污泥快速生物干化技术研究省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

污泥快速生物干化技术研究污泥快速生物干化技术研究厦门水务中环污水处理有限企业谢小青6月13日第1页汇汇 报报 提提 纲纲背景介绍背景介绍原理、流程及特点原理、流程及特点关键技术研究关键技术研究结论结论第2页一、背景介绍一、背景介绍 厦门市行政区域面积1565平方公里，底全市常住人249万，有7家污水处理厂，污水处理率已高达90.04%，污泥产量逐年增大。经过控制岛内污水处理厂来水主要为生活污水，确保污泥中重金属含量满足相关标准要求（CJ248-城镇污水处理厂 园林绿化用泥质），则可用于污泥制肥。第3页 本本公公司司“污污泥泥快快速速生生物物干干化化技技术术研研究究”是是依依靠靠“水水体体污污染染控控制制与与治治理理国国家家科科技技重重大大专专题题”“城城市市水水污污染染控控制制与与水水环环境境综综合合整整改改技技术术研研究究与与示示范范”“污污水水处处理理厂厂污污泥泥生生物物干干化化与与土土地地利利用用技技术术研研究与示范究与示范”课题而开展。课题而开展。本本项项目目标标成成功功开开展展和和实实施施，为为缓缓解解本本市市污污泥泥处处理理处处置置压压力力和和提提升升污污泥泥资资源源化化程程度度提提供供了了有有力力保保障障，也也为为农农村村农农作作物物秸秸秆秆和和农农产产品品加加工工废废弃弃物物综综合合利利用用，提供了处理路径。提供了处理路径。第4页二、原理、流程及特点二、原理、流程及特点p工作原理工作原理 属属高高温温好好氧氧发发酵酵技技术术。经经过过控控制制污污泥泥和和辅辅料料混混合合百百分分比比，制制得得涣涣散散性性良良好好混混料料后后转转移移至至发发酵酵槽槽中中进进行行规规律律曝曝气气，可可使使堆堆体体温温度度快快速速上上升升，并并维维持持在在50-55进进行行好好氧氧发发酵酵。通通常常在在7-10天天内堆体含水率可降至内堆体含水率可降至35-40%。p主要特点主要特点1 1）工工序序简简单单，设设备备少少，周周期期短短，占占地地小小；2 2）污污泥泥与与辅辅料料混混合合均均匀匀，防防止止过过分分结结团团；3 3）无无需需添添加加额额外外菌菌种种；4 4）免免翻翻抛抛，臭味产生少，易搜集处理；臭味产生少，易搜集处理；5 5）发酵温度易控制。）发酵温度易控制。第5页项目试验现场项目试验现场第6页p优选优选蘑菇土、木耳土等蘑菇土、木耳土等为干化辅料，因地制宜地为干化辅料，因地制宜地采取南方食用菌产业生产废料调理污泥。辅料起采取南方食用菌产业生产废料调理污泥。辅料起源广，易降解，源广，易降解，有机质含量高有机质含量高，微生物群落数量，微生物群落数量庞大，富含甘蔗渣等纤维素、半纤维素物质，可庞大，富含甘蔗渣等纤维素、半纤维素物质，可提供一定支撑性和透气性（密度约提供一定支撑性和透气性（密度约1.62g/cm3，振实堆积密度约振实堆积密度约0.37g/cm3）。）。材料材料TNTPTKpH水分水分有机质有机质污泥2.93.00.67.578%-85%50%-53%蘑菇土2.02.80.98.025%-40%50%-60%三、关键技术研究三、关键技术研究3.1 3.1 污泥干化辅料优选污泥干化辅料优选第7页掺混蘑菇土污泥高温发酵掺混蘑菇土污泥高温发酵p污泥发酵温度可达污泥发酵温度可达80以上；对高以上；对高pH值（值（11）深度脱水污泥，）深度脱水污泥，经过经过2-4天天适应期后，微生物发酵温度也可达适应期后，微生物发酵温度也可达60以上。以上。第8页3.2 污泥与辅料混合搅拌污泥与辅料混合搅拌p污污泥泥好好氧氧发发酵酵关关键键是是堆堆料料含含水水率率、性性状状、透透气气性性、通通风风条条件件、温温度度和和pHpH等等条条件件综合控制；综合控制；p辅料成本通常占总成本辅料成本通常占总成本50%50%左右；左右；p辅辅料料量量降降低低，堆堆料料结结块块变变大大，透透气气性性变差，自压实现象严重；变差，自压实现象严重；p充充分分利利用用辅辅料料，既既降降低低成成本本，又又确确保保透气性，平衡成本与干化周期。透气性，平衡成本与干化周期。增加辅料增加辅料搅拌不匀搅拌不匀发酵不稳发酵不稳更换设备更换设备确保周期确保周期发酵稳定发酵稳定降低辅料降低辅料调整模式调整模式发酵稳定发酵稳定第9页形成进料、混合、搅拌为一体集成设备形成进料、混合、搅拌为一体集成设备第10页主要技术控制指标主要技术控制指标p控制污泥进料速度控制污泥进料速度:2-4cm2-4cm；p控制污泥与辅料搅拌时间：控制污泥与辅料搅拌时间：5-20s5-20s；p控制搅拌后粒径（厚度）控制搅拌后粒径（厚度）:4-8cm4-8cm；p控制辅料与污泥掺混百分比：控制辅料与污泥掺混百分比：1:7-1:11:7-1:1。1:14:61:53:71:71:3第11页当前可实现处理指标当前可实现处理指标1:14:61:53:71:7序号序号1:11:1、4:64:63:73:7、1:31:31:51:5、1:71:7初始含水率初始含水率60%-63%60%-63%65-68%65-68%70-73%70-73%干化后含水率干化后含水率40%40%干化周期干化周期5-75-78-108-1012-1612-16处理效率处理效率0.22-0.25t/m0.22-0.25t/m2 20.3-0.35t/m0.3-0.35t/m2 20.55-0.61t/m0.55-0.61t/m2 2温度温度均可确保温度维持在5055超出5天1:3第12页p曝气模式优化曝气模式优化自然通风自然通风：能耗低，操作较简单；：能耗低，操作较简单；但温度调整弱，臭味不易控制，但温度调整弱，臭味不易控制，热量流失较大，堆体直径较小，热量流失较大，堆体直径较小，且人工消耗较大。且人工消耗较大。连续强制通风连续强制通风：曝气气流较均匀，：曝气气流较均匀，可有效供氧；但温度调整较弱，可有效供氧；但温度调整较弱，尤其是干化中后期设备开启频繁，尤其是干化中后期设备开启频繁，且设备成本较高。且设备成本较高。间歇强制通风间歇强制通风：污泥堆料热量积：污泥堆料热量积累性很好，温度易调整，可有效累性很好，温度易调整，可有效杀灭病原菌和降低含水率。杀灭病原菌和降低含水率。3.3 曝气及进风模式优化曝气及进风模式优化第13页底部进风底部进风：热量、水分从堆体底：热量、水分从堆体底部向顶部移动，底部含水率最快部向顶部移动，底部含水率最快降低；中部以上温度和含水率较降低；中部以上温度和含水率较高。高。中间管式、立式进风中间管式、立式进风：中部有效：中部有效供氧，可适当缓解自压实现象；供氧，可适当缓解自压实现象；但物料装卸较困难，管道易被压但物料装卸较困难，管道易被压折，气孔易被堵塞。折，气孔易被堵塞。底部抽气底部抽气：气流与重力方向一致，：气流与重力方向一致，易除臭；但会产生一定渗滤液，易除臭；但会产生一定渗滤液，对设备有一定腐蚀，堆料顶部气对设备有一定腐蚀，堆料顶部气温较低，杀菌效果较弱。温较低，杀菌效果较弱。进风模式优化进风模式优化第14页p干化早期干化早期1min/30min1min/30min。污泥透气性好，有机质含量高。可降低曝气时间，积累。污泥透气性好，有机质含量高。可降低曝气时间，积累热量，快速升温。热量，快速升温。p干化中期干化中期2min/15min2min/15min。温度不宜过高，防止过分消耗有机质，且微生物处于活。温度不宜过高，防止过分消耗有机质，且微生物处于活跃期，氧气消耗大，热量产生快。故延长曝气时间，缩小曝气间隔。跃期，氧气消耗大，热量产生快。故延长曝气时间，缩小曝气间隔。1min/15min1min/15min。有机质大为降低，氧气消耗降低。故降低曝气时间。有机质大为降低，氧气消耗降低。故降低曝气时间。确保堆体温度维持在确保堆体温度维持在50-55 550-55 5天以上，到达卫生无害化处理要求。天以上，到达卫生无害化处理要求。曝气频率优化曝气频率优化p干化末期干化末期3min/30min3min/30min。6-106-10天后，含水率通常可降至天后，含水率通常可降至40%40%以以下。若部分区域大于下。若部分区域大于40%40%，应延长曝气时间，降低，应延长曝气时间，降低水蒸汽在堆体上部冷凝；并延长曝气间隔，积累水蒸汽在堆体上部冷凝；并延长曝气间隔，积累热量使温度升高，使更多结合水转化为游离水蒸热量使温度升高，使更多结合水转化为游离水蒸发。发。第15页p布气优化布气优化影响发酵效果、生产连续性和施工难度影响发酵效果、生产连续性和施工难度3.4 布气条件优化布气条件优化p开孔率开孔率辅料：为确保干化周期，蘑菇土百分比小辅料：为确保干化周期，蘑菇土百分比小于于1:31:3，开孔率应大于，开孔率应大于20%20%较为适当；较为适当；开孔间距最好小于开孔间距最好小于30cm30cm（参考自然通风）；（参考自然通风）；提供稳定支撑强度，方便车辆进出。提供稳定支撑强度，方便车辆进出。气路气路车道车道车道车道气路气路气路气路第16页聚酯滤布聚酯滤布，透气率，透气率2400-3400L/m2400-3400L/m2 2S S，透水率，透水率330-350 L/m330-350 L/m2 2S S；稳定性好，耐化学试剂，耐高温，抗稳定性好，耐化学试剂，耐高温，抗拉、耐磨性好；拉、耐磨性好；污泥易剥离，方便清洗；污泥易剥离，方便清洗；结构较为密实，大幅降低污泥下泄。结构较为密实，大幅降低污泥下泄。底部支撑滤布底部支撑滤布第17页3.5 干化过程中温度控制干化过程中温度控制p温度控制温度控制泡沫垫起到保温作用，有效降低侧壁接触泡沫垫起到保温作用，有效降低侧壁接触面热量流失；减小反应器侧面湿污泥厚度面热量流失；减小反应器侧面湿污泥厚度（8-10cm8-10cm降至降至1-2cm1-2cm），提升处理效率），提升处理效率温度过高，物料膨胀使孔隙减小，堆料曝温度过高，物料膨胀使孔隙减小，堆料曝气困难，干化不稳定。宜控制在气困难，干化不稳定。宜控制在50-6050-60。第18页3.6 污泥干化堆高控制污泥干化堆高控制p堆高控制堆高控制污泥粘稠且支撑性差，需与污泥粘稠且支撑性差，需与木屑、木屑、稻草、甘蔗渣等辅料稻草、甘蔗渣等辅料进行掺混，以进行掺混，以提升污泥提升污泥“支撑性支撑性”，并确保一定，并确保一定孔隙率方便进行曝气。孔隙率方便进行曝气。堆高小，处理率小，热量易流失；堆高小，处理率小，热量易流失；堆高大，曝气困难，尤其是堆体中堆高大，曝气困难，尤其是堆体中部含水率高，承压大，孔隙小，温部含水率高，承压大，孔隙小，温度调整效果弱，需进行翻抛。度调整效果弱，需进行翻抛。对对1.0-2.5m1.0-2.5m堆高试验结果表明，堆堆高试验结果表明，堆高在高在1.0-1.5m1.0-1.5m范围内，污泥配比越范围内，污泥配比越高，堆高越小。高，堆高越小。第19页3.7 污泥干化产品作为返料使用污泥干化产品作为返料使用p原理原理干化产品中含有大量未被消化分解甘蔗渣、木屑等有机干化产品中含有大量未被消化分解甘蔗渣、木屑等有机物，以及微生物菌种，可作为返料与新鲜污泥、蘑菇土物，以及微生物菌种，可作为返料与新鲜污泥、蘑菇土重新掺混，重新掺混，调整水分和孔隙率调整水分和孔隙率，降低辅料添加。，降低辅料添加。本质上，使用返料是经本质上，使用返料是经过延长干化周期，来降过延长干化周期，来降低辅料用量。低辅料用量。回流百分比越大回流百分比越大,成本成本越低，但污泥处理量和越低，但污泥处理量和成品产量就越小。成品产量就越小。可分为：可分为：1 1）干化产品作）干化产品作为部分辅料；为部分辅料；2 2）干化产）干化产品作为完全辅料两种。品作为完全辅料两种。第20页3:10:73:10:75:10:55:10:57:10:37:10:3第第1 1天天第第3 3天天第第6 6天天第第1 1天天第第3 3天天3.7.1 干化产品作为部分辅料干化产品作为部分辅料第21页出料出料截面状态截面状态3:10:73:10:75:10:55:10:57:10:37:10:3污泥干化效果污泥干化效果第22页温度和含水率改变温度和含水率改变返料百分比越高，混合搅拌时污泥堆料结块越显著，干化返料百分比越高，混合搅拌时污泥堆料结块越显著，干化过程中含水率降低越慢，可到达最高温对应降低，高温维过程中含水率降低越慢，可到达最高温对应降低，高温维持时间也变短；持时间也变短；不考虑成本话，干化产品作为返料使用最适含水率在不考虑成本话，干化产品作为返料使用最适含水率在60%60%左左右右，可确保含水率快速降低。，可确保含水率快速降低。综合考虑，干化产品作为部分辅料最正确掺混综合考虑，干化产品作为部分辅料最正确掺混百分比是百分比是25%25%。第23页类别类别根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长根长发芽指发芽指数数/%蒸馏水蒸馏水171814.519.5161713.5151417.5配比配比3:10:7111588101310682565:10:51310788881052497:10:3116771286106347 蒸馏水蒸馏水5:10:57:10:33:10:7种子发芽指数试验种子发芽指数试验第24页3.7.2 干化产品作为完全辅料干化产品作为完全辅料一次回流一次回流一次回流一次回流污泥发酵温度可维持在污泥发酵温度可维持在5555以上超出以上超出5 5天，最高温天，最高温仍可达仍可达8080，含水率在，含水率在7 7天后降至天后降至40%40%以下。以下。蘑菇土按蘑菇土按210210元元/吨，电费按吨，电费按0.610.61元元/度计算：度计算：无回流：无回流：1 1吨污泥吨污泥+1+1吨蘑菇土，产生吨蘑菇土，产生1.41.4吨成品，电耗吨成品，电耗1010度，度，吨干化污泥成本吨干化污泥成本=（210+10210+100.610.61）/1.4=154/1.4=154元元/吨；吨；一次回流：辅料成本一次回流：辅料成本154154元元/吨，与新鲜污泥混合产生吨，与新鲜污泥混合产生1.61.6吨成品，吨成品，吨干化污泥成本吨干化污泥成本=（154+10154+100.610.61）/1.6=100/1.6=100元元/吨吨第25页3.7.2 干化产品作为完全辅料干化产品作为完全辅料二次回流二次回流二次回流二次回流污泥发酵温度可维持在污泥发酵温度可维持在5555以上以上4-54-5天，最高温仍天，最高温仍可达可达7575，含水率在，含水率在8-108-10天后降至天后降至40%40%以下。以下。蘑菇土按蘑菇土按210210元元/吨，电费按吨，电费按0.610.61元元/度计算：度计算：二次回流：辅料成本二次回流：辅料成本100100元元/吨，与新鲜污泥混合产生吨，与新鲜污泥混合产生1.91.9吨成品，吨成品，吨干化污泥成本吨干化污泥成本=（100+100.61100+100.61）/1.9=55.8/1.9=55.8元元/吨吨第26页3.8 重金属控制重金属控制镍镍镉镉锌锌铜铜铬铬铅铅砷砷汞汞污泥污泥32.832.88608601020.01020.015415432.232.243.343.310.710.70.5630.563辅料辅料3.73.70.10.197.697.619.819.84.54.59.89.81.01.0未检出未检出样样1 14.744.7414.314.30.737 0.737 21421460.660.615.215.210.0 10.0 0.920.92样样2 211.911.90.914 0.914 26326347.447.423.123.117.517.50.880.882.6682.668样样3 312.612.61.331.3337837861.1 61.1 30.630.624.824.81.41.42.5662.566样样4 49.89.81.700 1.700 42642669.569.562.362.325.0 25.0 2.032.031.5091.509样样5 512.912.91.680 1.680 40040064.864.854.254.221.821.81.871.871.6091.609样样6 618.4 18.4 1.960 1.960 49749784.184.134.334.328.3 28.3 2.752.752.1442.144总计总计/33/300300100100303055有机肥料标准NY525-20020015153000300015001500100010001000100075751515城镇污水处理厂污泥处置农用泥质CJ/T309-20020020203000300015001500100010001000100075751515污泥农用标准GB/18918-/33/300300100100303055第27页重金属有效性情况重金属有效性情况AsAsZnZnPbPbNiNiCuCuCrCr污泥生物干化过程中，污泥生物干化过程中，NiNi有效性下降；有效性下降；AsAs和和CuCu上升；上升；PbPb、ZnZn、CrCr基本无改变。基本无改变。第28页p采取采取污泥初步干化产品污泥初步干化产品进行茼蒿、进行茼蒿、菜心、青菜种植，蔬菜生长情况与菜心、青菜种植，蔬菜生长情况与市售肥料效果相差很小，而未施或市售肥料效果相差很小，而未施或少施肥料蔬菜样本生长情况显著小少施肥料蔬菜样本生长情况显著小于施肥样本。于施肥样本。p白萝卜、芥菜、蒜、卷心菜、生菜白萝卜、芥菜、蒜、卷心菜、生菜等菜地上施用了等菜地上施用了污泥初步干化产品污泥初步干化产品后，蔬菜生长情况良好，部分蔬菜后，蔬菜生长情况良好，部分蔬菜如芥菜长势很好。如芥菜长势很好。市售市售堆置堆置4个月个月 少施肥少施肥 堆置堆置2个月个月未施肥未施肥茼蒿茼蒿菜心菜心青菜青菜茼蒿茼蒿菜心菜心青菜青菜种植种植3030天后天后种植种植4040天后天后3.9 干化产品农田小试干化产品农田小试第29页翔安大宅果蔬合作社翔安大宅果蔬合作社火龙果火龙果试验地试验地海沧囷翔菜地合作社海沧囷翔菜地合作社水叶菜水叶菜试验地试验地翔安庄家宝蔬菜合作社翔安庄家宝蔬菜合作社茄子茄子试验地试验地翔安庄家宝蔬菜合作社翔安庄家宝蔬菜合作社萝卜萝卜试验地试验地 3.10 大田试验应用大田试验应用第30页p生物干化污泥生物干化污泥pHpH值、含水率、有机值、含水率、有机质、总养分等都到达质、总养分等都到达城镇污水处城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质理厂污泥处置园林绿化用泥质（CJ248-CJ248-）标准要求，而砷、汞、）标准要求，而砷、汞、铅、镉、铬等重金属含量则铅、镉、铬等重金属含量则远低于远低于该标准要求重金属污染物浓度限值该标准要求重金属污染物浓度限值，能够在各种土壤中施用。能够在各种土壤中施用。有机肥对茶树（黄金桂）生长及产量影响有机肥对茶树（黄金桂）生长及产量影响p考查不一样用量污泥有机肥作为基肥、考查不一样用量污泥有机肥作为基肥、追肥或和加尿素时，对黄金桂（茶树）追肥或和加尿素时，对黄金桂（茶树）生长、产量和重金属影响。结果表明生生长、产量和重金属影响。结果表明生物干化污泥符合处理标准，可推广，做物干化污泥符合处理标准，可推广，做基肥每亩整年施用基肥每亩整年施用250kg250kg；兼顾产量与质；兼顾产量与质量每季每亩量每季每亩125kg125kg生物有机肥生物有机肥+50kg+50kg复合复合肥配合比施用效果好；生产时间观察结肥配合比施用效果好；生产时间观察结果表明该有机肥配比调整为果表明该有机肥配比调整为N N：P P：K K为为1313：6 6：8 8百分比施用产量高且质量好，重百分比施用产量高且质量好，重金属含量达标。金属含量达标。有机肥在试验基地应用效果有机肥在试验基地应用效果第31页第32页有机肥对香蕉产量及品质影响有机肥对香蕉产量及品质影响 施用污泥有机肥可显著提升香蕉产量和品质，施用量以施用污泥有机肥可显著提升香蕉产量和品质，施用量以1000g/1000g/株株为宜，继续增加促进效果为宜，继续增加促进效果不显著，能够改进作物营养、促进养分平衡，提升香蕉果实品质。施用后有很好培肥效应，重不显著，能够改进作物营养、促进养分平衡，提升香蕉果实品质。施用后有很好培肥效应，重金属含量没有显著性增加。金属含量没有显著性增加。有机肥对马尼拉草坪叶绿素含量影响有机肥对马尼拉草坪叶绿素含量影响 考查不一样用量污泥有机肥对于马尼拉考查不一样用量污泥有机肥对于马尼拉草坪叶绿素含量和生物量影响。结果表明，草坪叶绿素含量和生物量影响。结果表明，生物干化污泥施用有利于马尼拉草生长，施生物干化污泥施用有利于马尼拉草生长，施肥量以肥量以1250g/m1250g/m2 2为宜，过量后促进作用不再为宜，过量后促进作用不再显著，有很好培肥效应，施用后不会有重金显著，有很好培肥效应，施用后不会有重金属污染。属污染。第33页有机肥在园林苗木中应用有机肥在园林苗木中应用 生生物物干干化化污污泥泥有有机机质质、营营养养元元素素含含量量丰丰富富，不不过过电电导导率率较较高高，直直接接应应用用于于园园林林花花卉卉栽栽培培会会抑抑制制植植物物生生长长。将将生生物物干干化化污污泥泥与与基基土土结结合合起起来来应应用用，优优于于单单纯纯生生物物干干化化污污泥泥基基质质，能能够够供供给给园园林林花花卉卉必必须须元元素素，且且当当生生物物干干化化污污泥泥和和基基土土百百分分比比为为1 1：3 3时时，能能够够显显著著促促进进鸡鸡冠冠花花等等园园林林花花卉卉生生长长。这这能能够够节节约化肥，降低栽培成本，是很好资源化出路。约化肥，降低栽培成本，是很好资源化出路。2（土壤）：（土壤）：1（有机肥）（有机肥）3（土壤）：（土壤）：1（有机肥）（有机肥）4（土壤）：（土壤）：1（有机肥）（有机肥）全土壤全土壤第34页p采取好氧发酵快速干化技术处理污泥，工序简单，周期短，占采取好氧发酵快速干化技术处理污泥，工序简单，周期短，占地小，干化过程中无需翻抛，含有一定技术应用推广前景。地小，干化过程中无需翻抛，含有一定技术应用推广前景。p优选了掺混辅料，设计了成套进料、掺混设备，对曝气、进风、优选了掺混辅料，设计了成套进料、掺混设备，对曝气、进风、布气、堆高等参数进行了优化，并对干化过程中温度控制进行布气、堆高等参数进行了优化，并对干化过程中温度控制进行了初步分析。了初步分析。p开展了干化产品作为辅料应用研究，结果表明发酵温度可维持开展了干化产品作为辅料应用研究，结果表明发酵温度可维持在在5555以上以上3-53-5天，干化周期约天，干化周期约7-107-10天；但返料百分比越高，干天；但返料百分比越高，干化周期越长，污泥处理量和产量也对应降低。化周期越长，污泥处理量和产量也对应降低。p开展了农田小试和大田应用，结果表明污泥有机肥肥效良好，开展了农田小试和大田应用，结果表明污泥有机肥肥效良好，可显著降低化肥用量；施用有机肥土壤和植物中重金属含量未可显著降低化肥用量；施用有机肥土壤和植物中重金属含量未显著增加。显著增加。四、结论四、结论第35页谢谢大家，谢谢大家，欢迎批评指正！欢迎批评指正！第36页