污泥高温好氧发酵基本技术要求

1、各位同行上午好!污泥高温好氧发酵基本技术要求上海市水务局唐建2009年10月介绍的主要内容一、高温好氧发酵的定义和基本原理二、选择高温好氧发酵处理工艺的理由三、高温好氧发酵主要工艺形式四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求、高温好氧发酵的定义和基本原理什么是高温好氧发酵TAF (Thermophilic Aerobic Fermentation):是指污泥在以某种形式的有氧的条件堆放过程中，污泥中的有 机物在好氧微生物的作用下，发酵和分解。好氧发酵是放热反 应，期间温度升至55°C以上，故经过发酵，污泥一方面得到稳 定；另一方面污泥中的病原菌得到杀灭。其也俗称为：好氧堆肥。由于好氧发

2、酵后的污泥也仅完成了污泥稳定的要求，其还达不 到污泥施用土地的产品要求，故这种稳定化方式称为“固态好 氧发酵”比称“好氧堆肥”更加合理，以避免产生按此种方式 稳定后既成肥料的误解。、高温好氧发酵的定义和基本原理、高温好氧发酵的定义和基本原理合成细胞物质（微生物繁殖）有机物+氧气+ 微生物分解CO2、比0、NH3+能量排出释放、转化为热、高温好氧发酵的定义和基本原理、高温好氧发酵的定义和基本原理6126 + 6+ 6 H206 C02 + 12 H20 + Heat、高温好氧发酵的定义和基本原理、高温好氧发酵的定义和基本原理III污泥好氧发酵处理过程中的生物化学反应 速度比在水溶液系统中的反应速

3、度要慢得 多。其主要原因是：污泥固态发酵、污泥 本身的特性、反应系统的高度非均相性决 定的。在发酵中，氧气是溶解到有大量微生物存 在的液相中，并参与反应的，这与废水的 生化处理相比要慢得多，因为传质过程是 整个反应动力学上的控制步骤。如溶氧量不够或微生物浓度较低时，一些 小分了中间产物会扩散至气相中。废气中 的有机物、H2S、NH3等是气味污染的来 源。牛物氧化时产生的热量，一部分使体系温 度增加，提高了生物活性；另一部分造成 水分的蒸发，减少了水分含量。:、选择高温好氧发酵处理工艺的理由1、什么是污泥处置：是指污泥以某种形态在环境中消纳的方式,常见的处置方式有：在填埋场填埋、（如制成有机肥）

4、在土地中加以利用、制成建材后利用等。2、什么是污泥处理：是指为了满足污泥进入环境消纳要求，而要 采取的必要措施，以使其在处置中不会对环境产生有害的影响。如何选择污泥处理工艺：污泥如何处理一一淀要按照污泥处置的 方式和要求来确定。就像污水处理采用何种工艺、达到何种出水标 准，需要根据出水的受纳水体功能来决定一样。所以，污泥如何处 理，首先要明确污泥如何处置，也就是说，应该先要明确污泥到哪 去、做什么。1、选择高温好氧发酵处理工艺的理由 土地利用处置方式的基本要求：具有定的养分：总养分总氮（以N计）+总磷（以P2O5计）+总钾（以心0 计）（%）3%；有机物含量25%O满足卫生学指标要求：粪大肠菌

5、群菌值大于0.01；蠕虫卵死亡率大于 95%o有毒有害物质含量不超标：重金属不超过国家农用标准；要重视有机有 害物质。不对植物产生危害：无抑制效应，种子发芽指数大于60%o满足相关产品标准的要求。土地利用作为污泥的处置方式之一，要求污泥必须经过处理，满足土地 利用的产品标准要求。所以污泥土地利用是指污泥产品的土地利用。二、选择高温好氧发酵处理工艺的理由填埋处置的要求一是要求填埋污泥力学（承载能力）的参数指标，横向剪切强 度25 kPa,单轴抗压强度50 kPa；保证填埋场机械能够正常 工作。二是要求干物质中的有机物含量达到一定的要求；减容、减量 和减少温室气体（甲烷、二氧化碳的释放）。三是在填

6、埋场要能够“透气、走水”：在填埋场填埋的垃圾、 污泥必须将分解出的气体（甲烷、二氧化碳）等及时予以收集、 处理和排放；否则会导致爆炸。将分离出的渗滤液及时导出； 否则就是“沼泽区”。故要求污泥含水率尽可能低，且颗粒性、 透气性好。德国对填埋污泥的性能要求一览表参数名称规定值参数名称规定值I类填埋 场II类填埋 场I类填埋 场II类填埋 场横向 剪切强度25 kPa25 kPa单轴 抗压强度50 kPa50 kPa灼烧减量S3%S5%水溶解物 质今“TOCS20 mg/15100 mg/1酚SO.2 mg/1S50 mg/1石申SO.2 mg/1SO.5 mg/1铅SO.2 mg/1SI mg/

7、1镉SO.05 mg/1<0.1 mg/1六价侈SO.05 mg/1<0.1 mg/1汞<0.005 mg/1<0.02 mg/1鞍氮S4 mg/1<200 mg/1:、选择高温好氧发酵处理工艺的理由高温好氧发酵过程是稳定化过程：通过好氧微生物的生物代谢 作用，使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质。高温好氧发酵过程是灭菌消毒过程：代谢过程中产生热量，可 使堆料层温度升高至60°C以上，持续时间15到20天，可有效去 除病原体、寄生虫卵和杂草种子。高温好氧发酵可以确保发酵产品不会抑制植物生长：发酵充分 的发酵产品其耗氧速率应小于0.1 (02%) /

8、min。用于土地不会 烧苗。由于发酵产品含水率小于40%,也降低了霉变的风险。高温好氧发酵产品能够满足填埋要求：发酵产品含水率小于 40%,无机化程度高，无臭气，吸附性好。:、选择高温好氧发酵处理工艺的理由高温好氧发酵可降低有毒冇害物质的危害。重金属在土壤中是不可降解的, 重金属大部分积存于耕作层中，重金属水溶性部分将随水进入植物的器官 和细胞，并危害植物。重金属毒性作用的轻重程度与重金属的种类和浓度、 土壤性质、pH值、污泥及土壤的有机物质、铁、猛的含量及植物种类有关, 各种重金属的毒性作用也是相当复杂的。重金属在污泥中主要以离子态存 在，但是如果能够将离子态的重金属变成非离子态的，则可大大

9、降低重金 属的危害，即“钝化”重金属。女口： （1）在好氧发酵中添加常规添加物，包括膨胀材料和天然吸附物质，其 可使离子态态重金属含量降低，部分削弱了重金属的危害作用。（2）腐殖质等有机物可因螯合或吸附作用而“固定”重金属。有机物质 与铜、银、铅、锌、镒、汞等重金属阳离子有较高的结合力，对碑、钳、 硒等阴离子也有固定作用。污泥中的腐殖质不仅可以改善土壤结构，同时 对重金属也有固定作用。:、选择高温好氧发酵处理工艺的理由高温好氧发酵可降低有毒有害物质的危害：有机有害物质主要来源 于化学工业，特别是与碳和氯有关的化学工业。虽然目前它们对植 物的危害及植物的吸收情况尚不十分清楚，但这些有机有害物质进

10、 入动物和人体后，由于其会在皮下脂肪中积累和持久性，除了对某 些器官或者对免疫系统等造成损害，并有可能致癌和致畸外，这些 有机有害物质对环境也具有高危害性，所以国外及世界卫生组织在 1984年已将它们列入污水处理厂污泥须监测的物质。目前可确定的 主要有机有害物质有：多环芳香族碳氢化合物、多氯代联苯、氯化 二苯并二恶英、氯化二苯并咲喃、有机氯农药和氯化苯、有机卤化 物等。好氧发酵过程也是氧化过程，对有机有害物质是有一定分解 作用的。若能够加入专用酶，则效果更佳。:、选择高温好氧发酵处理工艺的理由污泥经高温好氧发酵处理后，必要时，可以进行成分 调整和再加工；在有毒有害物质满足相关标准要求的 情况下

11、，可以满足土地利用处置的要求。在有毒有害物质不能够满足相关标准要求时，发酵产 品可以进行填埋，也可以作为填埋场覆盖材料。其对 臭气有良好的吸附作用。由于发酵产物含水率低于40%,也可以用作污泥干化 处理手段。高温好氧发酵投资少、设施设备简单、操作管理方便. 运行成本低，所以适用于中小型（污水处理设计能力 S20万m3/d）城镇污水处理厂的污泥处理。原污泥一次发酵产物、高温好氧发酵主要工艺形式根据污泥处理处置的目的和要求，污泥高温好氧 发酵工艺可以对工艺类型、物料运行方式、供氧 方式、发酵反应器形式的进行不同的排列组合， 构成多种的处理工艺流程。分类方式类别工艺类型一步发酵工艺、二步发酵工艺物料

12、运动方式静态发酵、动态发酵、间歇动态发酵供氧方式强制通风（抽风、鼓风）、自然通风反应器形式条垛式、仓槽式、塔式、回转式静态条跺式、机械翻抛厦门、上海南汇污水处理厂污泥处理形式仓槽式、鼓风供氧、一步发酵一一如秦皇岛、上海 安亭污泥处理仓槽式、翻抛供氧一一太原污泥处理510MamQ竖仓、间歇动态、鼓风供氧、二步发酵一一上海青浦污泥 处理-次发酵车间p/y jJ四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求脫水河泥外加辅料四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求根据上海市水务局城镇污水处理厂固态污泥高温好氧发酵处 理技术基本要求的有关规定，主要技术要求为: 1对污泥破碎和混合的要求 污泥是一个粘稠、致密、可触

13、变以及CN比极低的物料体系。发 酵中需要增加碳源并将空气尽量高分散度地与污泥接触。为实 现这一目的，需要将结构物质、调理剂与污泥均匀混合，形成 有结构的，有透气性、和适于生化氧化的物料体系。建议增加专业的混合设备，将新鲜污泥粉碎，并与结构物质（骨料）和回流污泥，在较柔和的机械力作用下，均匀地实现 微观混合。高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求1、对污泥破碎和混合的要求污泥发酵前，成团的污泥首先要进行破碎，这是发酵成功的 关键。其次是与辅料充分混合。要求粉碎后的污泥颗粒粒径不大于2cmo以使发酵彻底， 混合后颗粒应具有一定的强度。物料堆高时底部不易压实 ，有利于供氧，使物料发酵时通风阻力小，风机供

14、风风量 小，供风风压低，从而降低了能耗。无黑心现象;增加物料比表面积，提高氧利用效率。破碎、混合后污泥含水率宜为50%70%,有机物含量宜>50%,碳氮比（C/N）宜为 10:120:lo污泥破碎、混合一体机四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求2、对污泥一次发酵时间的要求一次发酵是高温好氧发酵重要阶段，尽管两阶段可以不 倒仓，连续进行，但是首先进行的是一次发酵。在堆料层各测试点一次发酵温度均应保持在55°C以上且 持续时间不得少于6天，一次发酵总发酵时间应不少于7 天；或在堆层各测试点一次发酵温度均应保持在65°C以上且 持续吋间不得少于4天，一次发酵总发酵吋间应不

15、少于5 天。四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求 3、对一次发酵成效的要求一一一次发酵结束 时发酵污泥相关指标一次发醴表观指标堆料应为深棕褐色(包 括污泥颗粒内部，污泥 颗粒内部达不到棕褐色的污泥颗粒的重量比例应小于40%)无臭、呈松散状、不招引苍蝇达到无 害化卫生 标准虫卵死亡率：95%*100%粪大肠菌值:0.01耗氧速 率要隶小于0203 (02%) /min四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求-4、对二次发酵的时间要求二次发酵是确保污泥稳定、腐熟的关键。在堆料层中二次发酵温度不应超过50。二次发酵总发酵时间应 为1020天。 5、对二次发酵的成效要求一一二次发酵结束时发酵污泥相关指

16、标表观指堆料应为浅棕褐色（包括 污泥颗粒内部）,污泥颗粒 内部无黑心、无臭.呈松散 状.不招引苍蝇耗氧速 卑要求0.1 ( 02%) /min以下含水率40%以下种子发 芽试验无抑制效应，如绿化利用时， 种子发芽指数大于60%四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求6、对供氧的要求 一次发酵的供氧方式有翻堆供氧、风机强制供氧、翻堆供氧加风 机强制供氧三种主要形式，不同地区，不同工艺可选择各自合适 的供氧方式，但不论何种供氧方式都必须保证发酵堆料层中始终 有氧。 一次发酵堆料层中氧浓度应在5%以上；翻堆供氧在一次发酵阶 段每22小时翻堆次数不得少于1次：风机强制供氧必须保证全堆 料层布气均匀,供气

17、量不得小于0.025m3/m3-mino二次发酵的供氧方式有自然通风、翻堆供氧、风机强制供氧、翻 堆供氧加风机强制供氧等形式，不同地区，不同工艺可选择各自 合适的供氧方式，但不论何种供氧方式都必须保证发酵堆料堆层 中始终有氧。二次发酵堆料层中氧浓度应在3%以上；自然通风堆料高宜在 1.5m以下。四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求单因素的实验确实很容易验证氧越多越好，又由于过去一直没有理 想的在线检测手段来直接测量发酵物中的含氧量，所以这一点有可 能误导人们在设计和运行上过量通风。事实上，在供氧问题上，关键不在于向系统提供的氧的总量是否充 分，而在于如何保证:时时有氧又不过量通风。即，一方面

18、要避免 由于供氧不足使得发酵处理时间过长，同时产牛臭气；另一方面又 要避免由于过量通风，导致发酵温度下降，反应速度降低，过多地 带出半产物（臭气的来源），同时导致过高的能耗和运行费用。通风不足时，厌氧状态下产生的中间产物会在系统的固、气表面积 累，在其后的过量通风阶段，由于风流速过大，大部分的气味物质 在没有生物好氧降解之前就被解析和吹脱，从而造成臭气的排放。四、高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求需要优化通风管道的设计，确保供氧均匀。在保证发酵堆有氧的前提下，尽量减少通风量， 尽可能提高发酵温度的最高。目的一是离开发酵堆的水蒸汽基本上呈饱和状态, 在较高的发酵温度和较低的能耗下有效地将污泥 中

19、水分带出。目的二是较高的温度不仅是卫生学上的要求，而 且是影响反应速度的最重要因素。高温好氧发酵主要工艺步骤和技术要求01,010CHjCM C1VSMCHaLCH.OSJHtowmCJUiNHICAMICfMrMMeCHNH,CHjHf CHaVCHtSHWN7、对臭气防治的要求：即便是好氧发酵，但在有机物降解过 程中，有很大一部分会先在厌氧状态 下进行。高分子有机物需先经过水解 后溶于水相，小分子再逐步扩散至表 层。在生物氧化受制约（如溶氧量不 够或微生物浓度较低），或通风量不 适宜时，一些小分子中间产物会扩散 至气相中，产生气味污染。其实在堆肥堆里，通风时被吹脱出来 的气味物质在未离开堆肥堆之前，本 身也可经历生物过滤的反应历程一一 气味物质被再次吸附。四、高温好氧发