超高溫好氧堆肥發(fā)酵倉設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

摘要：為促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，國家提出了固體廢棄物“無害化”“減量化”“資源化”的口號。本文主要對超高溫自發(fā)熱好氧堆肥工藝進(jìn)行了研究，以吳忠市第二污水處理廠脫水污泥為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)研發(fā)一款簡易發(fā)酵的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)污泥的超高好氧發(fā)酵，最終實(shí)現(xiàn)污泥削減總量達(dá)85%，堆肥結(jié)束后，堆肥產(chǎn)品穩(wěn)定無異味，可達(dá)到安全回田的目的，最終實(shí)現(xiàn)資源化利用。

關(guān)鍵詞：超高溫;好氧發(fā)酵;污泥;發(fā)酵倉

中圖分類號：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）03-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.078

Design and optimization of ultra-high temperature aerobic compost fermentation bin

Chang Hong

（College of Resources and Environment，Ningxia University，Yinchuan Ningxia 750021，China）

Abstract：In order to promote sustainable development， the state has put forward the slogans of “harmless” ， “reduction” and “resource” of solid waste， based on the dewatered sludge from the second Sewage Treatment in Wuzhong， a simple fermentation device was designed to achieve the ultra-high Aerobic fermentation of sludge. The total amount of sludge was reduced by 85% . After composting， the compost product was stable and odorless， the utility model can achieve the goal of returning farmland safely and finally realize the utilization of resources.

Key words：Ultra high temperature;Aerobic compost;Sludge;Fermentation tank

本文以吳忠市第二污水處理廠的脫水污泥為研究對象，旨在以一種方便、簡易的方式對固體廢棄物進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)研發(fā)出一款簡易方便的設(shè)備對污泥進(jìn)行超高溫好氧堆肥工藝，并通過對發(fā)酵前后污泥的理化性質(zhì)的變化進(jìn)行最后的分析，確定該設(shè)備對污泥超高溫好氧堆肥的適應(yīng)狀況，最終確定污泥資源化利用途徑，為城市生活污水污泥的無害化、資源化、減量化奠定一定的基礎(chǔ)。

1 研究材料

實(shí)驗(yàn)菌種來自于江蘇鵬鷂環(huán)保有限公司，污泥取自吳忠第二污水處理廠。菌種和污泥的性質(zhì)及用量見表1。

2 發(fā)酵倉設(shè)備設(shè)計(jì)

2.1 主要結(jié)構(gòu)和工作原理

根據(jù)處理過程中起作用微生物對氧氣的不同要求，有機(jī)廢棄物堆肥處理技術(shù)分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種，厭氧堆肥是一種在缺氧條件下利用微生物進(jìn)行發(fā)酵的技術(shù)，具有使用成本高，發(fā)酵周期長和用地面積大的特點(diǎn);好氧堆肥具有處理快速，耗能較低，用地面積小，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，好氧堆肥堆體溫度高，一般在50～60℃，所以也稱為高溫堆肥。對于固體廢棄物的生物堆肥處理系統(tǒng)主要有條垛式、槽式和發(fā)酵倉式三種，其中條垛式具有設(shè)備投資低，土建投資大，總體投資低，占地面積大，運(yùn)行成本低，人員配置高，臭氣無法收集的特點(diǎn)，此方法農(nóng)業(yè)應(yīng)用效果好;槽式具有設(shè)備投資、土建投資、總體投資和占地面積適中，運(yùn)行成本高，人員配置高，臭氣部門收集的特點(diǎn)，此方法農(nóng)業(yè)應(yīng)用效果一般;發(fā)酵倉式具有設(shè)備投資高，土建投資低，總體投資高，占地面積小，運(yùn)行成本高，人員配置少，臭氣完全收集的特點(diǎn)，此方法農(nóng)業(yè)應(yīng)用效果低。本設(shè)備主要應(yīng)用發(fā)酵倉式技術(shù)，在此方法配置的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，對不良方法進(jìn)行改進(jìn)，針對設(shè)備、總體和運(yùn)行投資成本高以及應(yīng)用效果一般的效果進(jìn)行改良，再不另行添加輔料的基本上，確保成本適宜，并提高應(yīng)用效果。[1] [2]

本設(shè)備使用方式為好氧堆肥方式，和一般好氧堆肥最大的區(qū)別是堆肥溫度較高，可以達(dá)到100℃ 以上超高溫發(fā)酵，通過這種方式可以確保最大限度殺滅病原菌，并且提高有機(jī)質(zhì)的降解速度，確保發(fā)酵產(chǎn)物更安全的資源化使用。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，發(fā)酵倉為0.8mm不銹鋼板倉體，尺寸為1m1m1.5m，倉體下部共設(shè)立六根內(nèi)徑為3cm曝氣管，曝氣管間距為15cm，管長80cn，頂部保持密封狀態(tài)，為確保曝氣效果，每根管子確保6個(gè)通氣孔，管子下部每間隔10cm有一孔徑為30mm小孔。

2.2 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)發(fā)酵倉室下部共設(shè)立六根曝氣管，每個(gè)管子間距為15cm，管長80cm，頂部保持密封狀態(tài)，管子下部每間隔10cm有一孔徑為30mm小孔，每根管子確保6個(gè)通氣孔，為確保曝氣效果，在管部下面用墊片將其稍微抬起。實(shí)驗(yàn)倉內(nèi)的曝氣管道與外部相連接，外連管道上連接流量計(jì)，球閥和鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)對室內(nèi)氧氣進(jìn)行補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵的好氧狀況，通過對球閥的操作和流量計(jì)上風(fēng)速的調(diào)控，確保發(fā)酵堆體可實(shí)現(xiàn)100℃以上超高溫發(fā)酵狀態(tài)。

3 工藝流程驗(yàn)證

試驗(yàn)根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)發(fā)酵含水率為45%時(shí)可確保發(fā)酵優(yōu)質(zhì)完成。以吳忠第二污水處理廠污泥為基準(zhǔn)，原始含水率為80% ，將污泥與菌種混合，確保含水率為45%時(shí)，確定污泥與菌種摻混比例為1：1.5，將其置于發(fā)酵倉內(nèi)，堆體呈直角梯形，上邊長0.9m，下邊長1m，寬1m，發(fā)酵過程中，以15天為一個(gè)周期，每一個(gè)周期進(jìn)行一次翻堆，4個(gè)周期后發(fā)酵結(jié)束，總反應(yīng)時(shí)間為60天。[3][ 4]

4 結(jié)論

本研究根據(jù)好氧發(fā)酵工藝要求，設(shè)計(jì)了簡易處理有機(jī)廢物的發(fā)酵倉，并通過污泥進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，最終確保污泥在發(fā)酵周期內(nèi)發(fā)酵最高溫可高達(dá)110℃，發(fā)酵產(chǎn)物減量化高達(dá)80%，產(chǎn)物含水量低于35%，并完全去除病原菌和微生物。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確定該發(fā)酵倉具有發(fā)酵周期短，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。[5] [6]

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-12-31

基金項(xiàng)目：寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)（科技惠民）項(xiàng)目（2016KJHM30）

作者簡介：常虹（1978-），女，漢族，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境科學(xué)相關(guān)。