CN107698281A - 一种好氧发酵工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种好氧发酵工艺，它包括以下步骤：（1）混料阶段、（2）生物发酵阶段。本发明适用于中小型污水处理厂污泥好氧发酵处理、城市垃圾无害化处理、畜禽粪便以及其它有机固体废弃物无害化处理等；尤其适用于固体废弃物产生源较分散，不易进行大规模集中处理的场合。

Description

一种好氧发酵工艺

技术领域

本发明属于发酵领域，具体涉及一种好氧发酵工艺。

背景技术

随着城市化的迅速发展，城镇环境治理的要求提高及城镇污水处理系统的完善，需处理的污水厂污泥数量巨大，且由于污泥行质的特殊性，不仅含水率高，还含有有机物质、氮磷、重金属和盐类以及病原微生物和寄生虫虫卵，易腐烂，散发强烈的臭气，如不对其进行有效地处理处置，将会破坏环境，污染水体和土壤，危害人体健康。对污水厂污泥的处理处置和利用已成为城市建设和发展关注的焦点。目前对污水厂污泥的处理处置主要通过焚烧、填埋、堆肥和投海等。采用焚烧处理处置方法虽然处理效果好，但是技术和设备复杂而且耗能大、费用较高，并会造成大气污染；填埋的方法受到场地、环境等条件的限制，目前在污泥运输距离的合理范围内已很难找到合适的地点；投海处置的方法由于会污染海洋，对海洋生态系统和人类食物链造成威胁，国际已有公约明令禁止。现有的脱水污泥好氧发酵工艺，由于污泥含水率高，粘性大，除了对污泥需用大量的辅料调节水分、分散污泥，改进污泥的颗粒大小外，在整个污泥好氧发酵较长的周期内，还要根据污泥处理要求，用车辆将发酵污泥转移发酵仓进行阶段性分仓发酵，所以，现有的脱水污泥好氧发酵工艺需要占用较多土地建设造许多大容积的发酵池（仓），如：处理100m3/d的脱水污泥，考虑到需分仓发酵，就要占用约7000平方米的土地，建数十个发酵仓。但是，随着社会的发展，大量占用土地变得越来越困难，另外，现有脱水污泥好氧发酵工艺，在运行时供氧能耗高，堆料内部发酵不透，在堆肥过程中还会散发臭气污染环境，且堆肥产品不能够达到稳定化、无害化、减量化、资源化要求和国家有关标准，因此也妨碍了好氧发酵技术在污泥处理中的推广应用。

发明内容

本发明的目的提供了一种好氧发酵工艺。

为了达到上述设计目的，本实用发明所采用的技术方案是：一种好氧发酵工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）混料阶段

将含水率为80％的污泥运至处理厂，直接倒入料仓，通过自动计量装置将市政污泥、返混料、调理剂均匀输送至混料机中充分混合，使物料达到适宜的含水率，并保证混合料具有松散的结构，达到发酵所需的自由空域要求；

（2）生物发酵阶段

发酵混合物料由进料口进入发酵装置后，经输送装置根据生产情况以一定速度缓慢移动，发酵完毕的腐熟物料由装置的另一端自动移出,发酵装置中设置有温度在线监测探头，探头采集的数据经信号采集器输入计算机控制系统，实时反馈控制鼓风曝气的强度和时间，发酵过程开始后，在提供氧气的条件下，好氧微生物迅速增殖，堆体温度迅速升高，2-3天后堆体进入高温期,通过自动监测和控制系统使堆体在50℃以上的高温阶段维持5-7天以上，以达到充分杀灭病原菌和杂草种子，实现物料的无害化和稳定化的目的,高温期结束后，由内设翻抛装置进行翻堆，使物料进一步混匀，提高产品质量；

在生物发酵的升温期，堆体温度逐步从环境温度上升到45℃左右，主导微生物以嗜温微生物为主，包括真菌、细菌和放线菌，分解底物以糖类和淀粉类为主，升温期处于微生物种群增殖和热量累积阶段，既要保证堆体氧气的充分供应，又要避免热量散失过多，在升温期的鼓风量基于对堆体温度等参数的在线监测，在满足微生物繁殖的需氧量时，最大限度减少热量散失，以达到最快的升温速率，升温期为1～2天；

在堆体温升至45℃以上即进入高温期，温度为55℃左右，在高温阶段的鼓风控制时充分考虑了微生物对氧气的消耗量、不稳定有机物的无害化效果、物料水分的脱除速率环节，通过调控鼓风量，最大限度地加快物料腐熟、无害化和生物干化；

经过高温期以后，堆体进入降温阶段，在降温期对堆体进行翻抛，可以搅拌和翻匀物料，重新分配堆体水分，促进二次发酵，使物料进一步稳定化和无害化；

供氧方式为静态鼓风供氧和动态翻抛补氧两种方式，所述静态鼓风供氧为鼓风机曝气充氧，向堆体传输空气，达到充氧的目的，鼓风机的启闭根据堆体温度进行自动反馈控制，根据堆体的温度、氧气状况合理调整鼓风量，保证高效的好氧发酵状态，避免厌氧环境的产生，减少臭气的释放，又降低了能耗；所述动态翻抛补氧为翻抛充氧，利用翻抛装置作业使物料与空气进行短暂接触，补充部分氧气，促进二次发酵。

本发明有益效果：本发明在好氧发酵工艺中充分保证了堆肥的成功率，提高物料的腐熟度，在发酵过程中，可以根据不同阶段的堆体温度、氧气含量及耗氧速率等指标来实时调控鼓风机曝气量，有利于堆体快速升温和及时补充大量消耗的氧气，避免恶臭气体的产生；在发酵的后熟期，鼓风曝气结合翻抛物料，有利于物料混合，避免好氧发酵不匀的问题，使整个堆体物料充分发酵腐熟。采用不同的发酵工艺，升温期的时间长短差异较大，由于动态翻抛工艺或连续鼓风工艺不利于堆体温度的累积，会导致堆体升温较慢，升温期的时间周期延长，在升温期的鼓风量基于对堆体温度等参数的在线监测，在满足微生物繁殖的需氧量时，最大限度减少热量散失，以达到最快的升温速率，升温期一般为1～2天。堆温升至45℃以上即进入高温期，温度一般为55℃左右，在高温阶段的鼓风控制时充分考虑了微生物对氧气的消耗量、不稳定有机物的无害化效果、物料水分的脱除速率等环节，通过调控鼓风量，最大限度地加快物料腐熟、无害化和生物干化；在这一阶段，嗜温微生物受到抑制甚至死亡，而嗜高温微生物则上升为主导微生物，发酵中残留和新形成的可溶性有机物质继续被氧化分解，复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解，微生物的活动也交替出现的，通常在50℃左右时最活跃的是嗜高温真菌和放线菌，温度上升到60℃时真菌几乎完全停止活动，仅有嗜高温细菌和放线菌活动；温度升到70℃时，多数嗜高温微生物已不再适应，并大批进入死亡和休眠阶段，现代化的有机固体废物好氧发酵处理工艺的最佳温度一般为55℃左右，这是因为大多数微生物在该范围内最活跃，最易分解有机物，其中的寄生虫卵和病原微生物基本被杀死。在降温期对堆体进行翻抛，可以搅拌和翻匀物料，重新分配堆体水分，促进二次发酵，使物料进一步稳定化和无害化；不稳定有机质含量降低，微生物种群开始减少，在这一阶段，嗜温性微生物又开始占据优势，对残余较难分解的有机物做进一步的分解，但微生物活性普遍下降，堆体产生的热量减少，温度开始下降，有机物趋于稳定化，需氧量大大减少，发酵进入腐熟或后熟阶段。堆体温度是高温好氧发酵的另一项重要指标，要求物料发酵过程必须使50～55℃以上的持续高温期维持5～7天以上，温度关系到发酵过程中的发酵速度、稳定化效果、脱水效率、灭菌和生物灭活等无害化程度，在高温期，堆体中的嗜高温微生物可以大量繁殖，嗜高温微生物的生物降解效率比其他微生物高，高温不仅有利于加速发酵过程，而且有利于灭菌和杀灭杂草种子，因此是发酵无害化处理中最关键的参数，如果堆体温度太高，则会导致所有微生物都被杀灭或者休眠，从而降低发酵效率，因此对发酵过程反而产生不利影响，因此，通过自动监测和控制系统对其发酵温度进行监测，以达到最理想的温度条件，最大限度地加速物料降解，促进脱水，实现物料的稳定化和无害化。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做详细描述。一种好氧发酵工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）混料阶段

将含水率为80％的污泥运至处理厂，直接倒入料仓，通过自动计量装置将市政污泥、返混料、调理剂均匀输送至混料机中充分混合，使物料达到适宜的含水率，并保证混合料具有松散的结构，达到发酵所需的自由空域要求；

（2）生物发酵阶段

发酵混合物料由进料口进入发酵装置后，经输送装置根据生产情况以一定速度缓慢移动，发酵完毕的腐熟物料由装置的另一端自动移出,发酵装置中设置有温度在线监测探头，探头采集的数据经信号采集器输入计算机控制系统，实时反馈控制鼓风曝气的强度和时间，发酵过程开始后，在提供氧气的条件下，好氧微生物迅速增殖，堆体温度迅速升高，2-3天后堆体进入高温期,通过自动监测和控制系统使堆体在50℃以上的高温阶段维持5-7天以上，以达到充分杀灭病原菌和杂草种子，实现物料的无害化和稳定化的目的,高温期结束后，由内设翻抛装置进行翻堆，使物料进一步混匀，提高产品质量；

在生物发酵的升温期，堆体温度逐步从环境温度上升到45℃左右，主导微生物以嗜温微生物为主，包括真菌、细菌和放线菌，分解底物以糖类和淀粉类为主，升温期处于微生物种群增殖和热量累积阶段，既要保证堆体氧气的充分供应，又要避免热量散失过多，在升温期的鼓风量基于对堆体温度等参数的在线监测，在满足微生物繁殖的需氧量时，最大限度减少热量散失，以达到最快的升温速率，升温期为1～2天；

在堆体温升至45℃以上即进入高温期，温度为55℃左右，在高温阶段的鼓风控制时充分考虑了微生物对氧气的消耗量、不稳定有机物的无害化效果、物料水分的脱除速率环节，通过调控鼓风量，最大限度地加快物料腐熟、无害化和生物干化；

经过高温期以后，堆体进入降温阶段，在降温期对堆体进行翻抛，可以搅拌和翻匀物料，重新分配堆体水分，促进二次发酵，使物料进一步稳定化和无害化；

供氧方式为静态鼓风供氧和动态翻抛补氧两种方式，所述静态鼓风供氧为鼓风机曝气充氧，向堆体传输空气，达到充氧的目的，鼓风机的启闭根据堆体温度进行自动反馈控制，根据堆体的温度、氧气状况合理调整鼓风量，保证高效的好氧发酵状态，避免厌氧环境的产生，减少臭气的释放，又降低了能耗；所述动态翻抛补氧为翻抛充氧，利用翻抛装置作业使物料与空气进行短暂接触，补充部分氧气，促进二次发酵。

Claims (1)

1.一种好氧发酵工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）混料阶段

将含水率为80％的污泥运至处理厂，直接倒入料仓，通过自动计量装置将市政污泥、返混料、调理剂均匀输送至混料机中充分混合，使物料达到适宜的含水率，并保证混合料具有松散的结构，达到发酵所需的自由空域要求；

（2）生物发酵阶段

发酵混合物料由进料口进入发酵装置后，经输送装置根据生产情况以一定速度缓慢移动，发酵完毕的腐熟物料由装置的另一端自动移出,发酵装置中设置有温度在线监测探头，探头采集的数据经信号采集器输入计算机控制系统，实时反馈控制鼓风曝气的强度和时间，发酵过程开始后，在提供氧气的条件下，好氧微生物迅速增殖，堆体温度迅速升高，2-3天后堆体进入高温期,通过自动监测和控制系统使堆体在50℃以上的高温阶段维持5-7天以上，以达到充分杀灭病原菌和杂草种子，实现物料的无害化和稳定化的目的,高温期结束后，由内设翻抛装置进行翻堆，使物料进一步混匀，提高产品质量；

在生物发酵的升温期，堆体温度逐步从环境温度上升到45℃左右，主导微生物以嗜温微生物为主，包括真菌、细菌和放线菌，分解底物以糖类和淀粉类为主，升温期处于微生物种群增殖和热量累积阶段，既要保证堆体氧气的充分供应，又要避免热量散失过多，在升温期的鼓风量基于对堆体温度等参数的在线监测，在满足微生物繁殖的需氧量时，最大限度减少热量散失，以达到最快的升温速率，升温期为1～2天；

在堆体温升至45℃以上即进入高温期，温度为55℃左右，在高温阶段的鼓风控制时充分考虑了微生物对氧气的消耗量、不稳定有机物的无害化效果、物料水分的脱除速率环节，通过调控鼓风量，最大限度地加快物料腐熟、无害化和生物干化；

经过高温期以后，堆体进入降温阶段，在降温期对堆体进行翻抛，可以搅拌和翻匀物料，重新分配堆体水分，促进二次发酵，使物料进一步稳定化和无害化；

供氧方式为静态鼓风供氧和动态翻抛补氧两种方式，所述静态鼓风供氧为鼓风机曝气充氧，向堆体传输空气，达到充氧的目的，鼓风机的启闭根据堆体温度进行自动反馈控制，根据堆体的温度、氧气状况合理调整鼓风量，保证高效的好氧发酵状态，避免厌氧环境的产生，减少臭气的释放，又降低了能耗；所述动态翻抛补氧为翻抛充氧，利用翻抛装置作业使物料与空气进行短暂接触，补充部分氧气，促进二次发酵。