纳米膜堆肥发酵适用范围较广:牛粪、鸡粪、猪粪、尾菜、秸秆、市政污泥等有机废弃物均可使用;
1、纳米膜堆肥发酵是种养结合模式。畜禽规模化养殖场采用纳米膜堆肥发酵,有机肥可直接还田,供给种植基地和附近农户进行消纳,减少本地区化肥使用。
2、纳米膜堆肥发酵粪渣垫料回用模式。针对规模奶牛场,通过纳米膜智能堆肥设备对牛粪进行高温快速发酵和杀菌处理后就地转化成牛床垫料,节约垫料消耗成本。
3、纳米膜堆肥发酵分散处理模式。引导中小养殖户,采取分散收集预处理后,再集中处理的方式,因地制宜地配置纳米膜智能堆肥设备,实现收集转运、集中储存、转化利用。纳米膜堆肥发酵非常适用于我国这种畜禽养殖大国,据农业农村部门统计,我国畜禽粪污年产生量约40亿吨,其中40%的畜禽粪污未得到资源化利用或无害化处理,致使农村环境污染问题日益。
纳米膜也叫e-PTFE分子膜。发酵过程中产生的水蒸气和二氧化碳能够从膜的微孔结构扩散出去,而臭气分子如氨气,则溶于膜内层水气,然后滴落回堆体,被进一步分解,既减少了臭气的排放,又提高了堆肥的氮含量。外界雨雪无法渗入膜内,因此可以实现露天运行,减少投资。
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。
好氧颗粒污泥具有同时脱氮除磷、去除有机污染物、去除重金属等作用,且去除效果良好。在城市污水和工业废水处理中已经有相关应用。
由于颗粒污泥的结构特征,溶解氧在污泥的不同部位存在差别。因为颗粒污泥外部生存的活性细胞层消耗了大部分氧,所以颗粒污泥核心处没有氧。污水中脱氮所需要的好氧条件和缺氧条件都能够在颗粒污泥内实现。因此,好氧颗粒污泥能够实现良好的生物脱氮效果,从而用于实际的污水脱氮。
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。
(1)表面光滑、粒径大、性能良好的好氧颗粒污泥能够实现较好的污水处理效果,可以同时脱氮和除磷,并保持良好的有机物去除效果,还可以去除有毒有害物质;好氧颗粒污泥在不同种类废水处理过程中的效能、去除微污染物的机理方面需要进一步研究。
(2)好氧颗粒污泥的形成是在多种机制共同影响下的结果,目前还缺乏能够准确完整描述其形成的假说,对其形成机理还需要进一步研究,特别是其形成过程中胞外聚合物的功能及调控措施。
(3)好氧颗粒污泥的培养过程中,污泥颗粒化以及颗粒污泥的各种特性受多因素的影响,任一因素的改变都可能导致颗粒污泥的解体、粒径大小的改变;今后应着重对于好氧颗粒污泥内各微生物之间的协作和生态位及其影响因素进行研究。
(4)对于好氧颗粒污泥的培养研究大多仍处于实验规模,未来应逐渐向实际污水发展;好氧颗粒污泥在实际应用中的稳定性仍然是一个挑战,今后需要对好氧颗粒污泥系统的稳定维持、节能和回收资源方面的影响因素及控制策略进行研究;另外,如何加速好氧颗粒污泥形成仍将是一个研究热点。