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污泥好氧发酵

/Sludge aerobic fermentation/
条目作者李慧秋

李慧秋

最后更新 2022-12-23
浏览 143
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在好氧条件下通过好氧微生物的生物代谢作用,使污泥中的有机物转化成稳定的富含植物营养物腐殖质的过程。又称好氧堆肥。是一种常用的污泥稳定工艺。

英文名称
Sludge aerobic fermentation
又称
好氧堆肥
所属学科
水利工程

反应的最终代谢物是二氧化碳、水和热量。大量热量使物料维持持续高温,能降低物料的含水率,并杀灭传染病菌、寄生虫卵和杂草种子病毒。污泥好氧发酵最终产物还能作为肥料或土壤调节剂,用于园林绿化、土地改良或农业等场合,使有机物循环再利用。

污泥好氧发酵一般分为升温、高温、降温3个阶段。发酵初期,堆体温度逐步从环境温度上升到45℃左右,主导微生物以嗜温性微生物为主,包括真菌、细菌和放线菌,主要分解糖类、纤维素和半纤维素。当堆温升至50℃以上即进入高温阶段。在这一阶段,嗜温微生物受到抑制甚至死亡,主导微生物为嗜热微生物,发酵中残留和新形成的可溶性有机物质继续被氧化分解,寄生虫卵和病原微生物大多数可被杀死。高温发酵阶段使得有机物得到分解,微生物死亡且活动减少,堆体进入低温阶段。在这一阶段,嗜温性微生物又开始占据优势,对残余较难分解的有机物做进一步的分解。但微生物活性普遍下降,堆体发热量减少,温度开始下降,有机物趋于稳定化,需氧量=减少,发酵进入腐熟或后熟阶段。

污泥好氧发酵工艺有多种分类方式。根据物料的状态,可分为静态、动态和动静结合三种;根据发酵过程通风及供氧方式可分为露天通风好氧发酵和强制通风好氧发酵两种;根据好氧发酵的布料形式可分为条垛式、发酵槽式、隧道式(发酵仓式)和反应器式。

污泥好氧发酵的主要影响因素有供氧量、含水率、温度、有机物含量和空隙率。①供氧量。通风供氧是污泥好氧发酵的基本条件之一,通风供氧可供微生物生长、繁殖,还可调节堆温和堆内水分。通风量主要取决于污泥好氧发酵原料中有机物含量、有机物中可降解成分的比例等,可通过鼓风设备或定期翻动堆体实现通风供氧。②含水率。微生物需要不断吸收水分以维持其生长代谢活动。通过水分的蒸发还可以调控堆体的温度,所以含水率是否适当直接影响污泥好氧发酵速度和腐熟度。③温度。污泥好氧发酵过程中的温度变化受供氧状况以及发酵装置、保温条件等因素影响。在实际生产中往往通过温度-通风反馈系统进行温度的自动控制。④有机物含量。适量的有机物可使发酵过程产生足够热量以提高堆层温度而无害化,还为微生物的生长繁殖提供条件。高温好氧发酵中,适合发酵的挥发性物质含量变化范围为20%~80%,好氧发酵过程最佳碳氮比为(25~35)∶1。⑤空隙率。堆体中可由流体(空气、水)自由占据的空间体积与堆体总体积之比。污泥好氧发酵的适宜空隙率与好氧发酵方式及原料含水率、有机质含量有关。一般静态污泥好氧发酵的空隙率不应小于50%,动态污泥好氧发酵应不小于35%。原料含水率、有机质含量高时,空隙率也应大一些。

在污泥好氧发酵过程中掺入调理剂,可改进混合原料的物理和化学特性(减少物料单位体积的质量、增加碳源及与空气的接触面积),使污泥好氧发酵工艺保持最佳运行状态的要求条件。在好氧发酵过程中可用剪枝、落叶等园林废弃物,以及砻糠、谷壳、秸秆等农业废弃物辅助填充料,改善好氧发酵的碳氮比、碳磷比,保持适宜的水分含量。好氧发酵过程中还要防止臭气污染。

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