传统的发酵工程技术模式一般采用翻抛或罐式,翻抛形式投入低,但须配备翻抛设备,属于开放式发酵,对周围环境污染严重,且易受环境因素影响;罐式发酵整体的价格也是同规模其他模式的10倍以上。其他的发酵形式发酵过程温室气体、臭气等产排量较大,易造成环境的二次污染。而覆膜式好氧纳米膜高温好氧堆肥发酵技术具有以下优点:
1、环境适应能力强,覆盖膜系统下形成了微生态环境,是尽快将有机废料转换成堆肥所的气候条件;
2、发酵效果好,覆盖膜系统的微正压环境,可确保温度均匀分布效果不受任何气候和环境的影响;同时可氧渗透到每个角落,减少厌氧区;3、肥效好,膜系统的水汽渗透环境,使得堆肥挥发氨溶解于内膜表面的水层,有效控制发酵过程的氮素损失;
4、投资低,运行成本低;
5、环保效益好,纳米膜对臭气的阻隔效应,了良好的现场环境。
针对面临的问题,NCS智能纳米膜堆肥发酵系统问世,解决了好氧发酵供氧、环保和成本问题。主要组成部分:供风系统、监测系统、远程控制系统、NCS智能膜。
1、多元化供风系统
为了满足好氧微生物对O2的基本需求,膜覆盖好氧纳米膜高温好氧堆肥发酵技术终采用强制通风方式,使用鼓风机向堆体底部的通风沟鼓风,气体受到膜的阻拦后,会在堆体内部形成微压环境,使气体分布更均匀,气流穿透力增强,所需通风量减少。同时不需翻堆,便可减少堆体的厌氧区域。
2、在线监测系统
实现整个发酵过程各项指标的实时检测,便于及时调整供风量。有机肥好氧发酵过程主要依靠好氧微生物的作用,因此一切影响因素都将影响有机肥发酵效率。对每个垛体前中后、每个剖面上中下进行检测,利用实时数据及时调整供风系统参数。通过物联网连接曝气系统,实现、自动化温度控制、氧气供应,并形成数据采集、监控。搭载的自主研发的控制程序,与总部中控系统连接,实现全程自动化远程控制,实时监测发醇状态。
3、NCS智能纳米膜是由一层特制的e-PTFE膜和两层牢固的聚酯纤维膜经特殊工艺复合而成。膜材选择透过性,内部空气、水蒸气等可顺利通过,外部液态水(雨、雪)无法进入。膜材臭气阻隔效果好,可达到环保标准。
根据热力学原理,增加细胞表面疏水性能增强细胞间的亲和力,使细胞间产生更强的连接,进而形成一个致密结构,更进一步促使凝聚成团的细菌脱离水相.因此可以说细胞表面疏水性是微生物自聚集的重要推动力。接种污泥中疏水的细菌数目越多,形成良好沉降性能的好氧颗粒污泥的速度就越快。
好氧颗粒污泥因其具有较高的微生物量,具备脱氮除磷能力和良好的沉淀性能,在工业废水和城市污水处理中的应用潜力很大,但在其形成机理方面还存在问题并未弄清。
颗粒污泥中,好氧颗粒污泥(AGS)具有表面光滑、密度大、沉降性能良好、能够维持较高的生物量以及承受较高的有机负荷等优点。M. Pronk等指出,好氧颗粒污泥系统的总体能耗为13.9 kW·h,比荷兰传统活性污泥厂的平均耗能水平低58%~63%,其出水水质可以达到传统活性污泥法工艺的出水水质甚至更好。好氧颗粒污泥系统所需要的体积也比现有的常规活性污泥装置所需要的体积低33%左右,在能耗和土建费用方面均有所减少。
好氧颗粒污泥在处理主流工艺污水以及合成废水时均显示出良好的脱氮性能。Y. Liang等采用机械混合和曝气技术将全程自养脱氮工艺(CANON)颗粒污泥培养40 d,运行期间处理合成污水、主流污水的平均氮去除速率(NRR)分别为3.22、1.11kgN/(m3·d)。出水硝酸盐浓度低,未发现硝酸盐积聚。
此外,也可通过控制其他因素达到良好的脱氮效果。影响颗粒污泥同步硝化反硝化的因素包括污水中的溶解氧、污泥的颗粒大小、电子供体可用性以及微生物活性等,例如,微碱性条件有利于亚硝化的进行。低氧浓度条件下氮的去除效率更高,但无法维持好氧颗粒污泥的结构稳定。不同培养条件下产生的硝化细菌也会导致不同的脱氮效果。