城市污水污泥好氧堆肥技術(shù)研究(二)

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    粉煤灰取自貴陽電廠。用化學分析法測定粉煤灰的主要成分,結(jié)果見表2。從表2可知,粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3 3種成分占70%以上,CaO和MgO量較小,CaO和MgO的含量隨原煤的組成和產(chǎn)出時代不同而變化,一般在0.2%~10%之間變動。粉煤灰主要由非晶態(tài)玻璃相構(gòu)成,其中石英為主要結(jié)晶相。粉煤灰中礦物狀態(tài)的構(gòu)成比率受炭質(zhì)和燃燒冷卻條件控制,其pH值可從弱堿性向強堿性過渡。
    第三章好氧堆肥工藝的原理及過程控制參數(shù)
    (1)工藝原理
    好氧堆肥是在有氧條件下,好氧細菌對廢物進行吸收、氧化、分解。微生物通過自身的生命活動,把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物,同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量,而另一部分有機物則被合成新的細胞質(zhì),使微生物不斷生長繁忙殖,產(chǎn)生出更多的生物體的過程。在有機物生化降解的同時,伴有熱量產(chǎn)生,因堆肥工藝中該熱能不會全部散發(fā)到環(huán)境中,就必然造成堆肥物料的溫度升高,這樣就會使一些不耐高溫的微生物死亡,耐高溫的細菌快速繁殖。生態(tài)動力學表明,好氧分解中發(fā)揮主要作用的是菌體碩大、性能活潑的嗜熱細菌群。該菌群在大量氧分子存在下將有機物氧化分解,同時釋放出大量的能量。據(jù)此好氧堆肥過程應伴隨著兩次升溫,將其分成三個階段:起始階段、高溫階段和熟化階段。
    起始階段:不耐高溫的細菌分解有機物中易降解的碳水化合物、脂肪等,同時放出熱量使溫度上升,溫度可達15~40℃。
    高溫階段:耐高溫細菌迅速繁殖,在有氧條件下,大部分較難降解的蛋白質(zhì)、纖維等繼續(xù)被氧化分解,同時放出大量熱能,使溫度上升至60~70℃。當有機物基本降解完,嗜熱菌因缺乏養(yǎng)料而停止生長,產(chǎn)熱隨之停止。堆肥的溫度逐漸下降,當溫度穩(wěn)定在40℃,堆肥基本達到穩(wěn)定,形成腐植質(zhì)。
    熟化階段:冷卻后的堆肥,一些新的微生物借助殘余有機物(包括死后的細菌殘體)而生長,將堆肥過程最終完成。
    (2)好氧堆肥的控制參數(shù)
    機械化好氧堆肥過程的關(guān)鍵,就是如何選擇和控制堆肥條件,促使微生物降解的過程能快速順利進行,一般來說好氧堆肥要求控制的參數(shù)有:
    ①供氧量
    對于好氧堆肥而言,氧氣是微生物賴以生存的物質(zhì)條件,供氧不足會造成大量微生物死亡,使分解速度減慢;但供冷空氣量過大又會使溫度降低,尤其不利于耐高溫菌的氧化分解過程,因此供氧量要適當,一般為0.1~0.2m3/m3.min,供氧方式是靠強制通風,因此保持物料間一定的空隙率很重要,物料顆粒太大使空隙率減小,顆粒太小其結(jié)構(gòu)強度小,一旦受壓會發(fā)生傾塌壓縮而導致實際空隙減小。因此顆粒大小要適當,可視物料組成性質(zhì)而定。
    ②含水率
    在堆肥工藝中,堆肥原料的含水率對發(fā)酵過程影響很大,水的作用一是溶解有機物,參與微生物的新陳代謝;二是可以調(diào)節(jié)堆肥溫度,當溫度過高時可通過水分的蒸發(fā),帶走一部分熱量。水分太低妨礙微生物的繁殖,使分解速度緩慢,甚至導致分解反應停止。水分過高則會導致原料內(nèi)部空隙被水充滿,使空氣量減少,造成向有機物供氧不足,形成厭氧狀態(tài)。同時因過多的水分發(fā),而帶走大部分熱量,使堆肥過程達不到要求的高溫階段,抑制了高溫菌的降解活性,最終影響堆肥的效果。實踐證明堆肥原料的水分在50~50%為宜。
    ③碳氮比
    有機物被微生物分解的速度隨碳氮比變化,微生物自身的碳氮比約為4~30,因此用作其營養(yǎng)的有機物的碳氮比也在該范圍內(nèi),當碳氮比在10~25時,有機物被生物分解速度。如果碳氮比過高,堆肥成品的比值也過高,即出現(xiàn)“氮饑餓”狀態(tài),施于土壤后,會奪取土壤中的氮,而影響作物生長。堆肥過程適宜的碳氮比應為20~30。
    ④碳磷比
    磷對微生物的生長也有很大影響,城市污水處理廠的污泥含有豐富的磷,可滿足微生物生長的需要,堆肥原料適宜的碳磷比為75~150。
    ⑤PH值
    PH值是微生物生長的重要條件,在堆肥初期,由于酸性細菌的作用,PH值降到5.5~6.0,使堆肥物料呈酸性,而后由于以酸性物為養(yǎng)料細菌的生長和繁殖,會使PH值上升,堆肥過程結(jié)束后物料的PH值上升到8.5~9.0。(考試大環(huán)境影響評價師)