【正文】 工藝參數(shù)監(jiān)控：溫度、氧 氣、水分 、 C/N、臭氣是影響好氧發(fā)酵過(guò)程的關(guān)鍵工藝參數(shù)。 發(fā)酵倉(cāng)設(shè)計(jì)要求 ： 采用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氧時(shí) ， 堆體高度不宜超過(guò) m， 當(dāng)污泥物料含水率較 高時(shí) ， 堆體高度不宜超過(guò) 2 m。在工程中三 種供氧方式可相互結(jié)合 ， 形成多種供氧方式 ， 但須保證發(fā)酵堆體中始終均勻有氧。 發(fā)酵工藝參數(shù)與操作條件 1）衛(wèi)生學(xué)要求 應(yīng)達(dá)到無(wú)害化衛(wèi)生要求 ， 符合現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。 與脫水污泥混合的填充料要求具有含水率低、 C/N 比值高、具有一定的強(qiáng)度、顆粒分散 性好的特點(diǎn)。 污泥發(fā)酵前 ， 脫水污泥必須與填充料進(jìn)行混合、破碎。 膜覆蓋高 溫好氧發(fā)酵工藝發(fā)酵產(chǎn)品衛(wèi)生化程度高、腐熟均勻。由 于功能膜的覆蓋作用 ， 風(fēng)機(jī)供氧利用率提高 ， 風(fēng)機(jī)功率較小 ， 能耗低。供氧一般采用堆體底部通風(fēng)方式 ， 采用中壓離心風(fēng)機(jī)供風(fēng)。 膜覆蓋高溫好氧發(fā)酵工藝的堆體可采用條垛 式 、發(fā)酵池式或簡(jiǎn)倉(cāng)式。 由于功能膜的微孔特性 ， 覆蓋在發(fā)酵體上 ， 發(fā)酵中的水蒸氣和 CO2 可以自由排出 ， 而致 病性微生物、氣溶膠等被有效隔離。 新型膜覆蓋高溫好氧發(fā)酵工藝 膜覆蓋高溫好氧發(fā)酵工藝是一種將微孔功能膜作為脫水 污 泥好氧發(fā)酵處理覆蓋物的工藝 技術(shù)。 7）自動(dòng)控制操作系統(tǒng) 大中型污泥發(fā)酵工程應(yīng)配備自動(dòng)控制操作系統(tǒng) ， 以便達(dá) 到 精確控制發(fā)酵參數(shù) ， 縮短發(fā)酵 周期 ， 促進(jìn)污泥發(fā)酵腐熟。 需要配備 NH H2S、溫度 、 氧氣濃度的在線監(jiān)測(cè)儀器 。 6）監(jiān)測(cè)儀器 污泥高溫好氧發(fā)酵工藝運(yùn)行過(guò)程中 ， 為保證發(fā)酵充分并避免臭氣污染 ， 應(yīng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。 5）供氧設(shè)備 在污泥好氧發(fā)酵工藝中 ， 應(yīng)用最多的供氧設(shè)備有羅茨風(fēng) 機(jī) 、高壓離心風(fēng)機(jī)、中低壓風(fēng)機(jī) 26 等。目前一般采 用皮帶機(jī)作為作為出料設(shè)備。同時(shí)還應(yīng)配備移行車 ， 其功能主要為將翻拋機(jī)運(yùn)送 至作業(yè)位置 ， 移行車的行走速率建議選擇 ~ m/min 為宜。 3）翻拋設(shè)備 污泥發(fā)酵過(guò)程需通過(guò)翻拋設(shè)備輔助完成供氧 ， 調(diào)整堆體 結(jié) 構(gòu) ， 均勻溫度。 主要輸送設(shè)備包括 皮帶機(jī)和料 倉(cāng)。鋪料 機(jī)建議選擇行走速度為 ~ m/min， 可堆高度 ~ m 為宜。 2）輸送 — 鋪料設(shè)備 經(jīng)過(guò)混合后的物料經(jīng)過(guò)輸送設(shè)備 ， 送入鋪料機(jī) ， 并將物 料 置入相應(yīng)的發(fā)酵倉(cāng)。 好氧發(fā)酵工藝設(shè)備 1）混合 — 破碎設(shè)備 該設(shè)備將脫水污泥與填充料均勻混合后 ， 破碎為粒徑均 勻 的顆粒物料 ，以保證發(fā)酵過(guò)程 中良好的通風(fēng)性能。 頻繁的動(dòng)態(tài)翻拋不利于維持高溫 ， 會(huì)大大延長(zhǎng)達(dá)到腐熟 和 無(wú)害化的時(shí)間 ， 增加能耗和運(yùn) 行成本。高溫可以加快好 氧 發(fā)酵速率 ， 更有利于殺滅病原 體等有害生物 ， 但溫度過(guò)高（ 70℃ ）， 對(duì)嗜高溫微生物也會(huì)產(chǎn)生 抑 制作用 ， 導(dǎo)致其 休 眠 或 死 25 亡 ， 影響好氧發(fā)酵的速度和效果。 但投資、運(yùn)行費(fèi)用較高 ， 能耗大。 二次發(fā)酵可采用翻堆供氧。 次數(shù)過(guò)少 ， 不能保證完全好氧發(fā)酵 。堆體抽出氣體易冷凝成的腐蝕性液體 ， 對(duì)抽風(fēng)機(jī)侵蝕較嚴(yán)重。但發(fā)酵倉(cāng)尾氣不易收集。需氧量較低 時(shí)（如二次發(fā)酵）可采用。 自然通風(fēng)能耗低 ， 操作簡(jiǎn)單。 傾角 ， 堆高一般控制在 2~3 m， 設(shè)施價(jià)格便宜 ， 制作簡(jiǎn)單 ， 堆料在發(fā)酵池槽 中 ， 衛(wèi)生條件好 ， 無(wú)害化程度高 ， 二次污染易控 制 ， 但占地面積較大。 當(dāng)用地條件寬松 、 外界環(huán)境要求較低時(shí) ， 可選用條垛式 ， 此方式也適用于二次發(fā)酵。 條垛式設(shè)備簡(jiǎn)單 ， 操作方便 ， 建設(shè)和運(yùn)行 費(fèi)用低 ， 但堆體高較低 ， 占地面積較大。 3）發(fā)酵堆體結(jié)構(gòu)形式 發(fā)酵堆體結(jié)構(gòu)形式主要分為條垛式和發(fā)酵池式。動(dòng)態(tài)發(fā)酵物料不斷翻滾 ， 發(fā)酵均勻 ， 水分蒸發(fā)好 ， 但能耗較大。 2）物料運(yùn)行方式 24 按物料在發(fā)酵過(guò)程中運(yùn)行方式分為靜態(tài)發(fā)酵 ， 動(dòng)態(tài)發(fā)酵 ， 間歇?jiǎng)討B(tài)發(fā)酵。一步發(fā)酵優(yōu) 點(diǎn) 是工藝設(shè)備 及操作簡(jiǎn)單 ， 省去 部分進(jìn)出料設(shè)備 ， 動(dòng)力消耗較少；缺點(diǎn)是發(fā) 酵 倉(cāng)造價(jià)略高 ， 水分散發(fā)、發(fā)酵均勻性稍差。工藝流程選 擇 時(shí) ， 可根據(jù)工藝類型、物料運(yùn) 行方式、供氧方式的適用條件 ， 進(jìn)行合理的選擇使用 ， 靈活搭配構(gòu)成各種不同的工藝流程。污泥發(fā)酵反應(yīng)系統(tǒng)是整個(gè)工藝的核心。 污泥好氧發(fā)酵工藝使用的填充料可因地制宜 ， 利用當(dāng)?shù)?的 廢料（如秸桿、木屑、鋸末、 枯枝等）或發(fā)酵后的熟料 ， 達(dá)到綜合利用和處理的目的。 2 應(yīng)用原則 污泥好氧發(fā)酵處理工藝既可作為土地利用的前處理手段 ， 又可作為降低污泥含水率 ， 提 高污泥熱值的預(yù)處理手段。 第三 節(jié) 好氧發(fā)酵技術(shù) 1 原理與作用 好氧發(fā)酵通常是指高溫好氧發(fā)酵 ， 是通過(guò)好氧微生物的 生 物代謝作用 ， 使污泥中有機(jī)物 轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過(guò)程。 厭氧消化直接運(yùn)行成本約 60~120 元 /t 污 泥 （含水率 80%） （不包括濃縮和脫水 ） ， 折合 噸水處理成本約 ~ 元 /t。一般情況下 ， 厭氧消化系統(tǒng)的工程投資約為 20~40 萬(wàn)元 /t 污泥（含水率 80%）（不包括濃縮和脫水 ）。 因此 ， 目前的投資與運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)計(jì)尚不具有典型性。人員進(jìn)入時(shí) ， 需戴護(hù)耳罩。 當(dāng)沼氣產(chǎn)生量高于沼氣利用量時(shí)或沼氣利用系統(tǒng)未工作時(shí) ， 沼氣應(yīng)通過(guò)廢氣燃燒器燒掉。對(duì)厭氧消化系統(tǒng)內(nèi)會(huì)散發(fā)臭氣的 點(diǎn) 應(yīng)進(jìn)行密閉 ， 并設(shè)排風(fēng)裝置 ， 引接至全廠統(tǒng)一 22 的除臭裝置中進(jìn)行處理。從而它 們可以達(dá)到穩(wěn)定、固著重金屬的作用。 所生成的硫離子能夠與污泥中的重金屬反應(yīng)生成穩(wěn)定 的硫化物 ， 使銅 、 鋅 、 鎳 、 鉻等重金屬的穩(wěn)定態(tài)含量升高 ， 從而降低對(duì)環(huán)境造成影響 。污泥中鋅和鎳主 要 以不穩(wěn)定態(tài)的形式存在；銅主要以硫化物 及有 機(jī)結(jié)合態(tài)存在；鉻主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在；汞、 鎘 、砷、鉛等毒性大的金屬元素幾乎全部以殘?jiān)? 態(tài)存在。 消化污泥中重金屬的鈍化耦合 污泥中的重金屬主要以可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳 氧 化物結(jié)合態(tài)、硫化物及有機(jī)結(jié) 合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)五種形態(tài)存在。 沼液肥效很高 ， 有條件時(shí) ， 可作為液態(tài)肥進(jìn)行利用。 具體遵 循 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 》 GB 50016， 并可參 照 《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范 》 GB 50160 相關(guān) 條款。另外 ， 放空時(shí)應(yīng)注意下風(fēng) 向有無(wú)明火或熱源； （ 6） 沼氣系統(tǒng)防爆區(qū)域內(nèi)一律禁止明火 ， 嚴(yán)禁煙火 ， 嚴(yán)禁鐵器工具撞擊或電焊操作 。同時(shí) ， 在消化 池及沼氣系統(tǒng)中還應(yīng)安裝過(guò)壓安全閥、負(fù)壓防止閥等 ， 避免空氣進(jìn)入沼氣系統(tǒng)； （ 2）沼氣系統(tǒng)的防爆區(qū)域應(yīng)設(shè)置 CH4/CO2 氣體自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置 ，并定期檢查其可靠性 ， 防止誤報(bào)； （ 3） 消化設(shè)施區(qū)域應(yīng)按照受限空間對(duì)待 。 安全管理 為了防止沼氣爆炸和 H2S 中毒 ， 需注意以下事項(xiàng)： （ 1）甲烷 （ CH4）在空氣中的濃度達(dá)到 5%~14%（體積比）區(qū)間時(shí) ， 遇明火就會(huì)產(chǎn)生爆 炸 。 6）毒性 由于 H2S、游離氨及重金屬等對(duì)厭氧消化過(guò) 程 有抑制作用。 消化系統(tǒng)的 pH 值應(yīng) 在 ~ 之間運(yùn)行 ， 最佳 pH 值范圍為 ~。 揮發(fā)性有機(jī) 酸與堿度反映了產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的平衡狀 態(tài) ， 是消化系統(tǒng)是否穩(wěn)定的重要 指標(biāo)。 1 ℃內(nèi)。 溫度的波動(dòng)超過(guò) 2℃就會(huì)影響消化效果和產(chǎn)氣率。理想的進(jìn)出料操作是 24h 穩(wěn)定進(jìn)料。 2）進(jìn)出料控制 連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)出料操作是消化池運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。在初始 階段生污泥添加量一般為滿負(fù)荷的五分之一 ， 之后逐步增加到設(shè)計(jì)負(fù)荷。通常厭氧消化系統(tǒng)啟動(dòng)需 2~3 個(gè) 月時(shí)間。 5 厭氧消化系統(tǒng)的運(yùn)行控制和管理要點(diǎn) 運(yùn)行控制要點(diǎn) 1）系統(tǒng)啟動(dòng) 消化池啟動(dòng)可分為直接啟動(dòng)和添加接種污泥啟動(dòng)兩種方 式 。沼 氣 拖動(dòng)是利用沼氣直接驅(qū)動(dòng) 鼓 風(fēng)機(jī) ， 用于曝氣池的供氧。 沼氣鍋爐利用沼氣制熱 ， 熱效率可 達(dá) 90%~95%； 沼氣發(fā)電機(jī)是利用沼氣發(fā)電 ， 同 時(shí)回 收 發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的余熱 。 沼氣純化過(guò)程一般沼氣經(jīng)初步除水后 ， 進(jìn)入脫硫系統(tǒng) ， 脫 硫除塵后的氣體在 特定反應(yīng)條 件下 ， 全部或部分除去二氧化碳、氨、氮氧 化 物、硅氧烷等多種雜質(zhì) ， 使氣體中甲烷濃度達(dá) 到 90%~95%以上。生物脫硫是在適宜的溫度、濕度和微氧條件下 ， 通過(guò)脫硫細(xì)菌的代謝作用將 H2S 轉(zhuǎn)化 為單質(zhì)硫。干式脫硫劑一般為氧化鐵。脫硫有 物 化法和生物法兩類。 去濕和除濁處理常采用沉淀物捕集器和水沫分離器（過(guò) 濾 器）來(lái)去除沼氣中的水沫和沉 淀物。為了保證 ， 可根據(jù)沼氣利用單元的壓力要求 ，在 沼氣收集系統(tǒng)中設(shè)置壓力提升裝置。沼氣貯柜 的 體積應(yīng)根據(jù)沼氣的產(chǎn)量波動(dòng)及 需求波動(dòng)來(lái)選擇。由于沼氣產(chǎn)量的波動(dòng)以及沼氣 利用的需求 ， 沼氣系統(tǒng)需設(shè)置沼氣貯柜來(lái)調(diào) 節(jié) 產(chǎn)氣量的波動(dòng)及系統(tǒng)的壓力。 沼氣管道應(yīng)沿氣流方向設(shè)置一定的坡度 ， 在低點(diǎn) 、 沼氣壓縮機(jī) 、 沼氣鍋爐 、 沼氣發(fā)電機(jī)、 廢氣燃燒器、脫硫塔等設(shè)備的沼氣管線入口 、 干式氣柜的進(jìn)口和濕式氣柜的進(jìn)出口處都需設(shè) 置冷凝水去 除裝置。沼氣的熱值一般 為 21000~25000 kJ/Nm3， 約 5000~6000 kcal/m3 及 ~ kWh/Nm3， 經(jīng)凈化處理后可作為優(yōu) 質(zhì)的清潔能源。 4 沼氣的收集、貯存及利用 沼氣的性質(zhì) 沼氣成份包括 CH CO2 和 H2S 等氣體。 微波預(yù)處理技術(shù)。 高壓噴射預(yù)處理技術(shù)。 化學(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)。 堿預(yù)處理技術(shù) 。 超聲波預(yù)處理技術(shù)。 最終處 置與污 染控制 達(dá) 標(biāo) 處理 污染控制 上清液 處 理系 統(tǒng) 泥 餅 處 置 脫水污泥 電 能 污 泥脫 水 系 統(tǒng) 基 于 高 溫 熱 水 解 預(yù) 處 理 的 高 含 固 污 泥 ?高 級(jí)? 高含固污泥高級(jí)厭氧消化 泄壓 熱量 沼氣 蒸汽供熱 沼氣發(fā)電 余熱 蒸汽 沼 氣 鍋 爐 ?厭 氧?消? 回收 ?化 處? 理? 系 統(tǒng) 高溫?zé)? 水 解 物 料 預(yù) 熱 集中調(diào)質(zhì) 收 集系 統(tǒng) 車 輛 運(yùn)輸 車輛運(yùn)輸 車 輛 運(yùn)輸 脫 水 污 泥 （ A 污 水廠） 脫 水 污 泥 （ B 污水廠） 脫 水 污 泥 （ … 污水廠） 圖 43 基 于 高溫高 壓熱 水解預(yù) 處理 的高含 固城 市污泥 厭氧 消化流 程 圖 （ 2）其他強(qiáng)化厭氧消化預(yù)處理技術(shù) 其它強(qiáng)化厭氧消化預(yù)處理技術(shù)有： 生物強(qiáng)化預(yù)處理技術(shù)。 該工藝處理流程 ， 如圖 43 所示。 （ 1） 基于高溫?zé)崴猓?THP）預(yù)處理的高含固污泥厭氧消化技術(shù) 該工藝是通過(guò)高溫高壓熱水解預(yù)處 理 （ Thermal Hydrolysis PreTreatment）， 以高含固的脫 17 水污 泥 （含固率 15%~20%） 為對(duì)象的厭氧消化技術(shù) 。 厭氧消化新技術(shù) 在污泥消化過(guò)程中 ， 可通過(guò)微生物細(xì)胞壁的破壁和水解 ， 提高有機(jī)物的降解率和系統(tǒng)的 產(chǎn)氣量。在全年氣溫高 的 南方地區(qū) ， 消化池可以考慮不設(shè)置保溫措施 ， 節(jié)省投資。 消化池通常有蛋形和柱形等池形 ， 可根據(jù)攪拌系統(tǒng)、投 資 成本及景觀要求來(lái)選擇。當(dāng)污水處理廠內(nèi)沒(méi)有足夠場(chǎng)地建 設(shè)污泥厭氧消化系統(tǒng)時(shí) ， 可將脫水污泥集中 到 其他建設(shè)地點(diǎn) ， 經(jīng)適當(dāng)漿液化處理后再進(jìn)行污 泥厭氧消化 ， 其系統(tǒng)的組成及工藝流程圖 ， 如圖 42 所示。缺點(diǎn)是能量消耗較大 ， 運(yùn)行費(fèi)用較高 ， 系統(tǒng)操作要求高。 高溫厭氧消化有機(jī)物分解 速度快 ， 可以有效殺滅各種致病菌和寄生蟲(chóng)卵 。 2）高溫厭氧消化 高溫厭氧消化溫度控制在 55℃ 177。 3 厭氧消化工藝 厭氧消化的分類 15 1）中溫厭氧消化 中溫厭氧消化溫度維持在 35℃ 177。該工藝可以用于污水廠污泥的就地或集 中 處理。 厭氧消化處理后的污泥可滿足國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB18918 中污泥 穩(wěn)定化相關(guān)指標(biāo)的要求。通過(guò)厭氧過(guò)程對(duì)有機(jī)物 進(jìn) 行降解 ， 減少污泥量 ， 同時(shí)可以改善污泥 的脫水性能 ， 減少污泥脫水的藥劑消耗 ， 降低污泥含水率； （ 3） 消化過(guò)程中產(chǎn)生沼氣 。污泥厭氧消化的作用主要體現(xiàn)在： （ 1） 污泥穩(wěn)定化 。一般采用 生物除臭方法 ， 必要時(shí)也可采用化學(xué)除臭等方法。 應(yīng)根據(jù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的要求采取除臭措施 。 表 41 各 種 調(diào)理方 法與 主要機(jī) 械脫