我国北方城市污泥好氧发酵特点与运行策略优化

2018年6月第6期城市道桥与防洪科技研究249iDOI：10．16799／j．enki．csdqytla．2018．06．070我国北方城市污泥好氧发酵特点与运行策略优化王磊(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：我国北方城市气候季节性差异较大，污泥好氧发酵工程运行策略应根据不同季节气温特点进行优化调整。冬春季节气温较低，污泥好氧发酵堆体升温慢、高温持续时间短、发酵产物含水率高，工艺控制应以提高发酵温度和运行稳定性为目的，适当提高辅料添加量、减少曝气时间，并采取措施避免发酵仓内水汽冷凝；夏季节气温较高，堆体升温快、高温持续时间长，工艺控制应以降低运行成本、提高物料腐熟程度为目的，适当减少辅料添加量、延长曝气时间。关键词：污泥；好氧发酵；我国北方城市；气温；优化策略中图分类号：TU992．3文献标志码：B文章编号：1009—7716(2018)06—0249—050引言污泥好氧发酵是通过好氧微生物的代谢作用，使污泥中有机物转化成腐殖质的过程，代谢过程释放的热量可使堆体温度升高至55℃以上，促进水分蒸发，并杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种籽，实现污泥减量化、稳定化和无害化。温度是污泥好氧发酵工程运行控制的核心『1_：温度控制是污泥减量化的基础，微生物降解有机物释放热量使堆体温度升高，促使污泥中水分蒸发，实现污泥减量化；温度控制是污泥稳定化的必要条件，污泥中蛋白质、纤维素等氧化分解释放出热量使温度升高，同时温度的升高也加快了有机质的分解，二者相辅相成；温度控制是污泥无害化的重要手段，污泥唯有经过连续三天55c《二以上的高温，方可杀灭99％的寄生虫卵和病原菌，使发酵产物符合卫生学指标。我国北方城市夏季和冬季环境温度差别较大，污泥好氧发酵工程运行策略也应根据环境温度变化有所不同。本论文以北方某城市污泥好氧发酵工程为研究对象，分析了北方城市夏季和冬季气候特点、污泥泥量特点以及污泥好氧发酵特点，并从物料配比、曝气方式、通风除臭等方面对污泥好氧发酵工程运行策略进行了优化研究，以收稿日期：2018—03—20基金项目：上海市科技人才计划项目(17XD1422200)。作者简介：王磊(1989一)，男，湖北十堰人，工程师，从事排水工程研发、咨询工作。期为北方城市污泥好氧发酵工程的设计和运行管理提供借鉴。1北方城市污泥好氧发酵特点1．1气候特点与南方城市相比，我国北方城市夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，夏季和冬季气候差异较大。某典型北方城市2012年～2014年不同月份气温变化见表1，3月一11月平均最低气温高于6oC，平均最高气温高于19℃；而12月2月气温与其他月份相比明显较低，平均最低气温为一8cC，平均最高气温仅为3℃。不同月份气温的差异会影响到发酵堆体曝气温度和发酵车间环境温度，因此北方城市污泥好氧发酵工程的运行管理策略需根据气温特点而进行调整，尤其需考虑12月～2月较低的环境温度对好氧发酵工程运行的影响。表12012年-2014年北方某城市不同月份气温特点1．2污泥产量特点城镇污水处理厂污泥产率受气温等气候条件的影响较大，而污泥产量的波动会直接影响后续250科技研究城市道桥与防洪2018年6月第6期污泥处理工程的运行规模和管理策略。本研究对80该城市10座城镇污水处理厂2012年～2014年的o污泥产率进行了调研分析，图1为这10座污水处∞理厂不同月份的平均污泥产率。12月～2月和3月～5月污泥产率较高，平均污泥产率分别达到善：：2．23tDS／万m和2．28tDS／万m，6月～8月污泥产率降低至2．15tDS／万In。，9月～11月污泥产率则进一步降低至1．97tDS／万m，即冬春季节污泥n产率较高，夏季污泥产率次之，秋季污泥产率最低。图1北方某城市不同月份污泥产率变化城镇污水处理厂不同月份污泥产率的差异导致污泥产量波动，后续污泥处理设施运行规模也会受到影响，好氧发酵设施运行管理策略需根据泥量波动进行相应调整，在冬春季节采取措施提高污泥处理能力。1．3污泥好氧发酵特点1．3．1发酵工艺不同月份气温的差异会影响到发酵堆体曝气温度和发酵车间环境温度，进而对污泥发酵温度和发酵进程产生影响。北方某污泥好氧发酵工程夏季(8月)和冬季(1月)堆体温度变化特点见图2，其中夏季和冬季物料配比、强制通风风量等关键工艺参数基本一致。夏季物料发酵4d后堆体温度即可迅速升高至55℃，并在55℃以上保持7d(最高温度高达69~C)，发酵13d后堆体温度降低至40~C以下，熟料含水率降低至35％40％。而冬季堆体升温速度明显减慢，发酵7d后堆体温度才升高至55℃，在55℃以上仅保持4d(最高温度为60℃)，发酵14d后堆体温度仍然在40℃以上，物料含水率仍然高达45％左右，表明物料仍未彻底完成发酵过程。在污泥好氧发酵过程中，堆体底部的强制