系列文章-市政污泥处理处置技术调研报告(七)

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2021-02-05 14:42

4.2.3 箱式好氧发酵工艺

成熟的箱式好氧发酵技术主要体现为集装箱好氧发酵处理技术,采用全封闭技术,对标准集装箱进行改造,底部铺设曝气板,内壁安装防腐保温衬里,能防止热量释放,保证反应堆体温度。集装箱安装温度、氧气、压力在线监测装置,根据不同反应阶段的温度和氧需求量对鼓风量进行调整,既能保证发酵所需氧气含量又能保证不因过度曝气造成热量散失,并达到节能的目的。集装箱好氧发酵技术一般发酵时间为20天,产生的废气通过集气装置进入生物除臭过滤器进行处理,解决了好氧堆肥发酵的臭味问题。

但是,在实际应用中仍存在一些问题:

(1)静置处理工艺,无法对物料进行翻抛,物料混合传质效果差,影响发酵效果,发酵20天很难达到稳定、干化效果;

(2)底部设置的曝气板非常容易堵塞,一旦发生堵塞将无法进行清理,会直接导致因无法曝气而形成厌氧发酵,处理效果难以保证;

(3)集装箱规格较大,需要专门的集装箱行吊、液压装置进行集装箱转运和物料装卸,辅助设备维护量大,操作困难,且投资很高。

集装箱好氧发酵技术发酵效果差、周期长、投资高、设备维护复杂,不适合做大范围技术推广。

4.2.4 滚筒动态好氧高温发酵工艺

1933年在丹麦出现了丹诺堆肥(Dano)工艺,这是一种运用转鼓进行好氧发酵的方法。该发酵滚筒在水平方向上呈倾斜放置,直径为2.5-4.5m,长20-40m,强制供气。在该装置中废弃物靠与筒体内表面的摩擦沿旋转方向提升,同时借助自身重量落下。通过如此反复升落,废物被均匀地翻倒,与供入的空气充分接触,并通过微生物的作用进行发酵。经5-7天发酵后排出,条垛放置熟化。该工艺的特点是发酵周期短,一般只需5-7天就达到了静态强制堆肥15-30天的效果。

图4.9  丹诺堆肥(Dano)工艺设备示意图

北京市污泥有机肥示范项目:1997年王凯军教授研发一套污泥制有机肥生产线,采用动态滚筒发酵技术处理污泥,复合肥生产能力1000t/a。滚筒直径1.2m,长12m,污泥停留时间5天,滚筒内发酵温度在55℃-70℃持续3天以上,出料含水率45%左右,蠕虫卵死亡率>95%、粪大肠杆菌值>0.01,开创了国内采用动态滚筒进行污泥好氧发酵的先例。

2011年,国内研发了污泥滚筒动态好氧高温发酵技术,该技术通过了江苏省住房和城乡建设厅组织的污泥处理处置技术攻关项目验收,被评为“国内领先”技术。该技术利用全封闭外旋转式发酵滚筒,将污泥及辅料慢慢的移向出料段,并在此过程中发生物料的混合和充氧,为微生物提供优越的好氧环境,快速发生好氧发酵反应并实现物料升温及促进有机物的降解。微生物消耗有机物进行代谢时产生的热量,使物料维持55-70℃高温期达到3-5天以上,可有效的杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种子,蒸发水分,使污泥转化为稳定的腐殖质,最终实现污泥的稳定化、无害化、减量化处理,熟化后产品可用于园林绿化、土壤改良等,最终实现污泥的资源化利用。与传统好氧发酵技术比较,动态滚筒好氧发酵技术作为新型污泥好氧发酵处理技术,既能达到稳定、干化、减量的目的,又能缩短发酵时间,减少臭气的产生。

2013年11月,河北省任丘市城东污水处理厂污泥滚筒动态好氧发酵项目投入运行,污泥经5-7天高温好氧发酵后,含水率降至40%以下,实现污泥连续动态处理,很好的解决了传统好氧发酵技术占地面积大、臭味大的问题,实现了污泥的减量化、无害化、稳定化和资源化。

滚筒动态好氧高温发酵技术作为一种新型污泥好氧发酵技术,采用动态连续反应系统克服传统堆肥发酵周期长的难题,以最短的时间和最低的能耗实现了污泥卫生化、无害化要求,具有运行稳定、安全,反应高效、低能耗的特点,入选了2014年《国家重点环境保护实用技术》和2014年《国家重点环境保护实用技术示范工程》名录。

滚筒动态好氧高温发酵工艺特点:

(1)动态发酵处理工艺,实现污泥处理连续动态运行。新工艺改变传统的批序式污泥好氧发酵处理模式,实现物料连续进料连续出料的动态好氧发酵处理工艺;

(2)动态发酵处理工艺,发酵过程无明显降温,传质效率高,发酵周期短。

新工艺改变传统的序批式污泥好氧发酵处理模式,实现物料连续进料连续出料的动态好氧发酵处理工艺。翻抛时温度不降低,解决了翻抛与保温之间的矛盾。进料与发酵滚筒内高温堆料充分接触,迅速升温至50℃以上,直接进入好氧发酵高温阶段,从而将发酵周期缩短至5-7天。

(3)发酵滚筒全密闭,筒内废气全收集处理,系统无臭气释放,环境友好,操作条件安全;

主体发酵设备采用全密闭发酵滚筒,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。

(4)发酵滚筒全保温,系统散热量较小,发酵温度易保持,杀菌效果明显,运行效果受四季、地域影响较小;

(5)系统占地小,设备布置灵活,可于污水处理厂内建设;

(6)分区按需智能通风技术,可实现发酵各阶段根据堆体温度和氧气浓度进行按需供风,既保证好氧环境又减少了通风量和废气处理量,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;

(7)系统机械化、自动化程度高、运行及维护简单,劳动强度较小。

4.2.5 其它改良衍生工艺

(1)CTB好氧发酵工艺

CTB好氧发酵工艺由是北京中科博联环境工程有限公司在传统堆肥技术的基础上,开发的一种智能高效的固废减量化、无害化、稳定化、资源化技术。处理过程基于温度、氧气、臭气等参数的实时在线监测和反馈控制,实现了发酵过程的智能化操作,物料以静态发酵为主,并辅助动态翻抛,保证物料快速充分腐熟。

(2)SACT污泥快速堆肥工艺

SACT污泥快速堆肥是天津机科环保科技有限公司在在传统发酵槽发酵技术上的改良工艺。SACT工艺依据高温好氧发酵原理,通过控制适合的外界条件,发挥有益菌群作用分解污泥中有机物并释放出能量,达到杀灭有害细菌和病毒的作用,终产物有效成分和微生物指标满足农用标准,最终实现污泥的减量化、无害化、资源化。

SACT污泥快速堆肥工艺核心内容是基于卧式敞口发酵槽理论基础上,通过预处理系统选择、构筑物形式优化、机械翻堆设备和曝气系统改进、自动进出仓系统的采用等方面的改进,形成了完整的工业化堆肥系统理论。

SACT工艺根据预处理阶段不同,分为SACT-A、SACT-B和SACT-C三个系列。三个不同的预处理部分主要是针对污水处理厂脱水污泥好氧发酵的难点——去除分子结合水,因地制宜地采取合理处置措施。SACT-A系统预处理采用晾晒,适用于北方干旱地区,且项目用地较为宽裕的工程,优点是投资节省,运行费用低;SACT-B系统预处理采用外加干物料与脱水污泥机械混合,适用于附近有干物料来源的工程,但必须保证一年四季干物料的供应;SACT-C系统预处理采用预干化设备,物料输送采用自动机械输送,适用于占地面积有限且没有干物料来源的工程,自动化程度高,运行费用相对稍高(但远远低于污泥焚烧的费用)。

(3)ENS堆肥工艺

ENS污泥堆肥工艺是万若环境工程技术有限公司在反应工程研究条件基础上根据我国的具体应用经过研发、优化形成的,其主要包括物料预混合调理、独特的条堆形式、“柔和”的通风布风方法、生物干化加速控制、臭味源头控制、氧气-温度在线检测与控制、通风与抽风的优化控制等独特技术。工艺流程图见图4.13。

污水厂的污泥与辅料混合后被送入堆肥车间,然后进行条堆布料,每个条堆对应插入ENS氧温集成探枪。开启通风系统,物料进入静态发酵过程,整个堆肥过程无需翻抛。考虑新鲜湿泥、辅料、回流污泥的进料,最大化地实现系统的机械化。

堆肥过程智能化控制系统利用氧温探枪对整个过程中的氧气含量和温度变化进行实时监测,并通过堆体氧气浓度和温度信号联合控制通风系统。通风时堆肥堆体中释放的含有水蒸气和较高浓度二氧化碳的气体,通过抽风系统集中收集并进行处理。抽风系统与通风系统联锁控制,将抽气量降低至较低水平。