2017-08-04
污泥與垃圾混合堆肥處理技術(shù)介紹
城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥（尤其是中小型污水廠產(chǎn)生的、未經(jīng)穩(wěn)定化的污泥），含水率高、易腐爛、有惡臭，并存在寄生蟲卵與病菌，如不妥善處置，將會(huì)造成環(huán)境的二次污染；城市垃圾如不妥善處置，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。目前，對(duì)此類污染物的處理方法有焚燒、熱解、填埋、堆肥等方法。焚燒是有機(jī)污染物在高溫、供氧充足的條件下，氧化生成二氧化碳和水，而無(wú)機(jī)不可燃燒物形成穩(wěn)定的固態(tài)殘?jiān)?；該方法所需技術(shù)和設(shè)備比較復(fù)雜、能耗大、費(fèi)用高。熱解是有機(jī)物在不完全燃燒條件下的熱力分解，得到可燃?xì)怏w、液態(tài)焦油和固態(tài)炭；我國(guó)目前對(duì)熱解處理的研究尚未達(dá)到工業(yè)試驗(yàn)水平。填埋就是將廢棄物在選定的適當(dāng)場(chǎng)所，填埋一定厚度后，加上覆蓋材料，讓其經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的物理、化學(xué)和生物作用，達(dá)到穩(wěn)定；填埋在有些地區(qū)往往受到用地限制。堆肥處理是利用廢棄物中的有機(jī)物與一定比例的原無(wú)機(jī)物混合，控制一定條件，讓其在自然界廣為分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物作用下，其可降解的成分轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的腐殖物，成為可施于農(nóng)田的土壤改良劑。污泥與垃圾的混合堆肥工藝也是堆肥處理的一種方法，它充分利用污泥含水率高（70%~80%），含有豐富的氮、磷、鉀等農(nóng)作物不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而城市垃圾含水率低（30%~40%）、有機(jī)物較多的特點(diǎn)，按一定的比例進(jìn)行混合，通過(guò)好氧高溫發(fā)酵和厭氧中溫發(fā)酵，殺死致病菌與寄生蟲卵，并保留著植物生長(zhǎng)土壤所需要的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量，形成良好的腐殖土。污泥與垃圾的混合堆肥技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、可資源化的優(yōu)點(diǎn)。
1．污泥與垃圾混合堆肥工藝
污泥與垃圾堆肥法是通過(guò)機(jī)械設(shè)備對(duì)污泥與垃圾混合物料進(jìn)行好氧高溫發(fā)酵，再自然堆放厭氧中溫發(fā)酵的一種方法，主要包括污泥與垃圾前處理、好氧高溫發(fā)酵、厭氧中溫發(fā)酵、后處理等4部分。
?。?）污泥與垃圾前處理
城市垃圾由有機(jī)廢棄物和無(wú)機(jī)廢棄物組成：有機(jī)類廢棄物主要由食品垃圾、園林垃圾、各種紙制品、塑料、橡膠和皮革制品、紡織品等組成；無(wú)機(jī)類廢棄物主要由玻璃和陶瓷制品、塵土、碎磚、亂石等組成。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和實(shí)測(cè)資料，城市垃圾中有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之比一般為55:45左右。有機(jī)物可分為易被生物降解的物品（食品垃圾、庭院垃圾、動(dòng)物垃圾及被這些物品污染的物品）和不易被生物降解的物品（紙制品、塑料、紡織品等），用于混合堆肥的垃圾最好以易被生物降解的有機(jī)垃圾為主，不易被生物降解有機(jī)物及無(wú)機(jī)物（玻璃、陶瓷、碎磚、亂石等）在垃圾前處理過(guò)程中去除，進(jìn)行衛(wèi)生填埋。經(jīng)過(guò)前處理的垃圾，其顆粒直徑不大于15mm，含水率30%~50%左右，孔隙率45%左右，才可用作污泥的分散劑，摻入污泥中進(jìn)行混合堆肥。
城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥，其特點(diǎn)是：有機(jī)物含量約50%~60%左右，C/N比一般在(10~20):1的范圍內(nèi)，經(jīng)脫水后其含水率為70%~80%，是生產(chǎn)肥料的極好原料。但污泥含水率高，黏性大，無(wú)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，不摻入分散劑改變其性能，氧氣難以進(jìn)入，不易進(jìn)行好氧發(fā)酵。因此，用污泥進(jìn)行堆肥，必須使用適當(dāng)?shù)姆稚ㄈ缡褂媒?jīng)前處理過(guò)的垃圾），增加其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高其空隙率。
污泥與垃圾的前處理，實(shí)際上是以垃圾用作污泥的分散劑，混合均勻，進(jìn)入后續(xù)工藝。污泥與垃圾混合質(zhì)量比為3:7，混合后最佳含水率為45%~55%。在實(shí)際應(yīng)用中，可通過(guò)檢測(cè)混合物料的含水率，調(diào)整污泥與垃圾的混合質(zhì)量比。
（2）好氧高溫發(fā)酵
好氧高溫發(fā)酵系統(tǒng)可采用滾筒發(fā)酵工藝。
經(jīng)處理后的混合物料進(jìn)入滾筒。在運(yùn)行過(guò)程中，滾筒不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，使筒內(nèi)混合物料進(jìn)行一系列的物理作用和生物作用，即一邊混合摩擦一邊發(fā)酵。在發(fā)酵的初期，中溫微生物（嗜溫菌，最適宜生長(zhǎng)溫度25~45℃）比較活躍，擔(dān)負(fù)了有機(jī)物的分解代謝。這些嗜溫微生物在轉(zhuǎn)化有機(jī)物的過(guò)程中產(chǎn)生生物熱，加之混合摩擦產(chǎn)生的機(jī)械熱，使?jié)L筒內(nèi)溫度迅速升高，運(yùn)行10h左右，可達(dá)到60~70℃。這時(shí)，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，由高溫微生物（嗜熱菌、放線菌等）取而代之。此時(shí)，除了易腐有機(jī)物分解外，一些較難分解的有機(jī)物也逐漸被分解，腐殖質(zhì)開始形成，混合物料初步穩(wěn)定化。經(jīng)過(guò)高溫后，混合物料需氧量逐漸減少，溫度也繼續(xù)下降，嗜溫微生物開始活躍起來(lái)，繼續(xù)分解有機(jī)物并使混合堆肥腐熟。試驗(yàn)證明，混合物料溫度達(dá)到50~70℃時(shí)，可殺滅其中的寄生蟲卵、病原微生物和雜草種子，滿足我國(guó)混合堆肥的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。
滾筒在運(yùn)行過(guò)程中的需氧量，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)供給，保證反應(yīng)所需的氧量不低于氧擴(kuò)散控制條件（O2≥10%），通氣量以4.0~6.0m3空氣/(m3堆肥·h)為宜。滾筒內(nèi)的溫度通過(guò)排氣通風(fēng)方式控制，當(dāng)溫度超過(guò)70℃時(shí)，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)，帶走熱量，使溫度下降到50℃時(shí)停止通風(fēng)。由于微生物的活動(dòng)產(chǎn)生熱量，使溫度上升，至70℃重新通風(fēng)，循環(huán)至后期。
滾筒發(fā)酵工藝運(yùn)行周期3~5d，可完成中溫－高溫－中溫的發(fā)酵過(guò)程。
?。?）自然堆放厭氧中溫發(fā)酵
經(jīng)好氧發(fā)酵后的物料自然堆積（每堆物料重量約為30~50t），將剩余的可分解有機(jī)物緩慢分解，這期間物料內(nèi)部屬于中溫厭氧發(fā)酵。完成穩(wěn)定與腐熟所需要的自然堆放厭氧中溫發(fā)酵周期為20~25d左右。
污泥與垃圾的混合物料通過(guò)好氧高溫發(fā)酵和自然堆積中溫厭氧發(fā)酵后，成熟的堆肥呈黑褐色，無(wú)臭味，蚊蠅及蟲類不繁殖，致病菌及物料中的植物種子被有效殺滅與破壞，含水率30%左右，C/N=(30~40):1，質(zhì)量減少率在20%~30%之間，體積減少30%~40%。
?。?）堆肥的后處理
熟化后的物料經(jīng)過(guò)篩選、造粒、烘干、打包等過(guò)程，完成污泥與垃圾混合堆肥工藝的全過(guò)程。
2．污泥與垃圾堆肥處理技術(shù)的應(yīng)用
某污水處理廠日產(chǎn)污泥約18t/d，含水率75%，運(yùn)往市垃圾處理廠進(jìn)行混合堆肥生產(chǎn)。垃圾處理廠規(guī)模為200t/d，混合堆肥生產(chǎn)規(guī)模50t/d，每天收集的垃圾除一部分用于堆肥外，其余均進(jìn)行衛(wèi)生填埋。
?。?）垃圾與污泥的前處理
a. 混合物料中污泥與垃圾數(shù)量的確定 按照污泥與垃圾的質(zhì)量比為3:7，處理18t污泥需要的垃圾量為41t，則混合物料總重為59t。在堆肥的過(guò)程中，由于溫度升高，水分蒸發(fā)等因素的影響，質(zhì)量減少率在20%~30%之間，故要達(dá)到混合堆肥50t/d，物料總重約為65t（污泥量18t、含水率75%%；垃圾量47t、含水率35%）混合物料含水率46%。
b. 污泥與垃圾前處理主要設(shè)備 收集到垃圾處理廠的城市垃圾先堆放在干化場(chǎng)風(fēng)干1~2d（如果垃圾含水率在30%~35%左右時(shí)，也可取消這一過(guò)程），由機(jī)械鏟車將干化后的垃圾堆放到垃圾斗，通過(guò)板式給料機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率5.0kW），連續(xù)均勻地輸送到磁選機(jī)（1臺(tái)、功率4.0kW），分選出的廢金屬回收，經(jīng)磁選后的垃圾由皮帶輸送機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到垃圾滾筒篩（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率7.5kW），將大顆粒物料（≥?50mm）選出，經(jīng)消毒后衛(wèi)生填埋；小于?50mm的顆粒垃圾用皮帶輸送機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到破碎機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率15kW）；破碎后的垃圾顆粒直徑為10~15mm，再由皮帶輸送機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到滾筒混合機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格15t/h、功率10.0kW）。城市污水處理廠運(yùn)來(lái)的污泥到污泥斗，由板式給料機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格5t/h、功率5.0kW）輸送到滾筒混合機(jī)，與垃圾混合均勻。
（2）好氧高溫發(fā)酵
混合均勻的物料用皮帶輸送機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到滾筒發(fā)酵設(shè)備（3臺(tái)、規(guī)格?1800mm、長(zhǎng)度36m、功率45.0kW），連續(xù)運(yùn)行72~96h后，送往堆場(chǎng)。滾筒內(nèi)物料的充滿度為80%，配離心式鼓風(fēng)機(jī)（2臺(tái)、1用1備、風(fēng)量20m3/min、風(fēng)壓350kPa）供氧和通風(fēng)，供氧量以5.0m3空氣/(m3堆肥·h)計(jì)算。
?。?）厭氧中溫發(fā)酵
經(jīng)滾筒發(fā)酵后的物料用皮帶輸送機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到堆場(chǎng)，進(jìn)行厭氧中溫發(fā)酵，周期25d。每天一堆，其尺寸為長(zhǎng)×寬×高＝7.0×7.0×1.5m3，堆場(chǎng)總面積約1600m2，長(zhǎng)寬各取40m。
?。?）混合堆肥的后處理
后處理的目的是堆肥進(jìn)一步加工，使之成為粒狀產(chǎn)品，以供市場(chǎng)的需要。主要設(shè)備：皮帶輸送機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）、滾筒篩（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率7.5kW）、造粒機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率22.0kW）、烘干機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率18.0kW）、冷卻機(jī)（1臺(tái)、規(guī)格10t/h、功率15.0kW）等。
3．結(jié)論
?、?污泥與垃圾的混合物料，可通過(guò)前處理、好氧高溫發(fā)酵、厭氧中溫發(fā)酵、后處理等過(guò)程，獲得熟化混合堆肥，其衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
② 主要技術(shù)參數(shù)：污泥與垃圾混合質(zhì)量之比3:7，混合物料容重700~900kg/m3，最佳含水率45%~55%；污泥含水率70%~80%，C/N=(10~20):1垃圾含水率30%~35%，空隙率45%，垃圾顆粒直徑10~15mm。
好氧高溫發(fā)酵采用滾筒發(fā)酵工藝，運(yùn)行周期3~5d，混合物料充滿度80%，反應(yīng)所需的氧量不低于氧擴(kuò)散控制條件（O2≥10%），通氣量以4.0~6.0m3空氣/(m3堆肥·h)為宜。
厭氧中溫發(fā)酵，運(yùn)行周期20~25d，據(jù)此計(jì)算堆場(chǎng)面積。
