粪便快速密闭发酵|城市污水处理厂污泥堆肥

城镇居民生活会产生大量的粪便污泥，污泥是一种由有机残片、菌体、无机颗粒、胶体等组成的其复杂的非均物体。粪便污泥中除了含有大量的水分外，还含有大量的有机物以及多种微生物。大量未经处理的污泥直接排放不仅容易腐化发臭，而且对水质、大气和土壤造成污染。因此，有必要对城镇粪便污泥进行科学无害处理，降低城镇粪便污泥带来的不利影响，同时将粪便污泥中的有用资源提取使其变废为宝。好氧发酵技术是目前处理粪便污泥的有效途径之一，通过好氧发酵技术可以实现低成本对粪便污泥进行处理，而且处理后的粪便污泥可以加工成有机肥、营养肥，在一定程度上解决了粪便污泥处理的难题。现有的好氧发酵技术大多采用发酵塔的形式进行处理，现有的污泥好氧发酵塔系统主要由上料机构、多层发酵塔、翻转机构、进气机构和排气机构等组成，核心就是提供氧气、适宜的温度进行有氧发酵处理。众所周知，粪便污泥中含有大量的水分(含水量通常在85％-90％)，在发酵过程中。大量的水分阻挡了氧气进入粪便污泥中进行有氧发酵，导致整个有氧发酵系统发酵效率较低，难以满足需求。另外，粪便污泥在供氧不足的情况下还容易腐化发臭。因此，如何快速、低成本的将粪便污泥中的水分去除，同时又能保证供氧充足是当下进一步提高有氧发酵装置性能的关键。
发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。发酵有时也写作酦酵，其定义由使用场合的不同而不同，通常所说的发酵，多是指生物体对于有机物的某种分解过程，发酵是人类较早接触的一种生物化学反应，如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。发酵罐是好氧发酵工业生产中关键生化反应设备，在生物发酵生产中，当今普遍采用的罐内具有多级机械搅拌器的传动搅拌装置和罐底设有多种形式通气装置的通用式发酵罐。传统的发酵罐并不能将浆料均匀搅拌，也不能和足量的气体接触，究其原因发现，搅拌叶只能对浆料进行无规律的搅动，浆料不能形成整体的循环移动，因此留下许多无氧死角。这些无氧死角的存在导致了浆料发酵不完全，变质甚至产生有毒物质，危害十分严重，因此，急需提供一套搅拌充分的发酵罐。

随着我国社会经济的发展和城市化水平的提高，城市污水排放量不断增长，污水的处理率逐年提高，而污泥是城市污水处理过程中的主要固体废弃物，污泥中的有机物、营养物质及其他污染物质基本上是通过微生物或者是物理、化学作用转移到了污泥中。据估算 2011 年我国污泥产量（80% 含水率）超过 3000 万吨。污泥的成分复杂，是一种由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、无机物组成的聚合物，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、重金属、盐类以及病原微生物和卵等。污泥中有机物和氮、磷等营养元素含量较高，如果进入水体环境将会造成大的环境污染，同时也是一种很大的资源浪费 ；污泥中的病原菌、有机污染物以及污泥处理处置过程中的臭味问题也引起了公众越来越多的关注。
随着污泥处理处置问题的日益突出，我国越来越重视污泥问题的控制和解决。2007 年以来先后编制了污水厂泥质的行业标准 9 项行业标准，其中 6 项标准已经进一步修订编制成为国家标准。除了制定泥质标准，《污水处理厂污泥处理处置可行技术导则》（征求意见稿）、《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》、《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》技术文件也相继发布，对污泥处置的技术选择、技术发展趋势、具体实施方案以及投融资方式等都做了一些引导性的规定，为我国城镇污水处理厂污泥处理处置指明了发展方向。
污泥处置技术包括卫生填埋、焚烧、好氧发酵以及资源化利用等方法，其中污泥好氧堆肥以其投资和运营成本适中，同时又能资源化利用污泥中的有机质及营养元素，是《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》中推荐选用的技术路线。目前国内外常见的污泥好氧发酵系统主要采用混凝土构筑的槽式、仓式或条垛式结构，通过人工或机械翻堆配合自然或强制通风来维持堆体中的有氧状态，保证堆体温度和微生物的正常生长。这是一个开放的系统，开放式的堆肥存在堆肥时间过长、占地面积大等诸多问题，而且开放的系统也使得堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，严重影响周围环境，损害公众健康、引起公众投诉。另外，现有的污泥好氧发酵系统很难精细、自动的控制堆肥过程中的各项参数。因此，开发出一种新型的污泥好氧发酵系统，提高好氧发酵效率，改变传统污泥好氧发酵时间长、占地面积大、恶臭问题突出等问题，对于解决我国日益突出的污水厂污泥问题有着十分重要的意义。

堆肥作为一种重要有机固废资源化利用方法，已是不争的事实。但有关堆肥技术的研究开发目前仍是国内外的热门课题。不断改进堆肥工艺、设备、降低经济成本、适应更广泛的堆肥物料是研究者追求的主要目标。

污泥是污水处理中的产物，污泥中富含有机物和营养物质，随着污水资源化研究的深入，污泥资源化领域的研究已成为全球研究热点，我国城市污泥量大，质差；国外既有污泥处理处置理论和技术无法切实解决当前面临的困境，迫切需要通过科技创新，形成我国污泥绿色低碳安全的理论体系和系统性解决方案，污泥处理处置现状与我国污水处理差距甚大，远远落后发达国家，与我国大国地位及生态文明建设不相符，《水十条》中提出污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置。
污泥资源化也越来越受到重视，污泥资源化能源化符合目前科技发展水平。污泥好氧发酵可使城市污泥中C、N、P资源化回收，可替代一部分氮、磷肥需求。传统污泥处置方法有：焚烧、填埋和土地利用。国外多采用焚烧工艺，但投资巨大，易造成大气污染；国内多采用填埋，但需要占用大量的土地，同时会造成环境的二次污染，随着对其弊端的深入了解，选择恰当的处理方式越来越谨慎。污泥处置后可土地利用的技术包括好氧发酵技术和厌氧消化技术，综合考虑环境影响和投用，优先推荐好氧发酵污泥处理技术。
污泥好氧发酵工艺主要有混凝土槽式发酵、反应器发酵等，由于作业环境差、发酵过程易产生二次污染、占地面积大、运行费用高等缺点，使得污泥好氧发酵技术的发展受到了一定限制，因此研制开发一种新型污泥好氧发酵工艺，降低投资和运行成本，节约土地使用面积，保证发酵过程的低耗、连续稳定运行，无二次污染，对污泥好氧发酵技术在我国大规模的推广应用具有十分重要的意义。
我国城市化建设不断发展的过程中，要求排放水体的污染物排放标准也在不断提高，城市污水处理率逐年提升，城市污水处理厂处理污水产生的污泥的数量也在不断增加。城市污泥的处理与处置途径主要有填埋、焚烧和好氧发酵后土地利用等，尽管填埋仍然是当前污泥处置的重要方式，但随着其弊端的深入了解，选用的越来越谨慎。

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