污泥堆肥化的通风系统及其设计--secret.doc

污泥堆肥化的通风系统及其设计 【摘要】随着城市污水处理设施的普及，污水处理率的提高和处理程度的深化，污泥的产生量日益增多。其处理方法中堆肥处理可以很好地实现污泥的资源化、减量化、无害化，故越来越受到人们重视。基于堆肥通风技术在污泥堆肥处理过程中的重要性，文章综述了堆肥的通风方式、通风控制方式、通风速率等的研究概况，介绍通风系统设计中最重要的管道和风机设计方法，最后展望了污泥堆肥化通风技术的发展前景。 1.概述 城市污水污泥是城市污水处理厂在污水净化处理过程中产生的沉积物。据统计，2O05年全国废水排放总量为524.5亿t，若进行完全处理将产生约2600万t的脱水污泥(按含水率80％计，下同)；随着污水处理设施的普及，处理率的提高和处理程度的深化，污泥的产生量以每年约10％的速度增长，即使按城市污水处理量不低于70％的规划要求，污泥的数量也相当惊人。污泥的成分非常复杂，是由多种微生物形成的菌胶团和被其吸附的有机物、无机物组成的集合体，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机质、重金属、寄生虫(卵)、致病菌和病毒等有毒有害物质，且伴有恶臭。如果污泥处理不当，其所含有害成分会对大气、土壤、水体造成严重污染，不仅破坏了生态环境，而且还危害了人们的身体健康。 目前,污泥的处置方式主要有填埋、焚烧、海洋倾倒、和土地利用等。前三种处置方法由于环境和经济压力日益增大及二次污染问题而逐渐减少或被禁止。堆肥法是污泥土地利用的一种。用堆肥法处理后的污泥进行农业利用, 具有经济简便、不需外加能源、不产生二次污染、可资源化等优点。因此, 污泥的堆肥化处理越来越受到人们重视 堆肥化是将要堆腐的有机物料与填充料按一定的比例混合，在合适的水份、通气条件下，使微生物繁殖并降解有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化 。堆肥化过程常分为三个阶段。第一阶段是中温阶段, 第二阶段是高温阶段, 第三阶段是腐熟阶段。中温阶段结束的标志是堆温升至45 ℃； 高温阶段耗氧速率高、温度高、挥发性有机物降解速率高、臭味很浓；腐熟阶段则温度低、耗氧速率低、空隙率增大、腐殖质增多且稳定化。图1描述了进行堆肥处理的基本步骤，它适合于所有的堆肥化系统。图2描述了污泥堆肥化的工艺流程。 废弃物 废弃物 填充料 混匀 强制通风 翻 垛 后熟 混匀 填充料回用 贮存 堆肥系统 图1 堆肥流程图 堆肥产品调理剂回流品熟堆肥回 堆肥 产品 调理 剂回 流品 熟堆 肥回 流品 调 理 剂 堆肥化过程 一次发酵 二次发酵 回用 污泥 混合 图2 污泥堆肥化工艺流程 影响堆肥过程的参数很多，影响原料的主要参数有C/N比、pH值、含水率、颗粒度、有机质含量、C/P 比等，而堆肥过程中的主要控制参数有: 温度、通风、含水率等。通风可用来控制堆肥过程的温度和氧含量，合理的通风不仅可以提高堆肥产品质量，而且可以节省能耗；反之，过高的通风速率不仅造成通风损失过大，不利于维持堆体温度，而且会造成大量的氮素损失，减低堆肥产品的肥效，增加堆肥能耗； 但过低的通风速率，就会降低堆体中的氧浓度，进而造成堆体局部厌(缺)氧，从而产生大量臭气以及NxO、甲烷等温室气体，给周边环境带来严重的污染和危害。所以，通风被认为是堆肥系统中最重要的因素。 2.堆肥通风系统 2.1 通风方式 堆肥过程通风起到供氧、去除水分和散热的作用。通风方式可分为: 自然通风、定期翻堆、被动通风、强制通风等。选择合适的堆肥通风方式，需要综合考虑技术经济条件、物料利用率、运输和操作费用、设备维护和管理、工作人员培训、场地等因素。在实际运用中，自然通风、定期翻堆、被动通风方式常用于条垛式堆肥系统，强制通风方式常用于强制通风静态垛和大多数反应器堆肥系统。 2.1.1 自然通风 自然通风亦即表面扩散供氧，是利用垃圾堆体表面与堆体内部氧的浓度差产生扩散，使氧气与物料接触从而为垃圾发酵提供氧气。经理论计算，通过表面扩散供氧，在一次发酵阶段只能保证离表层22cm内有氧气。显然此种通风方式对污泥堆体内部供氧明显不足，堆体内部容易出现厌氧状态，堆肥过程升温与降温非常缓慢，从而会延长堆肥周期。虽然节省能源，但并不适合实际生产。 2.1.2 定期翻堆 定期翻堆则是在自然通风基础上，在堆肥过程中对堆体进行翻堆，利用固体物料的翻动使空气进入固体颗粒的间隙中以达到供氧的目的。翻堆具有使堆料混合均匀、促进水分蒸发、干燥堆肥的优点。但在堆肥升温阶段堆体需氧量加大，垃圾堆体内的氧在约30min后就被耗尽，因此必须以较高的频率对堆体 进行翻堆才能满足堆体发酵所需的氧，这在实际生产中很难实现而且也难以操作。 2.1.3 被动通风 被动通风是利用设置在堆体中的穿孔管，促进空气在堆料中的传输。穿孔管的孔朝上，其原理是由于堆体内外的温度差，因堆