肥料发酵罐|城市污泥处理处置技术

随着产业结构的调整和畜禽养殖业不断发展，规模化、集约化养殖场逐年增加，推动了我国畜牧业现代化进程，但也导致了畜禽粪便排放密度的增加，大量粪便等废弃物对养殖环境的空气、土壤、水质等造成了严重污染。目前我国畜禽养殖场在粪污综合利用中普遍存投资大、有机肥技术含量低、处理效率低、质量参差不齐，槽式和堆置发酵方式占地面积大、臭味大、除臭成本高，因缺乏标准化管理，时常出现发酵不彻底造成肥料烧苗等问题，尤其是中小规模畜禽养殖场，由于存栏数量小，其治污费用比例远高于大型畜禽养殖场，严重制约了规模化畜禽养殖的可持续发展。
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。

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。

随着我国国民经济的飞速发展和生活水平的不断提高，城市规模和人口数量迅速扩大和增加，伴随而来的城市生活垃圾也与日俱增，城市生活垃圾的污染已经成为一个非常严重的社会问题。 综合我国目前投入运行的垃圾处理厂情况，大多数是采用垃圾堆肥、焚烧、卫生填埋等常规方法 , 少数垃圾处理厂采取垃圾综合利用方法。由于填埋和焚烧占地面积大、投资较高，在中小城市很难推广。因此，在城市垃圾处理方面，生活垃圾生物处理技术及好氧发酵技术有着无可比拟的优越性和广阔发展潜力。
 好氧发酵过程是在有氧和有水的情况下产生，它的形成如下所示 ：有机物质 + 好氧菌 + 氧气 + 水→二氧化碳 + 水 + 硝酸盐 + 硫酸盐 + 氧化物。因此，通过好氧发酵可以使有机质垃圾转化为有机肥料。由好氧发酵的过程可知，在合适的温度条件下，如何保证好氧菌、有机物质、水和氧气充分混合接触是促进好氧发酵过程的关键所在。

在城市污泥、粪便、有机工业下脚料等固体废物的好氧发酵(堆肥)处理中，需要采用好氧发酵(堆肥)将有机废物经过发酵处理实现物料的无害化、减量化、稳定化、资源化。无害化过程的实现是通过物料中微生物的繁殖，代谢有机质，产生热量，使物料温度达到55度以上，并维持5天以上，将物料中的有害物质和病原菌杀灭；减量化主要体现在微生物对物料的降解和水分的蒸发；稳定化主要指物料中的易降解有机质被微生物降解，并合成腐殖质的过程；经好氧发酵(堆肥)处理后的物料可进行资源化利用，主要用途为园林绿化、土地改良和制作有机肥料等。
城市生活垃圾是量大面广的固体废弃物。随着我国经济社会发展和对环境质量要求越来越高，生活垃圾的量越来越大，其收集、转运、处理和资源化也越来越受到各级、科技工作者的高度重视。生活垃圾处置方式有很多不同的组合工艺。早期主要的处置技术以堆肥、自然堆存、填埋为主。但是随着对土壤环境质量和农业食品安全的重视，城市生活垃圾堆肥因含有重金属等有毒有害物质逐渐被淘汰。自然堆存、简单填埋因产生严重的地下水污染，也已经被禁止。生活垃圾直接分选曾经受到重视，但是因垃圾直接分选系统经常出现障碍、运行维护困难、分选产物资源化效益不高，特别是分选后堆肥部分肥效低、存在环境风险、难以外销，致使直接分选在我国生活垃圾处理中难以推广。目前生活垃圾主流的处理方式是卫生式填埋、焚烧发电。卫生填埋可以做到安全无害化处置，但是垃圾填埋场恶臭难闻、蚊虫滋生严重、环境脏乱恶劣、温室气体排放量巨大，垃圾渗滤液处理难、成本高是填埋场运行维护的很大负担。卫生填埋处理一次性投资较大、占地面积大、没能实现垃圾资源化利用和减量化目标。而且填埋场库容有限，若干年后总归要封场，新场址选定困难，出现生活垃圾无处可埋的窘境。焚烧过程所产生的热量也能发电。但是因生活垃圾含水量高、热值低，导致发电效率低下。且生活垃圾焚烧产生二恶英，需要复杂高能耗的烟气净化技术处理才能满足排放要求。生活垃圾焚烧厂的垃圾堆存期间同样会产生恶臭等环境卫生问题和严重的大气污染问题，导致很多焚烧厂建设难以落地实施。焚烧发电同样存在一次性投资较大、运营成本高的问题。因此，垃圾处置和资源化技术开发一直是科技开发领域的热点。对生活垃圾进行好氧发酵，可以有效降低垃圾水分、降解有机质，避免生活垃圾处理厂垃圾堆存期间的恶臭问题，且可提高发电效率。现有好氧发酵仓有两种设置形式：开放式和封闭式。现有的开放式好氧发酵仓，在好氧发酵过程中产生的废气直接排入大气中，会造成严重的大气污染问题。现有的封闭式好氧发酵仓，需配备抽风机和的废气净化系统来处理发酵过程中的废气，建设和运行成本低。

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