污泥稳定的BIO*FIX工艺

BIO*FIX工艺是由Wheelabrator净水公司BIO GRO分公司推向市场的专利碱法稳定工艺。这个工艺在污泥资源化之前，使用生石灰来处理污泥，并满足美国EPA（503）法案关于致病微生物和带菌体数量减少的要求以及其他一些关于终产品使用的要求。BIO*FIX工艺的终产品可以用作肥料、农用石灰替代品、土壤改良剂和垃圾填埋场日常使用及最后覆盖物。

在这一工艺中，将生石灰（以及其他物料）以合适的比率与污泥混合在一起，生产符合A类（PFAP）或B类（PSAP）标准的污泥产品。通过巴氏杀菌（70℃、30min），BIO*FIX工艺就能生产致病微生物减少的A类标准产品。生石灰与污泥中水的放热反应可使温度快速升高。温度升高，再加上pH值提高可以破坏致病微生物和去除带菌体。对致病微生物减少的B类标准产品，可通过投加足量的石灰，接触2h后提高污泥pH值到12来完成。

BIO*FIX工艺关于满足A类带菌体数量减少的要求是通过pH值≥12保持2h以上或pH值≥11.5保持22h来完成的，后者要求挥发性固体应至少减少到38%。

生产A类和B类标准产品的工艺差别主要是不同的石灰比率。石灰比率表示在处理过程中每吨干污泥所使用的生石灰量。生产A类标准产品比生产B类标准产品需要更高的石灰比率。

BIO*FIX工艺优点：同一装置中可生产多用途产品；能有效控制空气挥发物和臭味；固定重金属并降低其浓度；可自动控制；占地面积小；成本低。

BIO*FIX工艺缺点：增加了重量/体积比（相对于进入的脱水污泥，重量提高了15%～30%）；当产品满足A类标准时，生产费用相对较高。

BIO*FIX工艺A类标准产品可稳定保存数月，基本上不会产生臭味问题或吸附带菌体。这种稳定性是由于污泥中残余的碱度和挥发性固体减少的结果。BIO*FIX工艺的高pH值使得污泥中痕量重金属成不溶状态，防止其被植物吸收或转移进入地下水。投加碱性药剂稀释了终产品中的痕量重金属，使其浓度减至原浓度的1/（2～2.5）。

研究表明，与CKD、LKD、飞灰等其他碱性药剂相比，生石灰是在有市场潜力的A类标准产品生产中，特别是B类标准产品生产中经济有效的添加剂。

BIO*FIX工艺A类标准产品是含有有机物、钙和微量营养成分的类似于泥土、应用上无臭味的材料。这些产品相当干燥（50%～60%TS）、颜色上呈现淡灰色、易碎并且易于延展。

BIO*FIX工艺产品的足够干燥和良好的延展性使其成为垃圾填埋场覆盖物的替代品。终产品主要参数见表1。

作为农用石灰化学剂，BIO*FIX工艺A类产品应用有场所地点的限制。BIO*FIX工艺B类产品一般可用于农业土壤、土地改造工程和类似地方。

BIO*FIX工艺设施一般每天可处理40t干污泥（20%～24%TS），能保证每天235t的A类产品资源化使用，可大部分用于垃圾填埋场的覆盖物。

（1）工艺描述

典型的BIO*FIX碱法工艺流程见图1。

通过输送机或泵，脱水污泥被输入接收漏斗（收集箱）。在漏斗的底部，变速螺旋进料输送机把污泥送入混合器。混合器是一个双轴、犁形、高速（60～100r/min）的设备。按照终产品的要求，生石灰和其他材料用气力输送机输运并贮存在贮藏仓内。这些材料一般经变速空气阀和螺旋输送机送给混合器。从混合器排放出的终产品经螺旋输送机直接装入汽车，然后送至使用地点或贮存起来待售。输送设备、混合器和负载区都是封闭的，并具有轻微的负压以减少臭味的扩散。这个装置使用过的空气在排入大气前一般经过湿式多级淋洗。感应风扇提供足够的空气流来为所有的工艺设备和负载区通风，经处理后通过烟道向大气中释放干净、无臭味的空气。基于微处理器的自动控制系统控制着整个工艺。

通过改变碱性药剂的输入和传送到混合器的速度，上述系统既可生产符合A类标准的产品，又可生产符合B类标准的产品。

该系统可通过手动或自动模式来运行。在自动模式中，依据混合器产生的温度来自动调节进料。混合器内产生的温度随着入流污泥量和污泥湿度的变化而变化。与温度变化相适应，石灰进料量将自动调整，来保持稳定的工艺温度，保证终产品的质量恒定和符合标准要求。

控制系统检测和记录着碱料和污泥的进入量、终产品的温度、系统运行状态和变化。

混合器能力2.0t（干重）/h的典型BIO*FIX工艺设备参数见表2。

（2）环境控制

BIO*FIX工艺（符合A类标准）是以快速提高pH值和温度为特点的。其结果是污泥中的N[插图]被迫以NH3的形式释放。释放出NH3的数量取决于污泥氨氮浓度、工艺提供的pH值和温度。某些有机氮也可能被矿化并且部分转变为气体NH3。

NH3的释放主要产生在封闭的工艺设备中，这就保证在臭味物质带来麻烦前就被收集、减量和控制起来。由于高pH值环境，其他的如H2S、硫醇、有机硫臭味物质被大部分抑制掉了。

在A类标准产品生产中主要的臭味物质是NH3。被收集起来的NH3经过湿式多级固定床淋洗来进行处理，去除率不小于99%，一般NH3浓度在5～10mg/L内（人体以能察觉的浓度一般在3～15mg/L内）。因有机氮产生的臭味也有发生。

某些挥发性有机物（VOCs）在工艺温度80℃时就能挥发出。如果在入流污泥中含这些VOCs，可以通过化学淋洗氧化加以控制。在BIO*FIX工艺温度内，金属不能被挥发释放出来。

为了去除NH3和PM，可以使用两种类型的湿式淋洗系统，即非循环式和循环式淋洗系统。如果用水方便就采用非循环式，如果用水紧缺就采用循环式，这样可以减少用水消耗和污水排放。在后一种情况下，硫酸或磷酸常用以控制淋洗液的pH值，促进NH3去除。