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1、郑国砥 博士/副研究员 ,中国科学院地理科学与资源研究所 2012年5月12日,污泥堆肥供氧策略优化 及其风险控制,土地利用的主要疑虑,病原菌传播 化学物质 烧苗 病虫害、杂草控制 恶臭,生物发酵土地利用，是资源节约型处置途径,传统堆肥,机械堆肥,条垛式,静态垛式,反应器式,强制通风静态垛堆肥 投资、运行和维护成本低 操作难度较小 占地和堆肥期适中 产品质量好,条垛式堆肥系统：技术要求低，所需设备简单，成本投资低，但是堆肥时间长、占地面积大 发酵仓系统：较高的机械化和自动化水平，堆肥时间短、占地面积小，但是需要很高投资成本和运行费用 强制通风静态垛系统：目前最为普遍采用的堆肥系统，与发酵仓系统
2、相比，其设备投资和运行成本相对低，其堆肥时间短。美国最为普遍采用的堆肥方式，占堆肥场总数的42.3%,堆肥处理的主要工艺,产品质量不稳定 恶臭 高能耗等问题 主要原因：缺乏良好的过程控制技术,静态垛好氧堆肥工艺的常见问题,强制通风静态垛堆肥： 上堆后控制的唯一手段：通风,技术路线与难点,棉麻作物,土地复垦,速生林木,营养土,专用复合肥,生物处理(好氧高温发酵),城市污泥,果树,园林绿化,蔬菜,粮作,牧草,非食物链用途,食物链用途,填埋处置,混料系统 温度监控 氧气监控,粉碎 造粒 干燥 配方,难点,生物干化,必须解决的几个关键问题,过程监测与控制 控制臭味气体排放 减低油耗和运行成本 减小占地
3、面积 无害化达标和产品出路,堆肥几个值得关注的问题,初期能否升温 氨气的产生 施用的环境风险,初期的氧气供应 受堆肥进程影响 重金属的担忧,堆肥过程控制策略 简单的人工控制 定时器控制 温度反馈控制 温度氧气联合反馈控制 过程监测方法： 手工监测 单点温度监测 多点温度监测 氧气监测等其他监测方法发展。,堆肥过程控制的发展,实时监测和控制 控制模式的选择 数据的存储、查阅 对于异常情况实时报警 过程显示：包括堆体温度、氧气状况、风机状态等 操作帮助 ,软件实现的主要功能,试验研究,堆体结构,物料配比,风机功率,供氧策略改变途径,优化堆体结构,优化物料配比,风机选型优化,供氧策略改变途径,氨气释
4、放调控措施,重金属活性研究,堆体结构,物料配比,风机功率,减少氨气释放工程措施措施,总浓度,各形态浓度,形态分配变化,供氧策略优化及污染风险控制,供氧策略优化方案研究 -分层堆肥试验,试验结果,分层堆体上下部氧气的最高浓度高于不分层堆体，浓度下降速率低于不分层堆体,结构调整对堆体升温的影响,分层堆肥满升温快，满足无害化要求,试验结果,分层的堆体上下部温度均满足 无害化处理要求,试验结果,供氧策略优化方案研究 -不同物料配比试验,试验结果,堆体下部 堆体上部,试验结果,供氧策略优化方案研究 -不同物料配比试验,供氧策略优化方案研究 -不同功率风机试验,试验结果,供氧策略优化方案研究 -不同功率风
5、机试验,试验结果,堆肥过程堆体温度变化,试验结果,堆肥过程VS变化,堆肥过程中氨气释放的调控研究,分层堆肥有效降低堆肥过程中氨气的释放浓度，采用大功率 风机氨气释放浓度增加,堆肥过程中氨气释放的调控研究,试验结果,堆肥过程中氨气释放的调控研究,堆体氨气释放的浓度与堆料铵态氮的浓度相关性显著,不改变整个堆体物料配比的情况下，采用分层堆肥，堆体下部适当减少污泥比例，上部增加污泥比例，可以改善堆体供氧，获得良好的堆肥效果，并对氨气挥发控制明显,材料方法,原料：脱水污泥 Tessier连续提取法重金属形态分级 F1可交换态； F2碳酸盐结合态； F3铁锰氧化物结合态； F4硫化物及有机结合态；F5残渣
6、态,堆肥对重金属活性的影响,堆肥过程中Pb 各形态分配百分比变化,污泥堆肥后重金属形态分配增减百分比,堆肥前后污泥中重金属的 各形态间转化,堆肥处理使重金属由有效性高的结合形态向有效性低的结合形态转化,试验结果,堆肥前后污泥中重金属的 各形态间转化,试验结果,堆肥处理可以使污泥中重金属由有效态向无效态转化，降低城市污泥土地利用中重金属污染风险,小结,堆体温度剖面的半变异函数图,堆体温度的空间变异性,堆肥不同部位的氧气变化过程,堆肥过程堆体湿度的剖面分布,堆肥过程中挥发性有机物(VOC)含量的变化,堆肥匀翻机,日照工程,过分强调污泥处理处置的资源化和经济效益，并以资源化为首要目的 过度夸大污泥作
7、为资源的价值，使政府和企业对城市污泥处理的技术路线和产业政策产生混乱,污泥无害化和资源化的辩证关系,结语 城市污泥是废物，但它可以转化为一种有价值的资源 在目前的现实条件下，城市污泥必须经过无害化处理或者确保环境安全和人体健康的条件下，才能进一步考虑其资源化利用问题，才能将其作为一种有机资源进行土地利用 城市污泥的处理处置可以追求资源化和经济效益，但要以无害化为首要目的 完善国家有关污泥的法律法规、技术政策和标准的制订和完善，摆脱城市污泥资源化的羁绊,郑国砥 博士/副研究员 单 位：中科院地理资源所 环境修复中心 地 址：北京市朝阳区大屯路甲11号 电 话：010-6488-8050 邮 箱：,敬请批评指正！,