大量的有机废弃物,不仅造成资源的浪费,还污染了环境。因此,将这些废弃物资源化是处理固体废弃物的主要途径之一。“纳米膜高温好氧堆肥发酵技术”由此而来。那什么是纳米膜高温好氧堆肥发酵技术呢?近几年,新型环保技术覆膜式纳米膜高温好氧堆肥发酵技术越来越流行。
纳米膜高温好氧堆肥发酵技术不仅应用在养殖场的粪污处理中,也可在有机肥厂的生产中起到关键作用。随着畜禽粪污资源化利用整县推进、农业面源污染防治工作的持续推进,农业农村部等六部门联合印发的《“十四五”全国农业绿色发展规划》。规划进一步明确了4方面11项定量指标,提出秸秆、粪污、农膜利用率分别达到86%以上、80%和85%;是“三加强、一打造”,即加强农业资源保护利用,加强农业面源污染防治,加强农业生态保护修复,打造绿色低碳农业产业链。未来,纳米膜高温好氧堆肥发酵技术将在面源污染、绿色发展中起到重要作用。
有个问题,纳米膜技术是用来干什么的?其实是适用于鸡粪、牛粪、羊粪、猪粪、秸秆、城市污泥、厨余垃圾等有机废弃物的无害化处理及资源化利用。
既然想要了解纳米膜发酵技术,要了解纳米膜,其实,纳米膜发酵的膜是表面平整、色泽均匀,无裂纹、杂质和破洞,孔径纳米级的薄膜。这种纳米膜具有选择透过性:水蒸气、二氧化碳等小分子气体可以通过,但是却可以阻止臭气等大分子通过。这也就是为什么许多养殖场在处理畜禽粪污时通常会选择纳米膜发酵技术的原因之一,环保隔臭。
有了纳米膜材,那怎样发酵呢?在充分供氧的条件下,主要利用好氧堆肥技术进行发酵。
建立纳米膜发酵区,一般选择在养殖场贮粪区或垃圾秸秆存放区附近不超过50米的地方。优选地势高、平坦、背风、铲车易作业的区域作为堆肥发酵。
第二步,在纳米膜发酵技术开始之前要安装通风管道,利用稻壳、菇渣等蓬松性物料将通风管完全覆盖,形成保护层,防止粘性物料堵塞风管风口。
第三步,堆肥覆膜,将粪污或者秸秆、垃圾堆成垛体,覆盖纳米膜,也就是分子膜。
第四步,温度、氧气浓度等传感器插入堆体中,连接控制系统。根据设备使用要求,启动堆肥机。开始发酵,通过物联网智能监控系统远程监控。减少了养殖场多余人工成本。
第五步,去除纳米发酵膜,覆膜发酵周期一般在15-28天。堆体无臭味、颜色为灰色、灰褐色或黑色。紧接着可以通过商品加工化,生成有机肥料,应符合NY525-2021的规定。其实,用了纳米膜发酵技术对养殖场来说,不仅处理了粪污达到了环保标准,还能有一笔格外的收入。
纳米膜发酵堆肥作为一种低成本新式发酵设备进入到大众视线,由于采用了高分子膜材单向透过性,使得水蒸气可透过膜材而臭气分子无法通过,使得畜禽粪污可以直接露天进行发酵。
广泛应用于:鸡粪、牛粪、羊粪、猪粪、树枝、秸秆、中药渣、城市污泥、尾菜、厨余垃圾、蘑菇菌菇渣、木薯渣、甘蔗渣、蔗糖厂蔗糖泥、牛床垫料发酵、蚯蚓生物饲料、农业废弃物等有机废弃物的无害化处理及资源化利用。
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。
微生物自凝聚原理
自凝聚是一种在适当条件下自发产生的微生物凝聚现象。有研究表明,好氧颗粒污泥的形成是由种泥逐步致密聚集的渐进过程,通过各种影响力进而形成颗粒污泥。由水力剪切力、pH等众多因素决定颗粒终能否形成稳定的结构。
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。