本文看点
物质流能量流及去处
机理解读：“more art than science”? ——动力学，热力学分析
设计与运行优化
案例
物质流能量流及去题
1、污泥的由来
粪尿占污水1%但 含有大部分有机物和绝大部分氮磷。
常规污水系统大概有80%以上的资金、资源投入用于消灭粪尿，以能量攻击能量，资源消灭资源。只要有污水，就有污泥。所以我在想，污泥带来的麻烦的终极解决方案，应该是源头管理。
2、不同路径的物质能量流及归宿
堆肥/好氧发酵机理解读
“more art than science”? – 动力学，热力学分析
1、从各式各样的温度曲线说起
2、动力学分析
3、微生物与底物在微观上的物理接触(面积)
4、半反应产物-臭气
● 缺氧是产生臭气的主要原因;
● 翻抛是堆肥半反应产物溢出的主要过程;
● 适宜和优化的通风技术充分发挥堆肥堆体的生物除臭功能。
5、臭气-风速风量能耗
风量增加1倍，阻力增加3倍。
6、热力学分析
● 好氧层是热源;
● 好氧层好氧氧化生物热通过热传递诱发水处理中难见的高温厌(兼)氧水解;
● 放热速率与好氧反应速率正相关，是温度、氧气、通风量的函数;
● 生物干化可以高能量利用率。
生化反应放热 rin = 834 - 2086 kJ•m-3空气
气体升温吸热 rg = 97 kJ•m-3空气(从-10℃升至 70℃)
水蒸发吸热 rV = 666 kJ•m-3空气
设计与运行优化
1、堆多高，站多高?——堆多高都行，但站多“高身不由已”
常遇到的问题：
● 氧气进不来
● 温度上升缓慢
● 着急，翻抛
●…
2、空间效率：只有有氧氧化才能快速升温和快速蒸发水
3、翻抛vs静态
翻抛不是供氧的手段;
翻抛是臭气的最大来源。
氧气能进去
温度才能上升
曝气就带出水分
水分减小物料的空隙率就增加
日子一天比一天就更好过
静态可以完成任务
4、从堆制沤置到翻抛堆肥
起源于农业机械的翻抛机，广泛应用于自然堆置(没有强制通风)的有机废弃物、垃圾堆肥，起到供氧、均质和再破碎的功能。
沤制与翻抛交替，发酵周期可数月。
5、静态+通风控制
6、“发酵车间”vs 反应器
7、臭气管理
可达44.6度电每吨污泥用于抽吸车间的大风量臭气与除臭(《中国给水排水》2016,32,127)
8、物流管理
优化设计与运行案例
工艺原理
1、预调理: 改变微观结构增加透气性与深度接种
让物料一开始就能发酵，有大量好氧微生物微观接触，迅速升温、放热蒸发水，促进进一步扩大表面积。
2、静态发酵+温柔曝气
(1)曝气系统可正压可负压;
(2)简单可靠防堵，布风管50米内静压头均衡，布气均匀;
(3)发酵物料可条形可块状布置，布风管灵活优化配置, 减少土建施工费用。
静态发酵+温柔曝气1
静态发酵+温柔曝气2
3、发酵仓是反应器
(1)发酵仓自动维持微负压无外溢;
(2)曝气与抽气自动匹配;
(3)总废气量最小。
4、智能化控制，按需供氧，按需排气
(1)真实直接在线地检测堆肥堆中的工况;
(2)氧气温度通风智能化控制;
(3)时时有氧但不过量，最大程度地利用生物热，促进微生物快速繁殖;
(4)快速脱水，热气以近饱和状态引出/抽走，实现快速生物干化，进一步扩大物料内部的比表面积。
5、北京排水集团庞各庄污泥堆肥厂工艺升级改造
6、其他案例
市政污泥堆肥案例(2018)
● 北京市大兴区污泥堆肥厂，200t/d
● 江西赣州污泥堆肥厂，100t/d
● 内蒙开鲁污泥堆肥厂， 80t/d
原标题：污泥高温好氧发酵的优化设计与运行
