污泥快速生物干化技術(shù)研究

污泥快速生物干化技術(shù)研究廈門水務(wù)中環(huán)污水處理有限公司謝小青2012年6月13日匯報(bào)提綱背景介紹原理、流程及特點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究結(jié)論一、背景介紹廈門市行政區(qū)域面積1565平方公里，2010年底全市常住人249萬，有7家污水處理廠，污水處理率已高達(dá)90.04%，污泥產(chǎn)量逐年增大。通過控制島內(nèi)污水處理廠的來水主要為生活污水，保證污泥中重金屬含量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求（CJ248-2007《城鎮(zhèn)污水處理廠園林綠化用泥質(zhì)》），則可用于污泥制肥。我司“污泥快速生物干化技術(shù)研究”是依托“水體污染控制與治理國家科技重大專項(xiàng)”—“城市水污染控制與水環(huán)境綜合整治技術(shù)研究與示范”—“污水處理廠污泥生物干化與土地利用技術(shù)研究與示范”的課題而開展的。本項(xiàng)目的成功開展和實(shí)施，為緩解我市的污泥處理處置壓力和提高污泥資源化程度提供了有力保障，也為農(nóng)村農(nóng)作物秸稈和農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物的綜合利用，提供了解決途徑。二、原理、流程及特點(diǎn)工作原理屬高溫好氧發(fā)酵技術(shù)。通過控制污泥和輔料的混合比例，制得松散性良好的混料后轉(zhuǎn)移至發(fā)酵槽中進(jìn)行規(guī)律曝氣，可使堆體溫度快速上升，并維持在50-55℃進(jìn)行好氧發(fā)酵。通常在7-10天內(nèi)堆體的含水率可降至35-40%。主要特點(diǎn)1）工序簡單，設(shè)備少，周期短，占地小；2）污泥與輔料混合均勻，避免過度結(jié)團(tuán)；3）無需添加額外菌種；4）免翻拋，臭味產(chǎn)生少，易收集處理；5）發(fā)酵溫度易控制。項(xiàng)目試驗(yàn)現(xiàn)場優(yōu)選蘑菇土、木耳土等為干化輔料，因地制宜地采用南方食用菌產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)廢料調(diào)理污泥。輔料來源廣，易降解，有機(jī)質(zhì)含量高，微生物群落數(shù)量龐大，富含甘蔗渣等纖維素、半纖維素物質(zhì)，可提供一定支撐性和透氣性（密度約1.62g/cm3，振實(shí)堆積密度約0.37g/cm3）。材料TNTPTKpH水分有機(jī)質(zhì)污泥2.93.00.67.578%-85%50%-53%蘑菇土2.02.80.98.025%-40%50%-60%三、關(guān)鍵技術(shù)研究3.1污泥干化輔料的優(yōu)選摻混蘑菇土的污泥高溫發(fā)酵污泥發(fā)酵溫度可達(dá)80℃以上；對(duì)高pH值（>11）的深度脫水污泥，經(jīng)過2-4天的適應(yīng)期后，微生物發(fā)酵溫度也可達(dá)60℃以上。3.2污泥與輔料的混合攪拌污泥好氧發(fā)酵的關(guān)鍵是堆料含水率、性狀、透氣性、通風(fēng)條件、溫度和pH等條件的綜合控制；輔料成本通常占總成本的50%左右；輔料量減少，堆料結(jié)塊變大，透氣性變差，自壓實(shí)現(xiàn)象嚴(yán)重；充分利用輔料，既降低成本，又保證透氣性，平衡成本與干化周期。增加輔料—攪拌不勻—發(fā)酵不穩(wěn)—更換設(shè)備—保證周期—發(fā)酵穩(wěn)定—減少輔料—調(diào)整模式—發(fā)酵穩(wěn)定形成進(jìn)料、混合、攪拌為一體的集成設(shè)備主要技術(shù)控制指標(biāo)控制污泥進(jìn)料速度:2-4cm；控制污泥與輔料攪拌時(shí)間：5-20s；控制攪拌后粒徑（厚度）:4-8cm；控制輔料與污泥摻混比例：1:7-1:1。1:14:61:53:71:71:3目前可實(shí)現(xiàn)的處理指標(biāo)1:14:61:53:71:7序號(hào)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處理效率0.22-0.25t/m20.3-0.35t/m20.55-0.61t/m2溫度均可保證溫度維持在50~55℃超過5天1:3曝氣模式的優(yōu)化自然通風(fēng)：能耗低，操作較簡單；但溫度調(diào)節(jié)弱，臭味不易控制，熱量流失較大，堆體直徑較小，且人工消耗較大。連續(xù)強(qiáng)制通風(fēng)：曝氣氣流較均勻，可有效供氧；但溫度調(diào)節(jié)較弱，尤其是干化中后期設(shè)備啟動(dòng)頻繁，且設(shè)備成本較高。間歇強(qiáng)制通風(fēng)：污泥堆料的熱量積累性較好，溫度易調(diào)節(jié)，可有效殺滅病原菌和降低含水率。3.3曝氣及進(jìn)風(fēng)模式的優(yōu)化底部進(jìn)風(fēng)：熱量、水分從堆體底部向頂部移動(dòng)，底部含水率最快降低；中部以上溫度和含水率較高。中間管式、立式進(jìn)風(fēng)：中部有效供氧，可適當(dāng)緩解自壓實(shí)現(xiàn)象；但物料裝卸較困難，管道易被壓折，氣孔易被堵塞。底部抽氣：氣流與重力方向一致，易除臭；但會(huì)產(chǎn)生一定滲濾液，對(duì)設(shè)備有一定腐蝕，堆料頂部氣溫較低，殺菌效果較弱。進(jìn)風(fēng)模式的優(yōu)化干化初期1min/30min。污泥透氣性好，有機(jī)質(zhì)含量高?？蓽p少曝氣時(shí)間，積累熱量，快速升溫。干化中期2min/15min。溫度不宜過高，避免過度消耗有機(jī)質(zhì)，且微生物處于活躍期，氧氣消耗大，熱量產(chǎn)生快。故延長曝氣時(shí)間，縮小曝氣間隔。1min/15min。有機(jī)質(zhì)大為減少，氧氣消耗降低。故減少曝氣時(shí)間。保證堆體溫度維持在50-55℃5天以上，達(dá)到衛(wèi)生無害化處理要求。曝氣頻率的優(yōu)化干化末期3min/30min。6-10天后，含水率通?？山抵?0%以下。若部分區(qū)域大于40%，應(yīng)延長曝氣時(shí)間，減少水蒸汽在堆體上部冷凝；并延長曝氣間隔，積累熱量使溫度升高，使更多結(jié)合水轉(zhuǎn)化為游離水蒸發(fā)。布?xì)鈨?yōu)化影響發(fā)酵效果、生產(chǎn)連續(xù)性和施工難度3.4布?xì)鈼l件優(yōu)化開孔率輔料：為保證干化周期，蘑菇土的比例小于1:3，開孔率應(yīng)大于20%較為合適；開孔間距最好小于30cm（參考自然通風(fēng)）；提供穩(wěn)定支撐強(qiáng)度，方便車輛進(jìn)出。氣路車道車道氣路氣路聚酯濾布，透氣率2400-3400L/m2·S，透水率330-350L/m2·S；穩(wěn)定性好，耐化學(xué)試劑，耐高溫，抗拉、耐磨性好；污泥易剝離，方便清洗；結(jié)構(gòu)較為密實(shí)，大幅減少污泥下泄。底部支撐濾布3.5干化過程中的溫度控制溫度控制泡沫墊起到保溫作用，有效減少側(cè)壁接觸面的熱量流失；減小反應(yīng)器側(cè)面的濕污泥厚度（8-10cm降至1-2cm），提高處理效率溫度過高，物料膨脹使孔隙減小，堆料曝氣困難，干化不穩(wěn)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撐性差，需與木屑、稻草、甘蔗渣等輔料進(jìn)行摻混，以提高污泥的“支撐性”，并保證一定的孔隙率以便進(jìn)行曝氣。堆高小，處理率小，熱量易流失；堆高大，曝氣困難，尤其是堆體中部含水率高，承壓大，孔隙小，溫度調(diào)節(jié)效果弱，需進(jìn)行翻拋。對(duì)1.0-2.5m堆高的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，堆高在1.0-1.5m的范圍內(nèi)，污泥配比越高，堆高越小。3.7污泥干化產(chǎn)品作為返料使用原理干化產(chǎn)品中含有大量未被消化分解的甘蔗渣、木屑等有機(jī)物，以及微生物菌種，可作為返料與新鮮污泥、蘑菇土重新?lián)交?，調(diào)節(jié)水分和孔隙率，減少輔料添加。本質(zhì)上，使用返料是通過延長干化周期，來減少輔料用量?；亓鞅壤酱?成本越低，但污泥處理量和成品產(chǎn)量就越小。可分為：1）干化產(chǎn)品作為部分輔料；2）干化產(chǎn)品作為完全輔料兩種。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干化產(chǎn)品作為部分輔料出料截面狀態(tài)3:10:75:10:57:10:3污泥干化效果溫度和含水率變化返料比例越高，混合攪拌時(shí)的污泥堆料結(jié)塊越明顯，干化過程中含水率降低越慢，可達(dá)到的最高溫相應(yīng)降低，高溫維持時(shí)間也變短；不考慮成本的話，干化產(chǎn)品作為返料使用的最適含水率在60%左右，可保證含水率快速降低。綜合考慮，干化產(chǎn)品作為部分輔料的最佳摻混比例是25%。類別根長根長根長根長根長根長根長根長根長根長發(fā)芽指數(shù)/%蒸餾水171814.519.5161713.5151417.5配比3:10:7111588101310682565:10:51310788881052497:10:3116771286106347蒸餾水5:10:57:10:33:10:7種子發(fā)芽指數(shù)試驗(yàn)3.7.2干化產(chǎn)品作為完全輔料一次回流一次回流的污泥發(fā)酵溫度可維持在55℃以上超過5天，最高溫仍可達(dá)80℃，含水率在7天后降至40%以下。蘑菇土按210元/噸，電費(fèi)按0.61元/度計(jì)算：無回流：1噸污泥+1噸蘑菇土，產(chǎn)生1.4噸成品，電耗10度，噸干化污泥成本=（210+10×0.61）/1.4=154元/噸；一次回流：輔料成本154元/噸，與新鮮污泥混合產(chǎn)生1.6噸成品，噸干化污泥成本=（154+10×0.61）/1.6=100元/噸3.7.2干化產(chǎn)品作為完全輔料二次回流二次回流的污泥發(fā)酵溫度可維持在55℃以上4-5天，最高溫仍可達(dá)75℃，含水率在8-10天后降至40%以下。蘑菇土按210元/噸，電費(fèi)按0.61元/度計(jì)算：二次回流：輔料成本100元/噸，與新鮮污泥混合產(chǎn)生1.9噸成品，噸干化污泥成本=（100+10×0.61）/1.9=55.8元/噸3.8重金屬控制鎳鎘鋅銅鉻鉛砷汞污泥32.88601020.015432.243.310.70.563輔料3.70.197.619.84.59.81.0未檢出樣14.7414.30.73721460.615.210.00.92樣211.90.91426347.423.117.50.882.668樣312.61.3337861.130.624.81.42.566樣49.81.70042669.562.325.02.031.509樣512.91.68040064.854.221.81.871.609樣618.41.96049784.134.328.32.752.144總計(jì)/≤3//≤300≤100≤30≤5有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)NY525-2002<200<15<3000<1500<1000<1000<75<15城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)CJ/T309-2009≤200≤20≤3000≤1500≤1000≤1000≤75≤15污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)GB/18918-2002/≤3//≤300≤100≤30≤5重金屬有效性情況AsZnPbNiCuCr污泥生物干化過程中，Ni有效性下降；As和Cu上升；Pb、Zn、Cr基本無變化。采用污泥初步干化產(chǎn)品進(jìn)行茼蒿、菜心、青菜種植，蔬菜生長情況與市售肥料的效果相差很小，而未施或少施肥料的蔬菜樣本生長情況明顯小于施肥樣本。白蘿卜、芥菜、蒜、卷心菜、生菜等菜地上施用了污泥初步干化產(chǎn)品后，蔬菜生長情況良好，部分蔬菜如芥菜長勢很好。市售堆置4個(gè)月少施肥堆置2個(gè)月未施肥茼蒿菜心青菜茼蒿菜心青菜種植30天后種植40天后3.9干化產(chǎn)品農(nóng)田小試翔安大宅果蔬合作社火龍果實(shí)驗(yàn)地海滄囷翔菜地合作社水葉菜實(shí)驗(yàn)地翔安莊家寶蔬菜合作社茄子實(shí)驗(yàn)地翔安莊家寶蔬菜合作社蘿卜實(shí)驗(yàn)地3.10大田試驗(yàn)應(yīng)用生物干化污泥的pH值、含水率、有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分等都達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（CJ248-2007）標(biāo)準(zhǔn)的要求，而砷、汞、鉛、鎘、鉻等重金屬的含量則遠(yuǎn)低于該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重金屬污染物濃度限值，可以在各種土壤中施用。有機(jī)肥對(duì)茶樹（黃金桂）生長及產(chǎn)量的影響考察不同用量的污泥有機(jī)肥作為基肥、追肥或和加尿素時(shí)，對(duì)黃金桂（茶樹）的生長、產(chǎn)量和重金屬的影響。結(jié)果表明生物干化污泥符合處理標(biāo)準(zhǔn)，可推廣，做基肥每畝全年施用250kg；兼顧產(chǎn)量與質(zhì)量每季每畝125kg生物有機(jī)肥+50kg復(fù)合肥的配合比施用效果好；生產(chǎn)時(shí)間觀測結(jié)果表明該有機(jī)肥配比調(diào)節(jié)為N：P：K為13：6：8的比例施用產(chǎn)量高且質(zhì)量好，重金屬含量達(dá)標(biāo)。有機(jī)肥在試驗(yàn)基地的應(yīng)用效果有機(jī)肥對(duì)香蕉產(chǎn)量及品質(zhì)的影響施用污泥有機(jī)肥可顯著提高香蕉的產(chǎn)量和品質(zhì)，施用量以1000g/株為宜，繼續(xù)增加促進(jìn)效果不明顯，能夠改善作物營養(yǎng)、促進(jìn)養(yǎng)分平衡，提高香蕉果實(shí)品質(zhì)。施用后有很好的培肥效應(yīng)，重金屬含量沒有顯著性增加。有機(jī)肥對(duì)馬尼拉草坪葉綠素含量的影響考察不同用量的污泥有機(jī)肥對(duì)于馬尼拉草坪的葉綠素含量和生物量的影響。結(jié)果表明，生物干化污泥的施用有利于馬尼拉草的生長，施肥量以1250g/m2為宜，過量后促進(jìn)作用不再顯著，有很好的培肥效應(yīng)，施用后不會(huì)有重金屬污染。有機(jī)肥在園林苗木中的應(yīng)用

生物干化污泥有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)元素含量豐富，但是電導(dǎo)率較高，直接應(yīng)用于園林花卉栽培會(huì)抑制植物的生長。將生物干化污泥與基土