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污泥好氧发酵

2015/07/07 中广微生物

污泥好氧发酵是一种无害化、减容化、稳定化的污泥综合处理技术,亦称好氧堆肥技术。它是利用好氧嗜热菌、嗜热菌的作用,将污泥中有机物分解,形成一种类似腐殖质土壤的物质。代谢过程中产生热量,可使堆料层温度升高至55℃以上,能有效杀灭病原体、寄生虫卵和病毒,提高污泥肥分。

污泥好氧发酵是一种无害化、减容化、稳定化的污泥综合处理技术,亦称好氧堆肥技术。它是利用好氧嗜热菌、嗜热菌的作用,将污泥中有机物分解,形成一种类似腐殖质土壤的物质。代谢过程中产生热量,可使堆料层温度升高至55℃以上,能有效杀灭病原体、寄生虫卵和病毒,提高污泥肥分。污泥发酵成品利用途径主要有:农田利用、林地利用、园林绿化利用、废弃矿场的土地修复、垃圾填埋场的覆盖土等,由于污泥农用与人类食物链发生关系,所以污泥发酵后的产品应限制农用。好氧发酵技术以其低投资、低运行费用的特点受到人们的关注,适用范围广阔。困扰污泥发酵技术推广应用的技术瓶颈是污泥成分复杂,且易造成重金属污染等。

发酵分类

根据工艺类型、物料运行方式、发酵反应器形式、供养方式,污泥的好氧发酵分类如下:按工艺类型可分为一步发酵工艺和两步发酵工艺。按反应器形式可分为条垛式、仓槽式、塔式。按供氧方式可分为强制通风(鼓风或抽风)和自然通风。按物料运行方式可分为静态发酵、动态发酵和间歇动态发酵等。常用的是条垛式发酵、通气静态槽式发酵、容器发酵等三种方法。

条垛式发酵是用人工或堆垛机将物料堆成长条形堆垛,高度一般1~2m,宽度一般3~5m。靠翻堆供氧,设备简单、操作方便、建设及运行费用低;但占地面积较大;由于供氧受到一定的限制,发酵时间较长,堆层表面温度较低,表层容易达不到无害化要求的温度,卫生条件较差。它适用于用地限制小、环境要求较低的地区。

通气静态槽式发酵是反应器为仓槽式,采用强制通风(鼓风或抽风)供氧。发酵仓为长槽形,发酵槽是上小下大,侧壁有5°倾角,堆高一般2~3m。其特征是:设施价格便宜,制作简单,堆料在发酵槽中,卫生条件好,无害化程度高,二次污染易控制,但占地面积稍大。

容器发酵是采用塔式筒形发酵仓,强制供氧。污泥不断由上部投入,下部排出,仓内堆高可达5~6m。占地面积小,卫生条件好,无害化程度高,但设施较复杂,建设、运行费用较高,供氧能耗较大。


影响因素

污泥好氧发酵的影响因素包括:含水率,C/N比,pH值,温度,发酵时间等。

(1)含水率

大量研究表明:污泥含水率低于30%时,微生物在水中提取营养物质的能力降低,有机物分解缓慢;当水分低于12%~15%时,微生物的活动几乎停止。反之,含水率超过65%时,水就会充满物料颗粒间的间隙,堵塞空气的通道,使空气含量大量减少,发酵由好氧状态向厌氧转化,温度急剧下降,其结果是形成发臭的中间产物。一般而言,污泥脱水泥饼含水率一般为80%左右,必须调节到55%~60%方可进入好氧发酵工序。含水率调节的方法有添加干物料(调理剂)、成品回流、热干化、晾晒等。

(2)C/N比

在发酵过程中,污泥有机碳氮比对分解速率有重要影响。好氧发酵最适宜的C/N为25/1~35/1。如果C/N高达40/1,可供消耗的碳元素多,氮素养料相对缺乏,细菌和其他微生物的生长受到限制,有机物的分解速率慢,发酵过程长。如果碳氮比更高,容易导致成品发酵的碳氮比高,这种发酵污泥施入土壤后,将夺取土壤中的氮素,使土壤陷入氮饥饿状态,影响作物生长。若碳氮比低于20/1,可供消耗的碳素少,氮素养料相对过剩,则氮将变成氨态氮而发挥,导致氮元素大量损失而降低肥效。如污泥C/N比不在适宜范围内,应通过向脱水污泥中加入含碳较高的物料,如木屑、秸秆粉、落叶等对其进行调节。C/P比则应控制在70/1~150/1的范围。

(3)pH值

PH值在污泥的发酵过程中是十分重要的。由于在中性或微碱性条件下,细菌和放线菌生长最适宜,所以污泥发酵的pH值应控制在6~8的范围内,且最佳pH在8.0左右,当pH≤5时,发酵就会停止进行。污泥一般情况下呈中性,发酵时一般不必特别调节。即使发酵过程中pH值发生了变化,到发酵结束后,污泥的pH几乎都在7~8之间。因此可以用pH值作为发酵熟化与否的控制指标。常用调理剂有CaCO3、石灰和石膏等。

(4)温度

温度是反映发酵效果的综合指标。不同温度条件下优势微生物的种属和数量不同,它们对各种有机物的分解能力不同。每一种微生物都有自己适宜的温度范围,因此温度直接影响微生物降解有机物的速率,是影响微生物活动和发酵工艺过程的重要因素。一般嗜温菌最适宜温度为30~40℃,嗜热菌为50~60℃。根据卫生学要求,发酵温度至少要达到55℃,才能杀灭病原菌和寄生虫卵。但近年来的许多研究发现,温度过高(大于70℃)会抑制微生物分解有机物的速率,降低发酵产品的质量,温度过低也不利于发酵过程,微生物在40℃左右的活性只有最适温度时的2/3左右。有关研究表明,发酵温度范围在55~65℃时,发酵综合效果最佳。

(5)发酵时间

发酵时间受污泥种类、脱水时加药方式及堆料前处理方法的影响,这是因为其中易分解有机物的种类和含量有所不同。采用发酵槽系统,一般发酵期为10~15d。

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