CN109180253A - 一种适用于富营养化底泥堆肥发酵的可拆卸装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拆卸方便，组装简易，可有效解决发酵过程中曝气不充分、臭气散发等问题，用于富营养化底泥好氧堆肥发酵的装置，结构上包括支架(1)、气室(2)、曝气板(3)、发酵筒(4)、氧浓度传感器(9)、气帽(10)、渗滤液阀(11)、气阀(12)、通风管(13)，曝气系统(14)。用该装置进行富营养化底泥堆肥好氧发酵，可以有效克服现有发酵反应器内物料混合不均，曝气不充分、均匀，存在厌氧核，反应进程慢，散发臭气等技术问题及弊端，具有组装简易，拆卸方便，可根据现场情况进行安装，无臭气产生，通风供氧自动控制，发酵充分，效率高，周期短，可多装置并联等诸多优点，应用前景广阔。

Description

一种适用于富营养化底泥堆肥发酵的可拆卸装置

技术领域

本发明涉及一种有机固体废物好氧发酵处理装置，尤其涉及一种富营养化底泥好氧堆肥发酵的可拆卸装置。

背景技术

富营养化底泥是河道或湖泊水体富营化的产物，其成分以有机物为主。河道底泥中有机物在厌氧细菌作用下，产生甲烷、硫化氢等发臭物质，鱼虾不生，植物不长，已严重影响人们生活和经济发展。城市河道底泥多是城市居民生活排泄的高养分、高有机质、厌气分解的恶臭物质。富营养化底泥是导致水体黑臭的主要原因，同时作为内源污染，成为城市黑臭水体难以治理的主要原因。

富营养化底泥污染物成分极为复杂，浓度高，难以在原位进行修复或净化，只能通过疏浚、清淤方式暂时转移到底泥处理场，进行洗沙、压滤、脱水等。底泥经处理场中段处理后，还需要找终端处置出路。填埋、焚烧等终端处置方式弊端多，不能满足节能、环保的现实需要和政策导向，资源化利用是较理想的终端处理模式。但如何拓宽资源化利用途径，扩大消纳量，打通生产、应用等环节的技术障碍，尚缺乏相关技术成果。

富营养化底泥富含有机物，氨氮、P等营养元素含量尤其高，经洗沙、脱水后，是理想的生物堆肥原材料。同时，利用河道底泥制作堆肥时，还需要加入相当数量的园林废物、木糠、作物秸秆等其它有机物料进行调配。通过好氧堆肥发酵手段，将其制作成土壤改良基质等可循环利用的物质，为城市有机废物的科学处理，降低城市水体和陆地生态系统的环境压力，促进城市社会、经济可持续发展做出贡献。

采用发酵方法处理富营养化底泥、粪便、有机垃圾等有机废物符合现代低碳循环经济的理念。发酵装置是物料和发酵反应进行的重要承载物，传统的好氧发酵装置包括发酵槽、翻抛机、发酵塔、发酵箱等，适合大规模的工业化堆肥好氧发酵，设备无法拆卸，场地固定，占地面积大，发酵物料多，属于典型的异地工厂化处理。已有的这些设备不适合实验室、中试场、清淤周边场所、野外临时场所、居民生活小区、堆肥基质利用地或临近场所等进行就近堆肥化处理，或通过小型堆肥试验以探索规模化生产的工艺参数等。常用的发酵反应器内存在物料混合不均匀，通风曝气不充分、不均匀，堆体内存在厌氧核，堆肥反应进程慢，发酵过程中散发臭气等技术问题及弊端。这些问题成为限制小型发酵装置应用的致命缺陷。同时，采用小型发酵装置，还需要考虑堆体比表面大小，温度散失，操作便利性等因素。如何开发一套拆卸方便、能充分、均匀曝气的发酵装置对堆肥产业化前期的实验模拟、数据收集，中试，或就近小量多次多批堆肥处理富营养化底泥等有机废物，具有非常重要的意义。

有鉴于此，本发明提供一种拆卸方便，组装简易，可有效解决发酵过程中曝气不充分、臭气散发等问题的富营养化底泥好氧堆肥发酵装置。

发明内容

为达到上述目的，本发明提供一种富营养化底泥好氧堆肥发酵的可拆卸装置，结构上包括支架(1)、气室(2)、曝气板(3)、发酵筒(4)、氧浓度传感器(9)、气帽(10)、渗滤液阀(11)、气阀(12)、通风管(13)、曝气系统(14)；其中：发酵筒(4)共3层，包括外层(5)、中层(6)、内层(7)，各层依次紧贴，长度相同；气室(2)为发酵筒(4)的变径接头，发酵筒(4)直接插入气室(2)内，中间隔有曝气板(3)，气室(2)的下端连接有通风管(13)，通风管(13)一端盖有气帽(10)和安装有气阀(12)，通气管(13)另一端连接曝气系统(14)；发酵筒(4)中装填有发酵料(8)，由支架(1)固定在地面上。

发酵料(8)由以下物料及含量组成：以1吨富营养化底泥计，加入辅料200～300kg，复合促腐微生物菌剂1kg～5kg，粉煤灰3～5kg，搅拌均匀，使得发酵料初期含水量为55％～60％，C/N比为20:1～30:1，粒度为5～10㎜；所述辅料为蘑菇渣、木糠、粉碎后的园林枯枝落叶、秸秆粉中的一种或任意几种的等比例混合；所述复合促腐微生物菌剂中产黄纤维单胞菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、白腐菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌的重量比为0.5～1:0.5～1:0.5～1:1～2:1～2。这样做的是因为，各种微生物生长繁殖都需要适宜的物质及环境条件，其中白腐菌为低温菌，耐受温度在35℃以下，为一类分解木质素的真菌；产黄纤维素单胞菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌为中温菌，耐受温度在55℃以下，可分解纤维素，半纤维素、糖类物质；嗜热脂肪芽孢杆菌属高温菌，可耐受60℃以上的高温；通过将低温、中温和高温菌搭配使用，由于发酵过程是一个温度由低到高再回落的过程，首先利用低温菌、中温菌在发酵初期大量分解有机物质释放的热量，使料温迅速升高，达到快速启动的目的，随着温度继续升高，至45℃以上即进入高温阶段时，中温菌、低温菌活性受到抑制，高温菌开始发挥作用，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，当温度达到60℃以上时，真菌几乎停止活动，仅有嗜热性性细菌和放线菌活动，高温阶段必然造成微生物的死亡和活动减少，自然进入低温阶段，此时许多病原菌、虫卵及杂草种子都被杀灭，嗜温性微生物又开始占据优势，对残余较难分解的有机物进一步分解，由于微生物活性普遍下降，料体温度开始下降并趋于稳定。

发酵料(8)在发酵筒(4)中进行好氧发酵的方法为，将搅拌均匀的发酵料(8)置于发酵筒(4)中，填充高度低于发酵筒(4)边沿10～20㎝，剩余部分用腐熟料填满，打开气阀(12)，氧浓度传感器(9)与曝气系统(14)连接，曝气系统(14)利用氧浓度传感器(9)进行自动通风曝气，每12小时监测发酵料(4)温度1次，当温度低于40℃不再升高时，发酵结束，周期为15～21天。这样做的理由是，腐熟料本身是很好的生物吸附剂和保温材料，发酵料顶部用腐熟料填满，既可以吸附发酵过程中产生的臭气，又可以避免发酵料顶部直接与空气接触导致温度过低而造成的发酵不充分。

本发明较好的方案可以是，发酵筒(4)的外层(5)为PVC管层，中层(6)为厚5～10㎜的泡沫层，内层(7)为不锈钢板层。这样做的理由是：外层(5)为PVC管层，便于与气室(2)组装和拆卸，且选材广泛，中层(6)为泡沫层，有利于保温，内层(7)为不锈钢板层，有利于发酵时内部的热传导。

本发明较好的方案可以是，曝气板(3)采用钢化塑料板，钻有分布均匀的曝气孔(13)，孔的直径为3～5㎜。这样做的好处是，钢化塑料是一类在静态或受到低速冲击力时表现塑料的强度和刚性，而在受到高速冲击力时表现类橡胶的延展性和吸能等特性，不容易发生脆性破坏的一类材料，使得当发酵筒(4)装填有物料进行发酵时，既具有较好的承载能力，又不使曝气板(3)在曝气孔(13)加工时发生脆性破坏。

进一步的，曝气系统(14)利用氧浓度传感器(9)进行自动通风曝气，设置参数为：当料中氧浓度低于10％时，自动启动并进行通风曝气；当料中氧浓度高于12％时，自动停止通风曝气。

用本发明所述的可拆卸装置进行富营养化底泥堆肥好氧发酵，有以下优点：(1)组装简易，拆卸方便，可根据现场情况进行安装，无臭气产生；(2)利用氧浓度传感器(9)控制通风，可根据需要自动控制及调节通风时间，发酵充分；(3)发酵反应装置操控方便，采取模块化结构，多个发酵装置可并联进行，提高了实用性和效率。

为了使本发明的功能目标、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，图中：1是支架，2是气室，3是曝气板，4是发酵筒，5是外层，6是中层，7是内层，8是发酵料，9是氧浓度感应器，10是气帽，11是泄水阀，12是气阀，13是通风管，14是曝气系统。

图2为本发明所述曝气板的结构示意图，图中：3是曝气板，15是曝气孔。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行更加详细地说明。

实施例1：好氧发酵装置的组装

所述装置包括支架(1)、气室(2)、曝气板(3)、发酵筒(4)、氧浓度传感器(9)、气帽(10)、渗滤液阀(11)、气阀(12)、通风管(13)、曝气系统(14)；其中：发酵筒(4)共3层，包括外层(5)、中层(6)、内层(7)，各层依次紧贴，长度相同；气室(2)为发酵筒(4)的变径接头，发酵筒(4)直接插入气室(2)内，中间隔有曝气板(3)，气室(2)的下端连接有通风管(13)，通风管(13)一端盖有气帽(10)和安装有气阀(12)，通气管(13)另一端连接曝气系统(14)；发酵筒(4)中装填有发酵料(8)，由支架(1)固定在地面上。

发酵筒(4)由三层组成，长度为200㎝，直径为30㎝，外层(5)为PVC管层，中层(6)为泡沫层，内层(7)为不锈钢板层。

曝气板(3)为钢化塑料板，钻有分布均匀的曝气孔(13)，孔的直径为3㎜。

实施例2：发酵料的配制

发酵料(8)由以下物料及含量组成：以1吨富营养化底泥计，加入上述辅料300kg，复合促腐微生物菌剂2.5kg，粉煤灰3kg，将上述物料混合，搅拌均匀，加水调节发酵料初期含水量为58％，C/N比为25:1，pH值为6.8，粒度为5～8㎜。

辅料配制：将蘑菇渣与粉碎后的园林枯枝落叶按重量比1:1进行混合。

复合促腐微生物菌剂配制：将市场购买的产黄纤维单胞菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、白腐菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌的菌剂按重量比1:1:1:2:2进行混合。

实施例3：利用装置进行富营养化底泥好氧发酵的方法

本发明所述富营养化底泥好氧发酵装置首次在第一申请人位于深圳的科研示范基地进行。选取深圳境内某富营养化河道底泥100kg，经测定，其氮磷钾总含量为4.5％，有机质含量为54％，重金属含量符合《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248—2007)的标准。

发酵时，将上述混合均匀的发酵料装填入发酵筒至离顶部边沿20㎝，然后将来自其它批次的已腐熟发酵料覆盖在发酵料顶部直至发酵筒填满，打开气阀(11)和曝气系统(14)的电源。

本发明所述好氧发酵装置启动速度较快，24h发酵温度升至55℃以上，维持65℃以上高温4天，当第17天时，发酵温度降至40℃以下，发酵完成。经观察，产品呈浅褐色，形状松散，无臭味；经检测，各种病原菌、杂草种子、蛔虫卵死亡率达到99％以上，氮磷钾总含量为5.1％，有机质含量为58％，有效重金属含量符合《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248—2007)的标准。

Claims (6)

1.一种适用于富营养化底泥堆肥发酵的可拆卸装置,结构上包括支架(1)、气室(2)、曝气板(3)、发酵筒(4)、氧浓度传感器(9)、气帽(10)、渗滤液阀(11)、气阀(12)、通风管(13)、曝气系统(14)，其特征在于：发酵筒(4)共3层，包括外层(5)、中层(6)、内层(7)，各层依次紧贴，长度相同，气室(2)为发酵筒(4)的变径接头，发酵筒(4)直接插入气室(2)内，中间隔有曝气板(3)，气室(2)的下端连接有通风管(13)，通风管(13)一端盖有气帽(10)和安装有气阀(12)，通气管(13)另一端连接曝气系统(14)，发酵筒(4)中装填有发酵料(8)，由支架(1)固定在地面上。

2.一种适用于富营养化底泥堆肥发酵的可拆卸装置,其特征在于，发酵料(8)由以下物料及含量组成：以1吨富营养化底泥计，加入辅料200～300kg，复合促腐微生物菌剂1kg～5kg，粉煤灰3～5kg，发酵料初期含水量控制在55％～60％，C/N比为20:1～30:1，粒度为5～10㎜，辅料为蘑菇渣、木糠、粉碎后的园林枯枝落叶、秸秆粉中的一种或任意几种的等比例混合，复合促腐微生物菌剂中产黄纤维单胞菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、白腐菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌的重量比为0.5～1:0.5～1:0.5～1:1～2:1～2。

3.一种适用于富营养化底泥堆肥发酵的可拆卸装置,其特征在于，发酵料(8)在发酵筒(4)中进行好氧发酵的方法为：将搅拌均匀的发酵料(8)置于发酵筒(4)中，填充高度低于发酵筒(4)边沿10～20㎝，剩余部分用来自其它批次的腐熟料填满，打开气阀(12)，氧浓度传感器(9)与曝气系统(14)连接，曝气系统(14)利用氧浓度传感器(9)进行自动通风曝气，每12小时监测发酵料(4)温度1次，当温度低于40℃不再升高时，发酵结束，周期为15～21天。

4.根据权利要求1所述的一种适用于富营养化底泥堆肥发酵的可拆卸装置,其特征在于：发酵筒(4)的外层(5)为PVC管层，中层(6)为厚5～10㎜的泡沫层，内层(7)为不锈钢板层。

5.根据权利要求1所述的一种适用于富营养化底泥堆肥发酵的可拆卸装置,其特征在于：曝气板(3)采用钢化塑料板，钻有分布均匀的曝气孔(13)，孔的直径为3～5㎜。

6.根据权利要求3所述的一种适用于富营养化底泥堆肥发酵的可拆卸装置,其特征在于：曝气系统(14)利用氧浓度传感器(9)进行自动通风曝气，设置参数为：当料中氧浓度低于10％时，自动启动并进行通风曝气，当料中氧浓度高于12％时，自动停止通风曝气。