污泥快速生物干化技术研究

污泥快速生物干化技术研究厦门水务中环污水处理有限公司谢小青2012年6月13日汇报提纲背景介绍原理、流程及特点关键技术研究结论一、背景介绍厦门市行政区域面积1565平方公里，2010年底全市常住人249万，有7家污水处理厂，污水处理率已高达90.04%，污泥产量逐年增大。通过控制岛内污水处理厂的来水主要为生活污水，保证污泥中重金属含量满足相关标准要求（CJ248-2007《城镇污水处理厂园林绿化用泥质》），则可用于污泥制肥。我司“污泥快速生物干化技术研究”是依托“水体污染控制与治理国家科技重大专项”—“城市水污染控制与水环境综合整治技术研究与示范”—“污水处理厂污泥生物干化与土地利用技术研究与示范”的课题而开展的。本项目的成功开展和实施，为缓解我市的污泥处理处置压力和提高污泥资源化程度提供了有力保障，也为农村农作物秸秆和农产品加工废弃物的综合利用，提供了解决途径。二、原理、流程及特点工作原理属高温好氧发酵技术。通过控制污泥和辅料的混合比例，制得松散性良好的混料后转移至发酵槽中进行规律曝气，可使堆体温度快速上升，并维持在50-55℃进行好氧发酵。通常在7-10天内堆体的含水率可降至35-40%。主要特点1）工序简单，设备少，周期短，占地小；2）污泥与辅料混合均匀，避免过度结团；3）无需添加额外菌种；4）免翻抛，臭味产生少，易收集处理；5）发酵温度易控制。项目试验现场优选蘑菇土、木耳土等为干化辅料，因地制宜地采用南方食用菌产业的生产废料调理污泥。辅料来源广，易降解，有机质含量高，微生物群落数量庞大，富含甘蔗渣等纤维素、半纤维素物质，可提供一定支撑性和透气性（密度约1.62g/cm3，振实堆积密度约0.37g/cm3）。材料TNTPTKpH水分有机质污泥2.93.00.67.578%-85%50%-53%蘑菇土2.02.80.98.025%-40%50%-60%三、关键技术研究3.1污泥干化辅料的优选掺混蘑菇土的污泥高温发酵污泥发酵温度可达80℃以上；对高pH值（>11）的深度脱水污泥，经过2-4天的适应期后，微生物发酵温度也可达60℃以上。3.2污泥与辅料的混合搅拌污泥好氧发酵的关键是堆料含水率、性状、透气性、通风条件、温度和pH等条件的综合控制；辅料成本通常占总成本的50%左右；辅料量减少，堆料结块变大，透气性变差，自压实现象严重；充分利用辅料，既降低成本，又保证透气性，平衡成本与干化周期。增加辅料—搅拌不匀—发酵不稳—更换设备—保证周期—发酵稳定—减少辅料—调整模式—发酵稳定形成进料、混合、搅拌为一体的集成设备主要技术控制指标控制污泥进料速度:2-4cm；控制污泥与辅料搅拌时间：5-20s；控制搅拌后粒径（厚度）:4-8cm；控制辅料与污泥掺混比例：1:7-1:1。1:14:61:53:71:71:3目前可实现的处理指标1:14:61:53:71:7序号1:1、4:63:7、1:31:5、1:7初始含水率60%-63%65-68%70-73%干化后含水率<40%干化周期5-78-1012-16处理效率0.22-0.25t/m20.3-0.35t/m20.55-0.61t/m2温度均可保证温度维持在50~55℃超过5天1:3曝气模式的优化自然通风：能耗低，操作较简单；但温度调节弱，臭味不易控制，热量流失较大，堆体直径较小，且人工消耗较大。连续强制通风：曝气气流较均匀，可有效供氧；但温度调节较弱，尤其是干化中后期设备启动频繁，且设备成本较高。间歇强制通风：污泥堆料的热量积累性较好，温度易调节，可有效杀灭病原菌和降低含水率。3.3曝气及进风模式的优化底部进风：热量、水分从堆体底部向顶部移动，底部含水率最快降低；中部以上温度和含水率较高。中间管式、立式进风：中部有效供氧，可适当缓解自压实现象；但物料装卸较困难，管道易被压折，气孔易被堵塞。底部抽气：气流与重力方向一致，易除臭；但会产生一定渗滤液，对设备有一定腐蚀，堆料顶部气温较低，杀菌效果较弱。进风模式的优化干化初期1min/30min。污泥透气性好，有机质含量高。可减少曝气时间，积累热量，快速升温。干化中期2min/15min。温度不宜过高，避免过度消耗有机质，且微生物处于活跃期，氧气消耗大，热量产生快。故延长曝气时间，缩小曝气间隔。1min/15min。有机质大为减少，氧气消耗降低。故减少曝气时间。保证堆体温度维持在50-55℃5天以上，达到卫生无害化处理要求。曝气频率的优化干化末期3min/30min。6-10天后，含水率通常可降至40%以下。若部分区域大于40%，应延长曝气时间，减少水蒸汽在堆体上部冷凝；并延长曝气间隔，积累热量使温度升高，使更多结合水转化为游离水蒸发。布气优化影响发酵效果、生产连续性和施工难度3.4布气条件优化开孔率辅料：为保证干化周期，蘑菇土的比例小于1:3，开孔率应大于20%较为合适；开孔间距最好小于30cm（参考自然通风）；提供稳定支撑强度，方便车辆进出。气路车道车道气路气路聚酯滤布，透气率2400-3400L/m2·S，透水率330-350L/m2·S；稳定性好，耐化学试剂，耐高温，抗拉、耐磨性好；污泥易剥离，方便清洗；结构较为密实，大幅减少污泥下泄。底部支撑滤布3.5干化过程中的温度控制温度控制泡沫垫起到保温作用，有效减少侧壁接触面的热量流失；减小反应器侧面的湿污泥厚度（8-10cm降至1-2cm），提高处理效率温度过高，物料膨胀使孔隙减小，堆料曝气困难，干化不稳定。宜控制在50-60℃。3.6污泥干化的堆高控制堆高控制污泥粘稠且支撑性差，需与木屑、稻草、甘蔗渣等辅料进行掺混，以提高污泥的“支撑性”，并保证一定的孔隙率以便进行曝气。堆高小，处理率小，热量易流失；堆高大，曝气困难，尤其是堆体中部含水率高，承压大，孔隙小，温度调节效果弱，需进行翻抛。对1.0-2.5m堆高的实验结果表明，堆高在1.0-1.5m的范围内，污泥配比越高，堆高越小。3.7污泥干化产品作为返料使用原理干化产品中含有大量未被消化分解的甘蔗渣、木屑等有机物，以及微生物菌种，可作为返料与新鲜污泥、蘑菇土重新掺混，调节水分和孔隙率，减少辅料添加。本质上，使用返料是通过延长干化周期，来减少辅料用量。回流比例越大,成本越低，但污泥处理量和成品产量就越小。可分为：1）干化产品作为部分辅料；2）干化产品作为完全辅料两种。3:10:75:10:57:10:3第1天第3天第6天第1天第3天3.7.1干化产品作为部分辅料出料截面状态3:10:75:10:57:10:3污泥干化效果温度和含水率变化返料比例越高，混合搅拌时的污泥堆料结块越明显，干化过程中含水率降低越慢，可达到的最高温相应降低，高温维持时间也变短；不考虑成本的话，干化产品作为返料使用的最适含水率在60%左右，可保证含水率快速降低。综合考虑，干化产品作为部分辅料的最佳掺混比例是25%。类别根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长发芽指数/%蒸馏水171814.519.5161713.5151417.5配比3:10:7111588101310682565:10:51310788881052497:10:3116771286106347蒸馏水5:10:57:10:33:10:7种子发芽指数试验3.7.2干化产品作为完全辅料一次回流一次回流的污泥发酵温度可维持在55℃以上超过5天，最高温仍可达80℃，含水率在7天后降至40%以下。蘑菇土按210元/吨，电费按0.61元/度计算：无回流：1吨污泥+1吨蘑菇土，产生1.4吨成品，电耗10度，吨干化污泥成本=（210+10×0.61）/1.4=154元/吨；一次回流：辅料成本154元/吨，与新鲜污泥混合产生1.6吨成品，吨干化污泥成本=（154+10×0.61）/1.6=100元/吨3.7.2干化产品作为完全辅料二次回流二次回流的污泥发酵温度可维持在55℃以上4-5天，最高温仍可达75℃，含水率在8-10天后降至40%以下。蘑菇土按210元/吨，电费按0.61元/度计算：二次回流：辅料成本100元/吨，与新鲜污泥混合产生1.9吨成品，吨干化污泥成本=（100+10×0.61）/1.9=55.8元/吨3.8重金属控制镍镉锌铜铬铅砷汞污泥32.88601020.015432.243.310.70.563辅料3.70.197.619.84.59.81.0未检出样14.7414.30.73721460.615.210.00.92样211.90.91426347.423.117.50.882.668样312.61.3337861.130.624.81.42.566样49.81.70042669.562.325.02.031.509样512.91.68040064.854.221.81.871.609样618.41.96049784.134.328.32.752.144总计/≤3//≤300≤100≤30≤5有机肥料标准NY525-2002<200<15<3000<1500<1000<1000<75<15城镇污水处理厂污泥处置农用泥质CJ/T309-2009≤200≤20≤3000≤1500≤1000≤1000≤75≤15污泥农用标准GB/18918-2002/≤3//≤300≤100≤30≤5重金属有效性情况AsZnPbNiCuCr污泥生物干化过程中，Ni有效性下降；As和Cu上升；Pb、Zn、Cr基本无变化。采用污泥初步干化产品进行茼蒿、菜心、青菜种植，蔬菜生长情况与市售肥料的效果相差很小，而未施或少施肥料的蔬菜样本生长情况明显小于施肥样本。白萝卜、芥菜、蒜、卷心菜、生菜等菜地上施用了污泥初步干化产品后，蔬菜生长情况良好，部分蔬菜如芥菜长势很好。市售堆置4个月少施肥堆置2个月未施肥茼蒿菜心青菜茼蒿菜心青菜种植30天后种植40天后3.9干化产品农田小试翔安大宅果蔬合作社火龙果实验地海沧囷翔菜地合作社水叶菜实验地翔安庄家宝蔬菜合作社茄子实验地翔安庄家宝蔬菜合作社萝卜实验地3.10大田试验应用生物干化污泥的pH值、含水率、有机质、总养分等都达到《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（CJ248-2007）标准的要求，而砷、汞、铅、镉、铬等重金属的含量则远低于该标准规定的重金属污染物浓度限值，可以在各种土壤中施用。有机肥对茶树（黄金桂）生长及产量的影响考察不同用量的污泥有机肥作为基肥、追肥或和加尿素时，对黄金桂（茶树）的生长、产量和重金属的影响。结果表明生物干化污泥符合处理标准，可推广，做基肥每亩全年施用250kg；兼顾产量与质量每季每亩125kg生物有机肥+50kg复合肥的配合比施用效果好；生产时间观测结果表明该有机肥配比调节为N：P：K为13：6：8的比例施用产量高且质量好，重金属含量达标。有机肥在试验基地的应用效果有机肥对香蕉产量及品质的影响施用污泥有机肥可显著提高香蕉的产量和品质，施用量以1000g/株为宜，继续增加促进效果不明显，能够改善作物营养、促进养分平衡，提高香蕉果实品质。施用后有很好的培肥效应，重金属含量没有显著性增加。有机肥对马尼拉草坪叶绿素含量的影响考察不同用量的污泥有机肥对于马尼拉草坪的叶绿素含量和生物量的影响。结果表明，生物干化污泥的施用有利于马尼拉草的生长，施肥量以1250g/m2为宜，过量后促进作用不再显著，有很好的培肥效应，施用后不会有重金属污染。有机肥在园林苗木中的应用

生物干化污泥有机质、营养元素含量丰富，但是电导率较高，直接应用于园林花卉栽培会抑制植物的生长。将生物干化污泥与基土