1.  

      2013916壹定发_edf壹定发_152edf壹定发(以下简称“壹定发环境”)董事长张健博士在2013年(第五届)上海水业热点论坛暨中国污泥产业促进联盟年度大会上就污泥堆肥技术的发展与工程优化发表演讲。

       

      张健博士对比了污泥处置三种常规路径,指出堆肥或者高温好氧发酵在减量上实际已经跟焚烧在一个数量级,而焚烧会带来一定量的危险固废,大家往往容易忽视这一点。堆肥实践中常常遇到两个问题,一个是气味臭,再一个就是占地面积大。当然,从卫生安全性上讲,污泥堆肥中要经历足够的高温发酵时间。

       

      张健博士指出,不重视源头控制而寄希望于臭气净化,最终因抽风、除臭设施的运行费用高而常常承担不起,最后导致堆肥厂味道臭的普遍现象。堆肥过程究竟是怎么发生的?或者说臭味从哪儿来的?我们通常看到的堆肥其实大部分不是好氧,而是厌氧,壹定发环境在《中国给水排水》上发表过一个研究成果:堆肥中氧气穿透固体颗粒或者界面能够穿多深,模拟计算下来远远不到一毫米,这个结论非常重要。它给我们的工程启示是:氧传递是过程的瓶颈。当污泥的比表面积不是足够大时,大量的物料会处于厌氧氛围,在发生高温水解过程中,水解的半反应产物是气味物质的根本来源。如果此时我们希望通过翻抛等机械扰动来向系统供氧,那么就会加剧这些臭气的外溢。所以,要重视污泥堆肥之前的预调理,让物料有足够的表面积。

       

      张健博士提到德国污泥手册中的一个经典案例,污泥在堆肥之前经过一种特制的犁铧式混合器,用剪切力将污泥撕开,与其他组分接触形成足够的表面积和一定的透气结构,如此在后续的静态堆置中物料迅速进入好氧快速升温过程,高温发酵(生物干化)过程进一步形成了物料中水的快速蒸发,进而不断增加物料中的透气性、扩大物料的比表面积。壹定发环境在北京也做过工业对比实验,显示同样条件下,经过预调理后物料中马上可以测到氧气,温度迅速上升,而常规混料后的物料要滞后8-9天,这期间,物料中存在大范围的厌氧,温度难以上升,物料发臭,木已成舟,只能不断的翻抛,最后在第9天物料内部才能测到氧气,才进入好氧发酵。

       

      除了上述预调理来解决物料的堆肥基础外,张健博士指出适宜的布风、通风和控制模式也是非常重要的。一个典型的生物除臭过程是怎么实现的?它是一个是生物滤床(池),臭气通过,气味物质被吸附和生物氧化。如果堆肥体处于真正的高温好氧发酵工况,适宜的通风,而且风速随着向外行走的方向风速越来越慢,我们称作柔和通风,堆肥体本身是可以同时起到生物除臭滤池的效果的。这里,堆内的有氧状态和适宜风速是非常重要的,风速快,气味物质还没有来得及氧化就会被吹脱。我们现行的堆肥通风设计通常是风量过大,除了容易把半反应产物吹出来,还会造成温度降低和阻力能耗增加。风速增加一倍,阻力增加约三倍。

       

      张健博士强调,利用堆肥过程本身的净化,在布风、通风方式,控制模式上下工夫,最后让堆肥体本身起到生物过滤的作用,是可以实现的。经过这些优化之后它的排放臭味单元基本上跟这个生物过滤接近了。壹定发环境多年前配合上海市政院在原来的上海东区污水处理厂做的污泥堆肥,实际上没有除臭设施,只有一个防雨棚,而且紧邻居民区,几个月下来没有因为气味被投诉过。

       

      关于增加反应速度和快速脱水,这里面有很多工程基础方面的细节。张健博士指出首先非常重要的是,系统的唯一热源就是这个好氧层。虽然好氧发酵没有像厌氧发酵那样回收能量沼气,但实际上也回收了,只不过是在原地把回收的热能以非常直接的传热方式用于蒸发物料中的水分了。这个热力学系统实际上是可以定量计算的。进来的空气温度低,含水非常低,在这个空隙当中温度高了之后大约带出30%左右的水,非常长时间的实际工程运行显示,在12—14天可以把出料含水率控制在40%以内。

       

      张健博士归纳污泥堆肥的6个关键环节如下:

      1. 预调理:比表面积最大化,让物料一开始就透气,迅速进入高温好氧状态。
      2. 迅速蒸发水分(生物干化),进而持续增加新的透气的表面积。
      3. -温控制通风优化控制,保证界面时时有氧但不过量通风,将水解半产物在固(液)相的有氧表层氧化。
      4. 静态堆肥,形成生物滤池除臭的效果:固相厌氧水解半产物在固(液)相有氧的表层好氧氧化CO2的形式溢出。
      5. 静态堆肥,防止机械扰动带来的半反应物溢出(翻抛使大量气味物质溢出), 主发酵后堆料表层与内部的不均匀通过后续向深度腐熟区移料的作业实现均质。
      6. 温柔通风,避免半产物被吹脱。

      张健博士认为,过去半个多世纪中人类在污泥的单项技术上已经积累了丰富的经验,我们当下做的主要是在国内应用条件下对技术的甄别和再创新、对技术和工艺的改进和精细化。人们将更为重视污泥问题的系统性。生物干化(减量可以接近热干化)、杀菌稳定化/固化、余热干化焚烧将成为解决问题的主力模块。重建设、重“示范”将被重运营、重效果所取代,低耗能、可靠、经济将成为行业的普遍诉求。