污泥好氧發酵是一種無害化、減容化、穩定化的污泥綜合處理技術，亦稱好氧堆肥技術。它是利用好氧嗜熱菌、嗜熱菌的作用，將污泥中有機物分解，形成一種類似腐殖質土壤的物質。代謝過程中產生熱量，可使堆料層溫度升高至55℃以上，能有效殺滅病原體、寄生蟲卵和病毒，提高污泥肥分。
基本介紹
- 中文名：污泥好氧發酵
- 外文名：sludge aerobic fermentation
- 別稱：好氧堆肥技術
- 工藝核心：污泥發酵反應系統
- 分類：條垛式發酵、容器發酵等
- 影響因素：含水率、溫度、發酵時間等
簡介,分類,影響因素,工藝流程,
簡介
污泥好氧發酵是一種無害化、減容化、穩定化的污泥綜合處理技術，亦稱好氧堆肥技術。它是利用好氧嗜熱菌、嗜熱菌的作用，將污泥中有機物分解，形成一種類似腐殖質土壤的物質。代謝過程中產生熱量，可使堆料層溫度升高至55℃以上，能有效殺滅病原體、寄生蟲卵和病毒，提高污泥肥分。污泥發酵成品利用途徑主要有：農田利用、林地利用、園林綠化利用、廢棄礦場的土地修復、垃圾填埋場的覆蓋土等，由於污泥農用與人類食物鏈發生關係，所以污泥發酵後的產品應限制農用。好氧發酵技術以其低投資、低運行費用的特點受到人們的關注，適用範圍廣闊。困擾污泥發酵技術推廣套用的技術瓶頸是污泥成分複雜，且易造成重金屬污染等。
分類
根據工藝類型、物料運行方式、發酵反應器形式、供養方式，污泥的好氧發酵分類如下：按工藝類型可分為一步發酵工藝和兩步發酵工藝。按反應器形式可分為條垛式、倉槽式、塔式。按供氧方式可分為強制通風（鼓風或抽風）和自然通風。按物料運行方式可分為靜態發酵、動態發酵和間歇動態發酵等。常用的是條垛式發酵、通氣靜態槽式發酵、容器發酵等三種方法。
條垛式發酵是用人工或堆垛機將物料堆成長條形堆垛，高度一般1~2m，寬度一般3~5m。靠翻堆供氧，設備簡單、操作方便、建設及運行費用低；但占地面積較大；由於供氧受到一定的限制，發酵時間較長，堆層表面溫度較低，表層容易達不到無害化要求的溫度，衛生條件較差。它適用於用地限制小、環境要求較低的地區。
通氣靜態槽式發酵是反應器為倉槽式，採用強制通風（鼓風或抽風）供氧。發酵倉為長槽形，發酵槽是上小下大，側壁有5°傾角，堆高一般2~3m。其特徵是：設施價格便宜，製作簡單，堆料在發酵槽中，衛生條件好，無害化程度高，二次污染易控制，但占地面積稍大。
容器發酵是採用塔式筒形發酵倉，強制供氧。污泥不斷由上部投入，下部排出，倉內堆高可達5~6m。占地面積小，衛生條件好，無害化程度高，但設施較複雜，建設、運行費用較高，供氧能耗較大。
影響因素
污泥好氧發酵的影響因素包括：含水率，C/N比，pH值，溫度，發酵時間等。
（1）含水率
大量研究表明：污泥含水率低於30%時，微生物在水中提取營養物質的能力降低，有機物分解緩慢；當水分低於12%~15%時，微生物的活動幾乎停止。反之，含水率超過65%時，水就會充滿物料顆粒間的間隙，堵塞空氣的通道，使空氣含量大量減少，發酵由好氧狀態向厭氧轉化，溫度急劇下降，其結果是形成發臭的中間產物。一般而言，污泥脫水泥餅含水率一般為80%左右，必須調節到55%~60%方可進入好氧發酵工序。含水率調節的方法有添加乾物料（調理劑）、成品回流、熱乾化、晾曬等。
（2）C/N比
在發酵過程中，污泥有機碳氮比對分解速率有重要影響。好氧發酵最適宜的C/N為25/1~35/1。如果C/N高達40/1，可供消耗的碳元素多，氮素養料相對缺乏，細菌和其他微生物的生長受到限制，有機物的分解速率慢，發酵過程長。如果碳氮比更高，容易導致成品發酵的碳氮比高，這種發酵污泥施入土壤後，將奪取土壤中的氮素，使土壤陷入氮飢餓狀態，影響作物生長。若碳氮比低於20/1，可供消耗的碳素少，氮素養料相對過剩，則氮將變成氨態氮而發揮，導致氮元素大量損失而降低肥效。如污泥C/N比不在適宜範圍內，應通過向脫水污泥中加入含碳較高的物料，如木屑、秸稈粉、落葉等對其進行調節。C/P比則應控制在70/1~150/1的範圍。
（3）pH值
PH值在污泥的發酵過程中是十分重要的。由於在中性或微鹼性條件下，細菌和放線菌生長最適宜，所以污泥發酵的pH值應控制在6~8的範圍內，且最佳pH在8.0左右，當pH≤5時，發酵就會停止進行。污泥一般情況下呈中性，發酵時一般不必特別調節。即使發酵過程中pH值發生了變化，到發酵結束後，污泥的pH幾乎都在7~8之間。因此可以用pH值作為發酵熟化與否的控制指標。常用調理劑有CaCO3、石灰和石膏等。
（4）溫度
溫度是反映發酵效果的綜合指標。不同溫度條件下優勢微生物的種屬和數量不同，它們對各種有機物的分解能力不同。每一種微生物都有自己適宜的溫度範圍，因此溫度直接影響微生物降解有機物的速率，是影響微生物活動和發酵工藝過程的重要因素。一般嗜溫菌最適宜溫度為30~40℃，嗜熱菌為50~60℃。根據衛生學要求，發酵溫度至少要達到55℃，才能殺滅病原菌和寄生蟲卵。但近年來的許多研究發現，溫度過高（大於70℃）會抑制微生物分解有機物的速率，降低發酵產品的質量，溫度過低也不利於發酵過程，微生物在40℃左右的活性只有最適溫度時的2/3左右。有關研究表明，發酵溫度範圍在55~65℃時，發酵綜合效果最佳。
（5）發酵時間
發酵時間受污泥種類、脫水時加藥方式及堆料前處理方法的影響，這是因為其中易分解有機物的種類和含量有所不同。採用發酵槽系統，一般發酵期為10~15d。
工藝流程
污泥好氧發酵工藝主要由進料、預處理、一次發酵、二次發酵、發酵產物加工等工序組成，污泥發酵反應系統是整個工藝的核心。污泥高溫好氧發酵的一般工藝流程如圖1所示。
圖1 污泥高溫好氧發酵工藝流程