第3章 污泥堆肥的形式分類及特點(diǎn)

3.1 污泥堆肥好氧發(fā)酵的分類及其特點(diǎn)

隨著污泥堆肥技術(shù)研究的不斷深入，越來越證明厭氧污泥堆肥存在諸多缺點(diǎn)而難以適應(yīng)社會發(fā)展的需要；好氧污泥堆肥經(jīng)受了時(shí)間的考驗(yàn)。由此，大家針對污泥堆肥好氧發(fā)酵的諸多方面展開了深入而廣泛的應(yīng)用研究，使得其控制過程也開始變得越來越科學(xué)化、程序化、規(guī)范化。城市污水處理廠的初沉淀和二級沉淀經(jīng)濃縮后的泥漿，一般采用帶式壓濾機(jī)脫水，所得到的泥餅含水率一般為75%～85%。這樣的污泥由于含水率高，黏性大，無結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且含有高分子量的絮凝劑，難以通過晾曬的方式來達(dá)到脫水減量化，直接進(jìn)行堆肥發(fā)酵有難度，氧氣難以通入，影響堆肥好氧發(fā)酵的進(jìn)程，必須調(diào)整其含水率和各種微生物所需的營養(yǎng)成分配比。經(jīng)過水分及疏松劑調(diào)節(jié)的污泥混合物料進(jìn)入堆肥發(fā)酵裝置，在保持一定通氣量的條件下，堆肥好氧發(fā)酵成為性狀良好的疏松腐殖顆粒。只有通過這樣的預(yù)處理才能滿足污泥堆肥發(fā)酵的工藝條件。污泥經(jīng)秸稈粉、鋸末、花生殼、稻糠等調(diào)理劑調(diào)整了其含水率、C/N等指標(biāo)之后，污泥堆肥初始料就可以進(jìn)入堆肥好氧發(fā)酵裝置，開始堆肥腐熟化進(jìn)程。根據(jù)污泥堆肥裝置及主要設(shè)備、控制手段的不同，污泥堆肥工藝可分為多種多類。

國外自20世紀(jì)60年代以來開發(fā)出各種各樣的現(xiàn)代污泥堆肥好氧發(fā)酵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)具有機(jī)械化程度高、處理量大、堆肥速度快、無害化程度高等諸多特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。我國在21世紀(jì)初開始成套引進(jìn)國外先進(jìn)的污泥堆肥技術(shù)，建設(shè)大型污泥堆肥好氧發(fā)酵裝置，有的已經(jīng)正常運(yùn)行多年，取得了很好的環(huán)保治理效果和明顯的社會效益。不過，這些污泥堆肥裝置均存在投資規(guī)模大、運(yùn)行成本高，能耗較大等缺陷，并不完全適應(yīng)中國中小城市眾多、地域分布廣、堆肥輔料千差萬別等國情。筆者從2010年即開始設(shè)計(jì)處理城市污泥百噸級堆肥好氧發(fā)酵裝置，迄今已有4套類似裝置正在穩(wěn)定運(yùn)行之中。

本章主要介紹國內(nèi)外一些主流的污泥堆肥系統(tǒng)和筆者所設(shè)計(jì)的污泥堆肥系統(tǒng)的特色，以幫助讀者掌握污泥堆肥的基本工藝類型和發(fā)展趨勢。

3.1.1 分類依據(jù)

現(xiàn)代污泥堆肥有多種形式，根據(jù)污泥堆肥的形式，實(shí)行的工藝，所用堆肥輔料的不同，涉及的設(shè)備裝置可分成許多種。簡單來分，可以通過其生產(chǎn)過程中的運(yùn)動狀態(tài)，將其分為靜態(tài)和動態(tài)污泥堆肥；根據(jù)堆肥過程中所使用的機(jī)械復(fù)雜程度，將其分為簡易堆肥和機(jī)械堆肥；或者根據(jù)是否采用反應(yīng)器將其分為開放系統(tǒng)和密閉系統(tǒng)的污泥堆肥。

但是，往往采用某一種分類方式很難全面準(zhǔn)確地描述目前世界上實(shí)際所采用的污泥堆肥方式。因此普遍采用多種分類方式將污泥堆肥進(jìn)行分類。根據(jù)其開放性、有無攪動（翻堆）、人工干預(yù)類型這三個(gè)條件，可以將污泥堆肥大致分為9種類型，分別為傳統(tǒng)堆肥、靜態(tài)堆肥、條垛堆肥（自然通風(fēng)）、條垛堆肥（強(qiáng)制通風(fēng)）、隧道式堆肥、攪拌槽式（包括陽光棚無槽式）堆肥、轉(zhuǎn)鼓式堆肥、塔式堆肥、筒倉式堆肥，見表3-1。

另外，還有一種分類方法，即根據(jù)城市污泥與不同的堆肥輔料混合所進(jìn)行的污泥堆肥可分為：污泥秸稈堆肥、污泥牲畜糞便堆肥、污泥城市垃圾堆肥和污泥粉煤灰堆肥等。其中，污泥秸稈堆肥包括農(nóng)作物加工副產(chǎn)品、樹枝樹葉粉碎物等堆肥輔料；污泥粉煤灰堆肥包括某些工業(yè)固廢堆肥輔料等。

3.1.2 主要污泥堆肥系統(tǒng)的特點(diǎn)

目前，普遍在污泥堆肥中使用的堆肥方式有四種，分別是靜態(tài)污泥堆肥、條垛式污泥堆肥、槽式污泥堆肥（無槽式污泥堆肥）、反應(yīng)器式污泥堆肥。靜態(tài)污泥堆肥在堆肥過程中無需對物料進(jìn)行攪動或者翻動，由于這個(gè)特點(diǎn)，靜態(tài)堆肥能夠維持較高的溫度，從而保證了病原菌能全部被殺死，而且堆肥的周期由于溫度原因也被一定程度縮短。但是，此種方式存在局部厭氧發(fā)酵的可能和不能較好地控制堆肥的進(jìn)程，容易受到周圍環(huán)境溫度的影響。條垛式污泥堆肥主要依靠人工或者機(jī)械定期對堆料進(jìn)行翻堆，然后通過人工鼓風(fēng)或者自然通風(fēng)，使得在整個(gè)堆肥發(fā)酵過程中物料能處于一個(gè)有氧的環(huán)境中，而且有利于水分的散失，促進(jìn)有益菌的生長，但是不利于堆肥過程中堆體溫度的維持。槽式（包括無槽）污泥堆肥中翻拋機(jī)邊走邊對物料進(jìn)行翻拋、破碎和混合，促使物料快速發(fā)酵、升溫，使料層內(nèi)部的水分能夠快速蒸發(fā)散失，可以大大加快發(fā)酵的進(jìn)程。它是介于條垛堆肥與攪拌槽式堆肥間的特殊類型，同時(shí)具備攪拌設(shè)備和通風(fēng)設(shè)施。反應(yīng)器式堆肥是在一個(gè)或者數(shù)個(gè)容器中進(jìn)行發(fā)酵堆肥，可以較好控制堆肥的溫度與通氧氣的量。各種堆肥系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)見表3-2。

目前，國內(nèi)主要采用的是槽式污泥堆肥或其升級版無槽式污泥堆肥；國外如美國主要是靜態(tài)污泥堆肥；歐洲發(fā)達(dá)國家主要是反應(yīng)器式污泥堆肥。