密闭仓式污泥高温好氧快速发酵资源化技术及应用研究

发布时间：2020-06-02 22:08

【摘要】：本研究依托于北京市科技计划子课题“污泥制生物碳土技术集成优化与示范”与机械科学研究总院技术发展基金“污泥隧道式动态好氧发酵关键技术及示范研究”，以研发密闭仓式污泥高温好氧快速发酵资源化技术的工程应用为目标，针对该技术关键工艺参数进行中试试验研究，并建立具有推广意义的示范工程。首先，进行了反应机理研究，根据物料衡算、回流比计算、孔隙度和自由空域的计算、热力学分析、通风系统的计算等分析，对中试密闭仓反应器进行了设计和搭建，在中试试验中：在三种回流比模式下比较了堆体温度、含水率、C/N、pH、堆体容重、氨气、硫化氢产生量、引风口的温湿度等参数变化，并对发酵产物进行了资源化评价。提出密闭仓高温好氧快速发酵技术中试试验的强制通气流量常数为0.26m3/（minm3）。针对传统条垛式发酵技术在实际工程生产中产生臭气进行了监测，明确臭气主要污染物为氨气。为了降低氨气量，研究了不同物料添加比下氮素转化的规律，研究发现：添加42.5%的花生壳试验组，升温和含水率降低均最快，全氮损失较少，说明添加碳源较高的添加剂可以保证堆体通气量，，控制堆体含水率，在发酵过程中达到很好的保氮效果，但从经济性考虑，采用添加7.5%花生壳+42.5%返混料的方式也可达到较好的保氮效果。针对条垛式敞开式臭气散逸特点，进行了生物滤池的模拟处理试验，研究结果表明，活性填料采用发酵产品：陶粒：树皮=2：5：3比例配制，惰性填料D50：D25=1：1比例配制，可稳定运行，氨气的去除率达99%以上。根据前期试验，进行示范工程设计及调试。对不同曝气方式下，堆体温度的变化进行了研究，发现在较大曝气量下利于堆体保持合适温度，而在较小曝气量下利于堆体升温段起温速度和高温的维持，在堆体的高温段和降温段通风强制系数应采用0.24-0.39m3/（minm3），而升温段应当采用0.1-0.2m3/（minm3）。在不同返混比例下，对堆体发酵温度、含水率、有机物变化进行了研究。对发酵过程中产生的臭气浓度进行了监测。在工程中对通风量进行了核算，并通过Tecplot建立了曝气引风模型，研究了堆体温度梯度对发酵仓中引风压力的影响，并研究了不同条件下排风湿度的变化规律。对技术的工程应用进行了说明。
【图文】：

设计图,曝气系统,设计图,堆体

的长方体(下接高为 0.2m 的布气室，堆体高为 2.0m)，而堆体与仓体接触及向外散热的面积为 S=28m2，代入公式 /2151400M S M0/S，足以满足发酵过程热量交换要求。故而发酵反应器的结构尺寸如下：底长（L）：2m底宽（W）：2m高（H）：3m （含 0.2m 布气室）有效表面积 S：24m2有效容积（V）：8.0m3堆体堆高（h）：2m引风口：半径 100mm测样孔和温度检测孔：见图 2-3。2.1.3.2 密闭式反应器通风系统设计

试验装置图,试验装置

抽风系统：管径：200mm；收口接抽风管；设计风量：250m3/h2.1.3.3 试验装置整体发酵反应器采用可移动板式密闭仓结构设计，主体结构为轻钢+HDPE板+聚氨酯保温材料结构。其有效净尺寸为 2.0m×2.0m×3.0 m，仓壁及顶部四周做密封处理，一侧壁可以开启，可灵活进行卸料。拟建仓内的堆料高度为 2.0m，仓容量约为 6.0 t（测定物料的混合容重为 0.75 t/m3）。仓底部设布气板布气，由一台鼓风机向堆体进行强制供氧，距离仓顶部 10 cm 侧壁处开 200 mm 抽风孔，由抽吸风机将内部产生的有害气体如 NH3和 H2S 以及水蒸气集中抽出，曝气风机和抽吸风机的启停由时间-温度反馈系统控制。反应器顶部可以开启，便于进料以及监测仪表的安装及维修；内侧壁不同高度设氧浓度电极插孔、温度探头插孔和取样孔等，具体结构见图 2-3。
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703.1

【参考文献】