2017-08-04
污泥與垃圾混合堆肥處理技術介紹
城市污水處理廠產生的污泥（尤其是中小型污水廠產生的、未經穩(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，將會造成環(huán)境的二次污染；城市垃圾如不妥善處置，也會對環(huán)境造成污染。目前，對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，而無機不可燃燒物形成穩(wěn)定的固態(tài)殘渣；該方法所需技術和設備比較復雜、能耗大、費用高。熱解是有機物在不完全燃燒條件下的熱力分解，得到可燃氣體、液態(tài)焦油和固態(tài)炭；我國目前對熱解處理的研究尚未達到工業(yè)試驗水平。填埋就是將廢棄物在選定的適當場所，填埋一定厚度后，加上覆蓋材料，讓其經過相當長時間的物理、化學和生物作用，達到穩(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物與一定比例的原無機物混合，控制一定條件，讓其在自然界廣為分布的細菌、放線菌、真菌等微生物作用下，其可降解的成分轉化成穩(wěn)定的腐殖物，成為可施于農田的土壤改良劑。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、鉀等農作物不可缺少的營養(yǎng)物質，而城市垃圾含水率低（30%~40%）、有機物較多的特點，按一定的比例進行混合，通過好氧高溫發(fā)酵和厭氧中溫發(fā)酵，殺死致病菌與寄生蟲卵，并保留著植物生長土壤所需要的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質的含量，形成良好的腐殖土。污泥與垃圾的混合堆肥技術具有經濟、簡便、可資源化的優(yōu)點。
1．污泥與垃圾混合堆肥工藝
污泥與垃圾堆肥法是通過機械設備對污泥與垃圾混合物料進行好氧高溫發(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
城市垃圾由有機廢棄物和無機廢棄物組成：有機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；無機類廢棄物主要由玻璃和陶瓷制品、塵土、碎磚、亂石等組成。根據統(tǒng)計和實測資料，城市垃圾中有機物和無機物之比一般為55:45左右。有機物可分為易被生物降解的物品（食品垃圾、庭院垃圾、動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垃圾為主，不易被生物降解有機物及無機物（玻璃、陶瓷、碎磚、亂石等）在垃圾前處理過程中去除，進行衛(wèi)生填埋。經過前處理的垃圾，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，摻入污泥中進行混合堆肥。
城市污水處理廠產生的污泥，其特點是：有機物含量約50%~60%左右，C/N比一般在(10~20):1的范圍內，經脫水后其含水率為70%~80%，是生產肥料的極好原料。但污泥含水率高，黏性大，無結構強度，不摻入分散劑改變其性能，氧氣難以進入，不易進行好氧發(fā)酵。因此，用污泥進行堆肥，必須使用適當?shù)姆稚ㄈ缡褂媒浨疤幚磉^的垃圾），增加其結構強度，提高其空隙率。
污泥與垃圾的前處理，實際上是以垃圾用作污泥的分散劑，混合均勻，進入后續(xù)工藝。污泥與垃圾混合質量比為3:7，混合后最佳含水率為45%~55%。在實際應用中，可通過檢測混合物料的含水率，調整污泥與垃圾的混合質量比。
?。?）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。
經處理后的混合物料進入滾筒。在運行過程中，滾筒不斷轉動，使筒內混合物料進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，最適宜生長溫度25~45℃）比較活躍，擔負了有機物的分解代謝。這些嗜溫微生物在轉化有機物的過程中產生生物熱，加之混合摩擦產生的機械熱，使?jié)L筒內溫度迅速升高，運行10h左右，可達到60~70℃。這時，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，除了易腐有機物分解外，一些較難分解的有機物也逐漸被分解，腐殖質開始形成，混合物料初步穩(wěn)定化。經過高溫后，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，繼續(xù)分解有機物并使混合堆肥腐熟。試驗證明，混合物料溫度達到50~70℃時，可殺滅其中的寄生蟲卵、病原微生物和雜草種子，滿足我國混合堆肥的衛(wèi)生標準要求。
滾筒在運行過程中的需氧量，通過鼓風機供給，保證反應所需的氧量不低于氧擴散控制條件（O2≥10%），通氣量以4.0~6.0m3空氣/(m3堆肥·h)為宜。滾筒內的溫度通過排氣通風方式控制，當溫度超過70℃時，啟動鼓風機通風，帶走熱量，使溫度下降到50℃時停止通風。由于微生物的活動產生熱量，使溫度上升，至70℃重新通風，循環(huán)至后期。
滾筒發(fā)酵工藝運行周期3~5d，可完成中溫－高溫－中溫的發(fā)酵過程。
?。?）自然堆放厭氧中溫發(fā)酵
經好氧發(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物緩慢分解，這期間物料內部屬于中溫厭氧發(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
熟化后的物料經過篩選、造粒、烘干、打包等過程，完成污泥與垃圾混合堆肥工藝的全過程。
2．污泥與垃圾堆肥處理技術的應用
某污水處理廠日產污泥約18t/d，含水率75%，運往市垃圾處理廠進行混合堆肥生產。垃圾處理廠規(guī)模為200t/d，混合堆肥生產規(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。在堆肥的過程中，由于溫度升高，水分蒸發(fā)等因素的影響，質量減少率在20%~30%之間，故要達到混合堆肥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備 收集到垃圾處理廠的城市垃圾先堆放在干化場風干1~2d（如果垃圾含水率在30%~35%左右時，也可取消這一過程），由機械鏟車將干化后的垃圾堆放到垃圾斗，通過板式給料機（1臺、規(guī)格10t/h、功率5.0kW），連續(xù)均勻地輸送到磁選機（1臺、功率4.0kW），分選出的廢金屬回收，經磁選后的垃圾由皮帶輸送機（1臺、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到垃圾滾筒篩（1臺、規(guī)格10t/h、功率7.5kW），將大顆粒物料（≥?50mm）選出，經消毒后衛(wèi)生填埋；小于?50mm的顆粒垃圾用皮帶輸送機（1臺、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到破碎機（1臺、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（1臺、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到滾筒混合機（1臺、規(guī)格15t/h、功率10.0kW）。城市污水處理廠運來的污泥到污泥斗，由板式給料機（1臺、規(guī)格5t/h、功率5.0kW）輸送到滾筒混合機，與垃圾混合均勻。
?。?）好氧高溫發(fā)酵
混合均勻的物料用皮帶輸送機（1臺、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到滾筒發(fā)酵設備（3臺、規(guī)格?1800mm、長度36m、功率45.0kW），連續(xù)運行72~96h后，送往堆場。滾筒內物料的充滿度為80%，配離心式鼓風機（2臺、1用1備、風量20m3/min、風壓350kPa）供氧和通風，供氧量以5.0m3空氣/(m3堆肥·h)計算。
（3）厭氧中溫發(fā)酵
經滾筒發(fā)酵后的物料用皮帶輸送機（1臺、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）送到堆場，進行厭氧中溫發(fā)酵，周期25d。每天一堆，其尺寸為長×寬×高＝7.0×7.0×1.5m3，堆場總面積約1600m2，長寬各取40m。
?。?）混合堆肥的后處理
后處理的目的是堆肥進一步加工，使之成為粒狀產品，以供市場的需要。主要設備：皮帶輸送機（1臺、規(guī)格10t/h、功率5.0kW）、滾筒篩（1臺、規(guī)格10t/h、功率7.5kW）、造粒機（1臺、規(guī)格10t/h、功率22.0kW）、烘干機（1臺、規(guī)格10t/h、功率18.0kW）、冷卻機（1臺、規(guī)格10t/h、功率15.0kW）等。
3．結論
?、?污泥與垃圾的混合物料，可通過前處理、好氧高溫發(fā)酵、厭氧中溫發(fā)酵、后處理等過程，獲得熟化混合堆肥，其衛(wèi)生標準可達到國家標準要求。
?、?主要技術參數(shù)：污泥與垃圾混合質量之比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，運行周期3~5d，混合物料充滿度80%，反應所需的氧量不低于氧擴散控制條件（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，運行周期20~25d，據此計算堆場面積。
