发酵仓：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处理厂的脱水污泥为研究对象，旨在以一种方便、简易的方式对固体废弃物进行处理，设计研发出一款简易方便的设备对污泥进行超高温好氧堆肥工艺，并通过对发酵前后污泥的理化性质的变化进行最后的分析，确定该设备对污泥超高温好氧堆肥的适应状况，最终确定污泥资源化利用途径，为城市生活污水污泥的无害化、资源化、减量化奠定一定的基础。1研究材料实验菌种来自于江苏鹏鹞环保有限公司，污泥取自吴忠第二污水处理厂。菌种和污泥的性质及用量见表1。2发酵仓设备设计2.1主要结构和工作原理根据处理过程中起作用微生物对氧气的不同要求，有机废弃物堆肥处理技术分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种，厌氧堆肥是一种在缺氧条件下利用微生物进行发酵的技术，具有使用成本高，发酵周期长和用地面积大的特点;好氧堆肥具有处理快速，耗能较低，用地面积小，经济实用等特点，好氧堆肥堆体温度高，一般在50～60℃，所以也称为高温堆肥。对于固体废弃物的生物堆肥处理系统主要有条垛式、槽式和发酵仓式三种，其中条垛式具有设备投资低，土建投资大，总体投资低，占地面积大，运行成本低，人员配置高，臭气无法收集的特点，此方法农业应用效果好;槽式具有设备投资、土建投资、总体投资和占地面积适中，运行成本高，人员配置高，臭气部门收集的特点，此方法农业应用效果一般;发酵仓式具有设备投资高，土建投资低，总体投资高，占地面积小，运行成本高，人员配置少，臭气完全收集的特点，此方法农业应用效果低。本设备主要应用发酵仓式技术，在此方法配置的优点基础上，对不良方法进行改进，针对设备、总体和运行投资成本高以及应用效果一般的效果进行改良，再不另行添加辅料的基本上，确保成本适宜，并提高应用效果。[1][2]本设备使用方式为好氧堆肥方式，和一般好氧堆肥最大的区别是堆肥温度较高，可以达到100℃以上超高温发酵，通过这种方式可以确保最大限度杀灭病原菌，并且提高有机质的降解速度，确保发酵产物更安全的资源化使用。该设备结构简图如图1所示，发酵仓为0.8mm不锈钢板仓体，尺寸为1m1m1.5m，仓体下部共设立六根内径为3cm曝气管，曝气管间距为15cm，管长80cn，顶部保持密封状态，为确保曝气效果，每根管子确保6个通气孔，管子下部每间隔10cm有一孔径为30mm小孔。2.2温度控制系统设计本实验发酵仓室下部共设立六根曝气管，每个管子间距为15cm，管长80cm，顶部保持密封状态，管子下部每间隔10cm有一孔径为30mm小孔，每根管子确保6个通气孔，为确保曝气效果，在管部下面用垫片将其稍微抬起。实验仓内的曝气管道与外部相连接，外连管道上连接流量计，球阀和鼓风机，鼓风机对室内氧气进行补充，实现发酵的好氧状况，通过对球阀的操作和流量计上风速的调控，确保发酵堆体可实现100℃以上超高温发酵状态。3工艺流程验证试验根据多次实验验证，当发酵含水率为45%时可确保发酵优质完成。以吴忠第二污水处理厂污泥为基准，原始含水率为80%，将污泥与菌种混合，确保含水率为45%时，确定污泥与菌种掺混比例为1：1.5，将其置于发酵仓内，堆体呈直角梯形，上边长0.9m，下边长1m，宽1m，发酵过程中，以15天为一个周期，每一个周期进行一次翻堆，4个周期后发酵结束，总反应时间为60天。[3][4]4结论本研究根据好氧发酵工艺要求，设计了简易处理有机废物的发酵仓，并通过污泥进行试验验证，最终确保污泥在发酵周期内发酵最高温可高达110℃，发酵产物减量化高达80%，产物含水量低于35%，并完全去除病原菌和微生物。通过实验验证确定该发酵仓具有发酵周期短，绿色环保等优点。[5][6]Reference[1]祁振.污水剩余污泥的处理及合理化利用[J].广东化工，2013，40（3）：118-119.[2]华佳，陈玉辉，霍苗，等.正交优化制备污泥水解蛋白质的实验研究[J].环境科学与技术，2006，29（12）：28-30.[3]董平，矫健，张鑫，等.碱性过硫酸钾—水杨酸法测定脱水污泥总氮[J].黑龙江科技学院学报，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