2013916萬若(北京)環境工程技術有限公司(以下簡稱“萬若環境”)董事長張健博士在2013年(第五屆)上海水業熱點論壇暨中國污泥產業促進聯盟年度大會上就污泥堆肥技術的發展與工程優化發表演講。

 

張健博士對比了污泥處置三種常規路徑,指出堆肥或者高溫好氧發酵在減量上實際已經跟焚燒在一個數量級,而焚燒會帶來一定量的危險固廢,大家往往容易忽視這一點。堆肥實踐中常常遇到兩個問題,一個是氣味臭,再一個就是占地面積大。當然,從衛生安全性上講,污泥堆肥中要經歷足夠的高溫發酵時間。

 

張健博士指出,不重視源頭控制而寄希望于臭氣凈化,最終因抽風、除臭設施的運行費用高而常常承擔不起,最后導致堆肥廠味道臭的普遍現象。堆肥過程究竟是怎么發生的?或者說臭味從哪兒來的?我們通??吹降亩逊势鋵嵈蟛糠植皇呛醚?,而是厭氧,萬若環境在《中國給水排水》上發表過一個研究成果:堆肥中氧氣穿透固體顆?;蛘呓缑婺軌虼┒嗌?,模擬計算下來遠遠不到一毫米,這個結論非常重要。它給我們的工程啟示是:氧傳遞是過程的瓶頸。當污泥的比表面積不是足夠大時,大量的物料會處于厭氧氛圍,在發生高溫水解過程中,水解的半反應產物是氣味物質的根本來源。如果此時我們希望通過翻拋等機械擾動來向系統供氧,那么就會加劇這些臭氣的外溢。所以,要重視污泥堆肥之前的預調理,讓物料有足夠的表面積。

 

張健博士提到德國污泥手冊中的一個經典案例,污泥在堆肥之前經過一種特制的犁鏵式混合器,用剪切力將污泥撕開,與其他組分接觸形成足夠的表面積和一定的透氣結構,如此在后續的靜態堆置中物料迅速進入好氧快速升溫過程,高溫發酵(生物干化)過程進一步形成了物料中水的快速蒸發,進而不斷增加物料中的透氣性、擴大物料的比表面積。萬若環境在北京也做過工業對比實驗,顯示同樣條件下,經過預調理后物料中馬上可以測到氧氣,溫度迅速上升,而常規混料后的物料要滯后8-9天,這期間,物料中存在大范圍的厭氧,溫度難以上升,物料發臭,木已成舟,只能不斷的翻拋,最后在第9天物料內部才能測到氧氣,才進入好氧發酵。

 

除了上述預調理來解決物料的堆肥基礎外,張健博士指出適宜的布風、通風和控制模式也是非常重要的。一個典型的生物除臭過程是怎么實現的?它是一個是生物濾床(池),臭氣通過,氣味物質被吸附和生物氧化。如果堆肥體處于真正的高溫好氧發酵工況,適宜的通風,而且風速隨著向外行走的方向風速越來越慢,我們稱作柔和通風,堆肥體本身是可以同時起到生物除臭濾池的效果的。這里,堆內的有氧狀態和適宜風速是非常重要的,風速快,氣味物質還沒有來得及氧化就會被吹脫。我們現行的堆肥通風設計通常是風量過大,除了容易把半反應產物吹出來,還會造成溫度降低和阻力能耗增加。風速增加一倍,阻力增加約三倍。

 

張健博士強調,利用堆肥過程本身的凈化,在布風、通風方式,控制模式上下工夫,最后讓堆肥體本身起到生物過濾的作用,是可以實現的。經過這些優化之后它的排放臭味單元基本上跟這個生物過濾接近了。萬若環境多年前配合上海市政院在原來的上海東區污水處理廠做的污泥堆肥,實際上沒有除臭設施,只有一個防雨棚,而且緊鄰居民區,幾個月下來沒有因為氣味被投訴過。

 

關于增加反應速度和快速脫水,這里面有很多工程基礎方面的細節。張健博士指出首先非常重要的是,系統的唯一熱源就是這個好氧層。雖然好氧發酵沒有像厭氧發酵那樣回收能量沼氣,但實際上也回收了,只不過是在原地把回收的熱能以非常直接的傳熱方式用于蒸發物料中的水分了。這個熱力學系統實際上是可以定量計算的。進來的空氣溫度低,含水非常低,在這個空隙當中溫度高了之后大約帶出30%左右的水,非常長時間的實際工程運行顯示,在12—14天可以把出料含水率控制在40%以內。

 

張健博士歸納污泥堆肥的6個關鍵環節如下:

  1. 預調理:比表面積最大化,讓物料一開始就透氣,迅速進入高溫好氧狀態。
  2. 迅速蒸發水分(生物干化),進而持續增加新的透氣的表面積。
  3. -溫控制通風優化控制,保證界面時時有氧但不過量通風,將水解半產物在固(液)相的有氧表層氧化。
  4. 靜態堆肥,形成生物濾池除臭的效果:固相厭氧水解半產物 在固(液)相有氧的表層好氧氧化 CO2的形式溢出。
  5. 靜態堆肥,防止機械擾動帶來的半反應物溢出(翻拋使大量氣味物質溢出), 主發酵后堆料表層與內部的不均勻通過后續向深度腐熟區移料的作業實現均質。
  6. 溫柔通風,避免半產物被吹脫。

張健博士認為,過去半個多世紀中人類在污泥的單項技術上已經積累了豐富的經驗,我們當下做的主要是在國內應用條件下對技術的甄別和再創新、對技術和工藝的改進和精細化。人們將更為重視污泥問題的系統性。生物干化(減量可以接近熱干化)、殺菌穩定化/固化、余熱干化焚燒將成為解決問題的主力模塊。重建設、重“示范”將被重運營、重效果所取代,低耗能、可靠、經濟將成為行業的普遍訴求。

 

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