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关 键 词：好氧发酵污泥处置
行 业：农机 肥料机械设备 肥料生产线
发布时间：2021-02-24
随着我国城镇污水处理事业的快速发展，污水处理厂数量不断增多，污泥产生量也日益增加。据统计，目前我国城镇污水处理厂污泥年产生量已经达到3000万吨（含水率80%），至“十二五”末期将达到5000万吨左右。污泥减量化是污泥处理处置的重要环节，对于降低污泥处理处置费用具有重要意义。污泥机械脱水是常用的减量化方法。污泥经离心机、真空过滤机、带式压滤机等脱水处理后含水率仍然高达78%~85%左右，即使经过板框压滤深度脱水处理后，污泥的含水率也仍高达55%~65%，高含水率给污泥的运输及后续处理处置带来了很大的困难。采用热干化的方式可以把污泥的含水率降低至10%-30%，目前国内外应用较多的污泥干化工艺包括流化床干化、带式干化、桨叶式干化、卧式转盘式干化、立式圆盘式干化和喷雾干化等。然而，污泥干化是一个能量净支出的过程，利用蒸汽、燃油、天然气、煤炭等作为污泥干化热源，普遍存在干化成本偏高的问题。此外，污泥热干化时，必须严格控制氧气浓度、粉尘含量和颗粒温度等因素，否则易发生干化设备爆炸事故。
污泥好氧发酵堆肥是指在好氧条件下发酵菌利用污泥中的有机质进行新陈代谢，并释放出热量的过程，发酵后的腐熟堆肥产品含水率一般可降低至40%~45%。滚筒式污泥发酵罐通过引风口将内部的湿热空气引出，同时通过进风口引进外部新鲜空气，实现污泥的快速、低能耗生物干化，为污泥的多目标、多层次、多途径处理处置提供可能。
引风管与除臭装置连接，排出的湿热空气经除臭装置处理后排出。
滚筒发酵罐外壁包裹有一层保温层，以减少发酵罐内热量辐射散失。滚筒发酵罐设置进料口和出料口，进料口设置进料侧封盖，出料口设置出料侧封盖，滚筒发酵罐与进料侧封盖、出料侧封盖组成了一个密闭的发酵空间，进料侧封盖上部设置有进风管，出料侧封盖上部设置有引风管，空气从进风管进入滚筒发酵罐，与滚筒发酵罐内的污泥表面接触，向污泥提供发酵所需氧气并带走蒸发出的水蒸气；湿热空气从引风管排出。随着滚筒的转动，滚筒内污泥逐渐向出料口推进。滚筒发酵罐发酵周期为7天，7天后可每天加入新料，每天排出发酵好的污泥。
传统的堆肥技术为自然堆肥法，无需设备，但占地面积较大，腐熟慢，周期长，有机肥品质差。现代好氧堆肥是在有氧的条件下，利用堆肥设备使畜禽粪便在好氧微生物的作用达到无害化、资源化、减量化、稳定化的处理。目前，好氧堆肥主要采用槽式发酵工艺和条剁式发酵工艺，生产的有机肥肥效高、稳定性好、生产效率高，但是这两种方法有占地面积大，自动化程度低等缺点。
高温好氧堆肥卧式发酵滚筒技术具有机械化程度高，操作简单适宜工业化生产；生产效率高，停留时间短；筒内温度均匀，无害化效果好；能耗低，无撒漏，环境条件较好等优点。卧式发酵滚筒适用于餐厨垃圾、禽畜粪便、活性污泥等各种含有大量有机物的固体废弃物的堆肥处理。卧式发酵滚筒是一个使用水平滚筒来混合、反应、通风以及输出物料的反应系统。滚筒安装在大的支座上，并且通过一套机械传动装置来驱动滚筒转动。在滚筒中堆肥过程很快开始，物料中的有机物成分被好氧微生物降解。
现有畜禽粪便发酵罐多为立式，搅拌翅设于搅拌立轴上，搅拌转动阻力大，需要一对液压缸相对称的设于搅拌轴二侧，同步推动搅拌轴中心棘轮使搅拌轴转动，推动功率很大，故液压驱动装置大而笨重，制作、运输、安装很麻烦，搅拌、运转、维修也很麻烦。卧式滚筒发酵罐加料、出料方便。通过摩擦驱动带动滚筒转动耗电功率小。通过滚筒旋转可推动发酵料前移，搅拌充分，出料容易。可连续运转发酵、出料，发酵效率高。出料端连接喷淋塔净化装置，可除臭味，一般不需要外接热源，依靠物料自身发酵温度产生热量，滚筒外部设有保温层，以维持发酵温度。具有产量大（单台1-20吨日产量），用电少（驱动电机功率小），价格便宜，机械化程度高等特点。
在城市污泥、粪便、有机工业下脚料等固体废物的好氧发酵(堆肥)处理中，需要采用好氧发酵(堆肥)将有机废物经过发酵处理实现物料的无害化、减量化、稳定化、资源化。无害化过程的实现是通过物料中微生物的繁殖，代谢有机质，产生热量，使物料温度达到55度以上，并维持5天以上，将物料中的有害物质和病原菌杀灭；减量化主要体现在微生物对物料的降解和水分的蒸发；稳定化主要指物料中的易降解有机质被微生物降解，并合成腐殖质的过程；经好氧发酵(堆肥)处理后的物料可进行资源化利用，主要用途为园林绿化、土地改良和制作有机肥料等。
好氧发酵(传统上称为堆肥)是处理有机固体废物的主要方式，在国内外均得到广泛应用。传统的好氧发酵工程由若干个具有不同功能的车间构成，配备有数十种机械设备，将发酵物料堆积于发酵车间内的地面上或钢筋混凝土槽中，通过鼓风曝气和翻抛作业为堆体供氧，实现物料的发酵处理过程。由于工程占地面积较大，配备机械设备较多，工程需要配备的人员也较多，对操作人员的技术水平要求较高。
但是，对于中小城镇污泥处理、中等规模养殖废物处理、工业企业有机下脚料处理等中小型有机固废处理工程，若采用传统大型工程的建设模式，将导致投资不经济，运行管理不便。为了避免大型工程实施方式用于中小规模工程时缺乏经济性的弊端，近几年业内出现了一体化好氧发酵设备，其实施方式主要有卧式、塔式、滚筒式几种。卧式一体化设备的运行原理是物料在设备内呈水平方向运动，发酵生料从一端进入，发酵腐熟的物料从另一端移出；塔式一体化设备的运行原理是物料从顶部进入，腐熟物料从底部移出；滚筒式一体化设备的运行原理是物料从进料端进入，靠滚筒的旋转作用，腐熟物料从出料端移出。
常见的生活和工业废弃物，如动物粪便、餐厨垃圾、污泥等，通常的处理方式是高温好氧发酵，常用的处理方法和形式一般为条堆型堆肥堆或发酵仓 ( 槽 ) 式。在传统技术中，物料采用静置或辅以翻抛作业，发酵过程中通过自然通风或通过强制通风向发酵系统供氧。在堆肥过程中，通常翻抛作业采用固定式翻抛 ( 物料不随翻抛作业产生明显的位移 ) 或移位翻抛作业，移位翻抛作业中，每翻抛一次，物料在设定的发酵区或者槽内向出料的方向被移动数米，空出来的地方，以新料补充，被移送出来的物料作为出料用铲车或辅以输送设备 ( 通常输送皮带 ) 输走。在固定式翻抛或者没有翻抛作业的堆肥过程中，发酵后的物料需要在发酵区或槽、仓内被清空，然后再放置上新料。尽管上述方法在工业上实现起来比较简单，但是其存在以下问题：
1、由于传统好氧发酵工艺采用序批处理方式，每批物料都经过微生物培养过程，处理时间长，作业量大，厂内物料输送量大 ；
2、保温与透气存在缺陷，传统处理工艺与大气直接接触，散热快，不利于温度的保持。为了提高单位面积的处理能力，通常是将物料堆得更高更密实，但由于物料的自压实，特别是对于含水率较高的物料，堆高增加同时带来了透气性差和通风阻力增加的问题，从而产生供氧不足、臭气严重以及停留时间过长导致处理能力下降等 ；
3、在物料含水率较高、发酵初始阶段，传统方式下的翻抛作业会造成物料在机械力的作用下反而会使物料更加密实，影响处理能力。
一、发酵周期短、节省空间
高温好氧发酵工艺属于动态发酵处理工艺，实现污泥处理连续动态运行。相较于传统污泥好氧发酵处理模式，实现了物料连续进料、连续出料的动态好氧发酵处理工艺，大大缩短了发酵周期，并减少了备料占用空间。发酵时间7天可完成。设备体积小，占地少。
二、密闭设计，无臭气释放主体发酵设备采用密闭发酵滚筒，并进行保温处理，产生的水蒸气和臭气经引风机直接引至除臭系统处理，解决了污泥好氧发酵技术臭味大的问题。
三、产量大，体积小
相比同类产品，同等体积下产量更大，同等产量积更小。
四、机械化、自动化程度高
发酵过程采用全部机械化处理，易操作，便于维护与管理。
污泥好氧发酵是利用微生物的作用，有控制的促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物过程，即在污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂 ( 如秸秆、稻草、木屑或园林垃圾等 )，使微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行氧化分解并转化为类腐殖质。污泥的好氧发酵过程可有效杀灭病原菌、卵和杂草种籽，并使水分蒸发，实现污泥稳定化、减量化、无害化。并且经过好氧发酵的污泥质地疏松，阳离子交换量显著增加、容重减小、可被植物利用的营养成分增加。我国进行污泥好氧发酵的研究和应用起步较晚，而且多以强制通风的槽式静态好氧发酵为主，对动态好氧发酵方法和连续性、自动化生产设备研究不多。现有应用较多的槽式静态好氧发酵技术存在的主要问题有 ：(1) 占地面积大，污水厂无法提供更多土地扩建污泥处理设施 ；(2) 处理设施密闭性不强，臭气外排现象严重，污染环境，周围设备腐蚀严重 ；(3) 用于布料、移仓、翻堆、曝气等操作的设备繁多，投资和运行成本高昂 ；(4) 无法自动化运行，连续性生产能力差 ；(5) 发酵温度低，周期长，致病菌杀灭不彻底 ；(6) 现场环境恶劣，员工职业健康受到严重威胁。
商业化的好氧堆肥反应器根据反应器的通风方式、有无搅拌和结构特点主要分成被动通风反应器、强制通风无搅拌反应器、强制通风有搅拌反应器和滚筒反应器。被动通风是利用堆体内外的氧气浓度和温度差异，借助风力作用使外部空气向堆体内部扩散。被动通风反应器很大的问题是在于无法有效地控制通风量变化。强制通风无搅拌反应器在堆肥过程中不对物料进行翻堆和搅拌，通过强制通风为堆体供氧。强制通风有搅拌反应器与强制通风无搅拌反应器类似，区别在于这种反应器具有搅拌功能，从而使得在堆把过程中，物料与空气充分接触，降低物料温度、温度和氧气浓度的差异，反应更彻底。滚筒反应器的筒体轴线水平或与水平方向有一定倾角，通过筒体的转动，物料被反复搅动(抄起-跌落)，以使物料的温度、水分均匀化，并且搅动过程中物料与氧气能充分接触，有利于好氧堆肥。
