極寒天氣稻殼作為輔料對污泥生物干化的影響

張媛麗

（國電東北環保產業集團有限公司，遼寧沈陽 110014）

1 引言

國內現有的污泥干化工藝技術主要有生物干化、熱干化、熱電廠混燒三類［1］，此三類技術在國外也有較長時間應用，屬于成熟工藝。生物干化技術與堆肥類似，主要是指通過一體化的機械特性改善自然的生物干化，使最終產品得到改善，達到要求的干化效果［2］。

在污泥生物干化過程中，含水率、通風系統、溫度、pH、C/N、填料等因素均影響干化的進程和最終產品的質量。在諸多因素中，填料是生物干化的主要控制因素，其選擇直接影響堆體內微生物發酵過程。本次選定稻殼為項目啟動原料，主要是考慮其無需粉碎，成本低，在東北地區易于收購，受季節影響相對較低。采用間歇通風方式對物料定時通風，以現有污泥處理項目為研究對象，工業化生產，既避免了小試在放大過程中的不確定性，又可以直接輔助于未來的工業化生產，意義重大。本試驗在沈陽的12 月份進行，天氣寒冷，不易干化，考察惡劣天氣下稻殼作為填料的工業化生產的可利用性和持續性。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

污泥生物干化技術初調試階段，以沈陽市市政污泥作為干化基質，稻殼作為輔助填充料（均來自沈陽周邊地區）。污泥和稻殼的各項參數見表1。

表1 污泥和稻殼的各項參數

2.2 試驗方法

將城市污泥與稻殼按指定比例混合至含水率65%左右，pH 值在7～8 之間。以一條形堆垛中的3 個堆體為試驗對象，每天用翻堆機翻堆1 次，向后翻拋約4 m，反應周期22 d。采用自動化間歇通風方式，分區域對堆體進行通風。每天分別對3 個堆體進行采樣（把堆體分為3 層，在不同位置采樣后混合），當天檢測物料的含水率、有機質及堆密度（含水率的測定采用微波干燥法，有機質和堆密度采用國標法［3］），每天對堆體的核心溫度和堆高進行測定。

3 結果與討論

3.1 物料含水率、有機質的變化

生物干化的周期為22 d，物料的含水率由最初的65.3%下降為47.4%，有機質由最初的74.6%下降為54.5%。在本反應周期內，升溫段為2 d，高溫段為7 d，降溫段為13 d。物料含水率與有機質變化曲線見圖1。

圖1 物料含水率與有機質變化曲線

溫度變化曲線見圖2。

圖2 溫度變化曲線

研究表明，稻殼作為輔料的生物干化反應大體上分為3 個階段：黏質期、干化期和風化期。物料在黏質期的時候，惡臭明顯，觸感較黏，含水率在63%～65%之間，有機質在71%～74%之間。黏質期為反應的前5 d，含水率和有機質先增大后減小，主要的原因是物料經鏟車混合不均勻，在翻拋2 d 后，物料基本達到均勻的狀態，此時為真正的初始物料的含水率。物料在干化期時，含水率明顯下降，惡臭味道減弱，含水率在49%～57%之間，有機質在57%～65%之間。干化期一般在反應的6～14 d，此時為菌體的對數生長期和物料的高溫段，在此過程中，物料的含水率和有機質大幅度下降，反應劇烈，是生物干化反應的核心反應段。在此反應段，物料需要大量供氧，但是曝氣量太大又會使物料的溫度下降，導致菌體的活性降低，適宜的曝氣量是此階段反應的關鍵。隨后進入到風化期，在此階段物料的含水率和有機質基本不變，含水率在47%～48%之間，有機質在54%～55%之間，反應基本結束。在此過程中，主要靠通風曝氣帶走大量的水分，靠風化作用使物料進一步干化。

試驗發現堆體的核心溫度高于邊墻溫度，因為邊墻受環境影響大，在高溫段兩者相差20 ℃左右。為了延長高溫段，在此過程中要加大曝氣量，還應輔助循環曝氣使物料的溫度保持在60 ℃左右。當堆體進入降溫的第一階段，核心溫度直線下降，邊墻溫度基本保持不變，此時堆體的曝氣應采取循環模式以期延長高溫段。進入風化期后，堆體的核心溫度和邊墻溫度基本一致，此階段靠風化作用帶走水分，要適量地加大尾部的曝氣量，使堆體在出倉時有較好的干燥度。

3.2 物料堆體積及密度的變化

堆密度由原來的0.51 t/m3下降到0.31 t/m3，體積基本上保持不變。物料的堆密度在黏質期維持在0.5 t/m3左右，干化期和風化期降為0.31 t/m3。

4 結論

（1）在沈陽極寒的天氣條件下，以稻殼為輔料的污泥生物干化反應良好，無需外源加熱和添加菌劑，節約了生產成本。

（2）稻殼作為輔料的污泥干化過程，大體上分為黏質期、干化期和風化期。在黏質期物料含水率在63%～65%之間，有機質在71%～74%之間，堆密度在0.5 t/m3左右。干化期時，含水率下降為49%～57%，有機質為57%～65%，堆密度降為0.31 t/m3，直至反應結束基本保持不變。風化期時，物料的含水率、有機質和堆密度、堆體的核心溫度和邊墻溫度基本不變，此過程主要靠通風曝氣帶走大量的水分，靠風化作用使物料進一步干化。在整個反應周期，堆體體積變化不大。

（3）干化反應的高溫段共7 d，是生物干化反應的核心反應段，需要大量供氧。