污泥膜覆盖好氧发酵堆体流场模拟及应用研究简

运用Gambit软件建立了污泥好氧发酵堆体的多孔介质模型，通过自行设计的实验装置获得了堆体的通风粘性阻力系数和惯性阻力系数以及功能膜压差与透气量之间的关系，用Fluent软件分析了堆体不同截面形状及底部通风管数量对堆体通风均匀性的影响，为确定合理的通风管数量及截面几何形状提供理论依据。对上海奉贤区城镇污水厂污泥处理工程发酵仓进行堆体流场模拟，确定堆体采用小拱形截面形状，堆高2 m，宽8 m，底部设置4条通风管，实际运行效果良好。     

污泥膜覆盖好氧发酵堆体流场模拟及应用研究

运用Gambit软件建立了污泥好氧发酵堆体的多孔介质模型,通过自行设计的实验装置获得了堆体的通风粘性阻力系数和惯性阻力系数以及功能膜压差与透气量之间的关系,用Fluent软件分析了堆体不同截面形状及底部通风管数量对堆体通风均匀性的影响,为确定合理的通风管数量及截面几何形状提供理论依据。对上海奉贤区城镇污水厂污泥处理工程发酵仓进行堆体流场模拟,确定堆体采用小拱形截面形状,堆高2 m,宽8 m,底部设置4条通风管,实际运行效果良好。     

好氧堆肥滚筒结构及通风管排布设计

针对现有好氧堆肥技术的不足,设计1台兼具强制通风静态垛与卧式旋转仓二者优势的好氧堆肥用滚筒反应器。运用Fluent软件对大部分发酵时间处于静态的滚筒反应器进行通风效果数值模拟与分析,对比通风管不同排布方式的堆体中小流速区域面积,确定了滚筒底部2根通风管的合理排布方式。     

污泥静态好氧发酵中堆体板结与通风的研究

为研究污泥静态好氧发酵中板结对强制通风和发酵进程的影响,降低通风能耗,基于理论研究确定了压降为强制通风风量的决定性因素,并通过实验获取不同发酵阶段和强制通风条件下的堆体通风量和抗剪强度数据,分析堆体内板结的形成规律,通过计算验证板结的形成和消失对通风的影响,提出了需要改善通风的时间节点;然后基于风机的变频控制研究了风机功率变化对强制通风的影响。提出的通风解决方案采用阶段变频通风,实现了堆体温度和通风风量的有效控制。     

污泥膜覆盖好氧发酵通风调节方法

建立了污泥膜覆盖好氧发酵通风实验装置。结合污泥不同发酵阶段通风量的需求,分别通过风机入口节流调节和变频调节实现实验堆体系统通风量的改变,测取了相应的堆体风压和风机功率;结果表明,2种调节方式均适用于膜覆盖好氧发酵工艺,但变频调节在调节性能上优于节流调节。而且,变频调节的风机能耗远小于节流调节,在小风量通风时相差可达5～6倍。由于功能膜的作用,变频调节的通风量近似为频率的二次函数而非理论上的线性关系。     

污水污泥发酵制园林营养土的好氧-厌氧交替方式控制研究

为使污水污泥发酵后制成的园林营养土符合无害化、营养化、腐殖化的要求,通过好氧-厌氧交替试验,考察了不同通风方式、好氧-厌氧交替方式下的大肠菌群数量、发酵温度、有效氮、有效磷、腐殖质等的变化,以确定交替试验的最佳条件.结果表明,污水污泥发酵制园林营养土较佳的通风方式为:通气量1.4～2.8 m3/(h·t)、通气5 mi...     

污泥干化芦苇床中的渗滤液水质变化特征

对3个中试规模的高有机质剩余污泥干化床中污泥渗滤液水质变化特征进行了为期2年的实验研究。Ⅰ单元作为对照床,未种植植物;Ⅱ单元和Ⅲ单元种植芦苇。Ⅰ单元和Ⅱ单元底部充填炉渣,通过穿孔PVC通风管与大气相连通,目的是通过床体填料空隙提供氧气。3个干化床按照如下周期运行:进泥大约半小时,闲置1周,污泥负荷平均为41.3kg TSS/(m2·a)。实验结果表明,污泥干化芦苇床去除污泥渗滤液中的有机物较传统干化床更有效,通风结构有利于有机物的降解;3个床体的污泥渗滤液总磷浓度均高于进泥,但两个芦苇床渗滤液总磷浓度较低,可能的原因是较传统干化床多了植物吸收作用。根据实验数据分析,3个床体中都发生了氨化、硝化和反硝化作用,单元Ⅲ获得了最高的总氮去除率30.38%,Ⅱ单元和Ⅰ单元获得的总氮去除率分别为25.47%和20.59%。高有机质剩余污泥渗滤液仍含有较高的污染物浓度,需回流至污水处理单元进行进一步处理。     

环境温度对污泥堆肥过程的影响

在不同的环境温度下 ,采用强制通风静态仓污泥堆肥中试实验系统进行了五种调理剂的污泥堆肥实验。结果表明 :环境温度对污泥堆肥过程的堆体温度有影响。在寒冷的冬季 (气温范围为 -1 4～ 5.0℃ ,平均气温为 -5.1℃ ) ,污泥堆肥的堆体中层温度能顺利达到设定温度( 60℃ ) ,并能保持一段高温期 (约 9d) ,堆肥产品达到了无害化国家标准。在污泥堆肥过程 ,不必对堆料的 pH值进行调整。     

环境温度对污泥堆肥过程的影响

在不同的环境温度下,采用强制通风静态污泥堆肥中试实验系统进行了五种调剂的污泥堆肥实验。结果表明：环境温度对污泥堆肥过程的堆体温度有影响。在寒冷的冬季（气温范围为－15－5．0℃,平均气温为－5．1℃）,污泥堆肥的堆体中层温度能顺利达到温度（60℃）,并能保持一段高温期（约9d),堆肥产品达到了无害化国家标准,在污泥堆肥过程,不必对堆料的pH值进行调整。     

调理剂和通风方式对污泥生物干化效果的影响

采用了自主设计的污泥生物干化实验室模拟系统,研究了调理剂、物料配比和通风方式等实验条件对脱水污泥生物干化的影响效果。研究结果表明,与锯末相比,秸秆有利于反应物料温度的上升,含水率下降程度更大;利用秸秆调节污泥初始含水率在60%和65%的实验条件下时,物料的平均含水率分别下降了7%和6%,当初始含水率65%时,生物堆体的温度和含水率没有明显的变化;与连续通风相比较,间歇通风的实验条件有利于生物堆体的温度的升高和干化效果;在该实验中,最佳的生物干化条件是以秸秆为调理剂,初始含水率调至65%以下,以间歇方式进行通风。     

投加方式和通风速率对脱水污泥堆肥效果的影响

为了在降低能耗的前提下获得更高的污泥堆肥效率和提高堆肥产品质量,利用梨形筒式好氧堆肥反应器,设置2种物料投加方式和3种通风速率,研究堆肥过程中温度、含水率、总氮以及发芽指数(GI)的变化特性。结果表明,与间歇式堆肥相比,连续式堆肥可以显著提高堆体温度和堆体腐熟度,降低堆体含水率及缩短腐熟期,但氮素损失也显著增大(P0.01);连续式堆肥的处理效率是间歇式的2.11倍,能耗降低了52.60%。通风速率为1.95 L·min~(-1)的连续式堆肥,堆体维持高温时间最长,且最终温度稳定在较高温度47~48℃,堆末含水率最低,氮素损失处于三者的中间水平,腐熟期最短。综合分析,在通风速率为1.95 L·min~(-1)的连续运行方式下,梨形筒式反应器用于污泥稳定高效堆肥是可行的。     

卧式螺旋污泥好氧动态堆肥技术的研究

利用卧式螺旋式污泥好氧堆肥装置进行间歇式动态堆肥,对污水厂厌氧消化污泥进行了中温堆肥试验研究.通过控制各组堆肥的含水率、物料配比和通气量,重点探讨各种条件下堆体温度与有机物降解的关系.试验结果表明,厌氧消化污泥以木屑为调理剂在装置中可以实现好氧堆肥处理,其适宜的物料控制参数为:污泥:木屑=10:1～1.5(湿重比),堆肥含水率50%～60%;过程控制参数为:通风量为6.7～8.3 m3/h·t,发酵周期为8 d,温度45℃.     

粪便与生活垃圾混合堆肥过程控制

采用强制通风静态仓进行粪便和生活垃圾混合堆肥,以玉米秸为调理剂,石灰调节pH,考察正压鼓风和负压抽吸2种通风方式对不同堆料配比堆肥过程的控制效果。试验结果表明,5种堆料配比的中层温度都达到了50℃,并保持了5 d以上,达到了堆肥无害化和稳定化的要求。正压鼓风堆料底部温度较低,负压抽吸堆料底部热量容易聚集,但是后者堆体温度分布相对均匀。负压抽吸对水分的去除效果差于正压鼓风。对于温度未达到50℃的堆料应回流处理保证无害化。粪便有机物含量高,堆肥初期易酸化,添加石灰调节pH,使堆肥顺利升温,缩短发酵期,石灰合理添加量为2%(质量分数)。采用负压抽吸的通风方式,散除堆肥初期的挥发性有机酸,再经过冷凝除臭器脱酸除臭后排放,是一种可取的方式。     

塔式自然通风好氧堆肥反应器的开发与应用

针对现有堆肥反应器处理效率低、运行和维护成本较高及堆肥效率不稳定等问题,开发了塔式自然通风好氧堆肥反应器。从物料和热量平衡、通风量优化等方面对反应器进行研究。反应器主要包括反应器主体、通风管、物料承托筛板和温度监控系统等,具有运行及维护简单、能源耗费低等优点。在通风高度为3 m,初始物料投加量5.65 kg(干重比︰粪便/锯末=1∶2.5),含水率约60%时,对人粪便进行好氧堆肥实验。结果表明,堆体温度最高至62℃,并且在50℃以上高温保持5 d;TOC和COD均呈持续下降趋势,降解率分别为64.14%和56.45%;种子发芽指数为113.64%,完全达到腐熟标准。     

城市生活垃圾堆肥试验装置的设计

堆肥装置是研究堆肥过程中各种参数变化和获取优化参数的必不可少的工具。本文从堆肥维持其温度的先决条件出发，并在大量调研的基础上确定了实验室好氧发酵装置的合理尺寸、渗沥水收集和回喷系统、布气系统等。该装置的尺寸为长1m，宽0．5m，高0．6m，堆料的高度为0．48m；根据垃圾样品的理化性质，确定了渗滤液回喷的时间为116S、鼓风机的风量为0．055m^3／min，风压为300Pa，并且对其引入自动控制设备，使通风工作5min、休息35min。最后利用生活垃圾堆肥试验验证该装置满足堆肥的一次发酵要求。该装置采用自动控制系统，布水、布气均匀，保温效果好，发酵过程温度测定方便快捷，而且还有功率消耗小、臭气集中易于处理的优点。     

筒仓式堆肥反应器不同通风量对堆肥效果的影响

使用筒仓式堆肥反应器,利用含水率为70%的鸡粪作为堆肥原料,分别向堆料中通入12、6和2.4 m~3·min~(-1)3种不同的通风量,研究不同的通风量对堆肥效果的影响。研究表明,合理的通风量对于堆肥的快速发酵非常重要,通风量为12 m~3·min~(-1)时堆肥效果最佳。当通风量为6 m~3·min~(-1)和2.4 m~3·min~(-1)时,堆体的全氮含量最终都有所下降,说明其通风量不能满足堆体快速发酵对氧气的需求,所以堆体内发生了部分厌氧反应。而6 m~3·min~(-1)的通风处理全磷的增加量最大,说明此处理减少了物料中磷的损失,增加了有效磷的含量。当通风量为12 m~3·min~(-1)时,与其他2个处理相比,高温期持续时间更长,有机质降解量更大,氮磷等养分的增加量更大,种子发芽率也更高,这些都说明了通风量为12 m~3·min~(-1)时堆肥效果最佳。     

城市污泥与水葫芦堆肥性质变化规律

采用仓式好氧堆肥方法,研究了不同比例的城市污泥和水葫芦混合物料堆肥过程中各项评价参数(温度、含水率、pH、有机质和总氮)的变化规律。结果表明:堆肥过程中,堆体温度、含水率变化过程为先上升,再下降;堆体的pH和总氮变化过程为先降低再升高,最后趋于稳定。有机质含量在堆肥48 h内迅速下降,之后缓慢下降。对小堆体,大风量更有利于有机质的降解,但不利于氮素的保存。当m(污泥)∶m(水葫芦)为4∶1时的堆肥效果要优于m(污泥)∶m(水葫芦)为2∶1时的堆肥效果。     

城市污水污泥发酵制园林营养土中微生物的变化分析

通过桶装发酵装置,进行城市污水污泥发酵制园林营养土过程中微生物的变化研究,测试不同好氧-厌氧交替组的发酵温度以及细菌、真菌、放线菌数量等的变化,探讨发酵温度与微生物变化的规律.结果表明,夏季不同发酵方式的发酵温度在50℃以上的持续时间均长于冬季,且夏季好氧-厌氧交替发酵的发酵温度在55℃以上的持续时间长于好氧发酵;冬季与夏季的好氧、好氧-厌氧交替发酵后,堆料中的粪大肠菌群数量均达到了《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ 248-2007)的卫生学指标要求;夏季好氧-厌氧交替发酵过程中,厌氧后发酵温度有所下降,好氧后发酵温度又有所回升;无论好氧还是好氧～厌氧交替发酵中,细菌均为优势种群,真菌、放线菌数量比细菌数量低2～6个数量级.     

城市生活垃圾堆肥试验装置的设计

堆肥装置是研究堆肥过程中各种参数变化和获取优化参数的必不可少的工具.本文从堆肥维持其温度的先决条件出发,并在大量调研的基础上确定了实验室好氧发酵装置的合理尺寸、渗沥水收集和回喷系统、布气系统等.该装置的尺寸为长1 m,宽0.5 m,高0.6 m,堆料的高度为0.48 m;根据垃圾样品的理化性质,确定了渗滤液回喷的时间为116 s、鼓风机的风量为0.055 m3/min,风压为300 Pa,并且对其引入自动控制设备,使通风工作5 min、休息35 min.最后利用生活垃圾堆肥试验验证该装置满足堆肥的一次发酵要求.该装置采用自动控制系统,布水、布气均匀,保温效果好,发酵过程温度测定方便快捷,而且还有功率消耗小、臭气集中易于处理的优点.     

城市污水厂污泥高温好氧堆肥氮素转变行为研究

采用两段式高温好氧堆肥工艺，研究了污泥堆肥中氮素转变规律。研究表明，硝化作用受到温度和NH4^ -N含量的影响显著。一次发酵中，堆料平均温度高于40℃，硝化作用受到强烈抑制；二次发酵后期，由于NH4^ -N浓度降低，故硝化过程减缓。不同调理剂及操作条件对氮素损失影响较大，利用腐熟堆肥作为调理剂可以减少氮素损失。适当降低堆料温度、增加初始含水率及适当减少初始挥发份含量等措施均可在一定程度上减少氮素损失。