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关于好氧发酵滚筒研发的三次实验
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来源：凯叔的胡说八道
● 凯叔谈堆肥的本质：热量及能量平衡● 凯叔解惑：污泥堆肥的十个疑问● 凯叔热评：新标准禁用污泥做有机肥，污泥何去何从？
堆肥是一个非常自然、非常传统、非常粗放的工艺。而且是固体发酵、敞开式环境，很多数据很难实现监测，这也就导致很多实验和研究很难得到一致性的数据；也就导致初始设置的实验，在实施过程中，需要经常调整，好氧发酵滚筒的研发就是这样。
在好氧发酵滚筒的研发过程中，我们总共做了三次试验，第一次试验结束后就奠定了第一天规模化发酵滚筒的原型，第二次试验是数据积累的继续、第三次试验是一个验证中试。
2011年的春天，比往年走的都晚一些。守着一堆的堆肥资料、固废处理资料，看的云山雾罩、两眼迷离、浑身发软、睡意萌萌，每天8个小时的上班时间，基本有7.5个小时是在睡觉或者即将进入睡觉状态中过去的。当时，我还以为只是“春困”而已！现在想想，肯定是因为天书一样的资料看迷糊了。
到了2011年5月份，公司在白鹭园组织团建，邀请了清华王凯军老师和其他行业内知名大咖对我们进行培训，开阔眼界、了解行业。那天晚上，我是第一次遇到那么多在书本上的人物，还是相当激动的。开完会，我们偷偷来到王老师房间，他非常细致的讲解了好氧发酵的技术进展和研发方向。也正因此，奠定了我们好氧滚筒的研发方向，并在接下来的时间里设计了第一台长10m的好氧发酵滚筒。
2011年的夏天，比往年走的都晚一些，我和张朝捷开始了无锡卢村污水厂的污泥滚筒好氧发酵技术研发，这也是江苏省住建厅的一个课题，和我们同在一个屋檐下的还有清华大学常博士、汪博士的另外一个污泥课题。刘彬毕业后，也加入到这个实验中，当时他刚和网恋网友分手，正处于非常痛苦的阶段，天天吊儿郎当的。没想到，后来我们竟然成了非常亲密的“战友”。
在无锡卢村污水处理厂，我们进行了将近5个月的中试，中试的第一个目标是能出性状非常好的物料。这个目标在我们进行的第1个月就实现了。在完成第一次启动失败以后，我们就收到了第一批非常好的出料：性状疏松、没有臭味、有泥土的清新气息，这不就是我们想要的污泥堆肥产品吗？我们的目标不就实现了吗？当时我们非常高兴，买了一箱会稽山，喝了一个痛快。
公司的反馈很快，李总指示：要确定基本的参数，能够指导工程化生产，并且做出物料平衡。
在环保技术的从业过程中，有2个对我影响非常深刻的概念，看似很简单，其实很专业，一个是贝斯特徐总说的：传质。一个是中持李总说的：物料平衡。物料平衡贯穿整个滚筒研发和项目实施，也是我们选择好氧发酵滚筒规格型号的核心。
基于此，我们研究了通风量、运行时间、停留时间、曝气时间、有机物降解率、发酵温度以及相互之间的关系。当我们把几个月的数据汇总起来的时候，当我们反复研究曝气量、运行时间、运行方式等等参数和发酵温度之间关系的时候，我们得出的最残酷的结论是：
环境温度是影响发酵温度的主要原因；
有机物的降解量和物料干化有关：kg水/kgVSS；
也就是说，我们反复认为影响发酵的曝气量、运行方式等等因素，都不如环境温度影响大。现在来看，这非常容易理解，但是在研发的时候，这就是一叶障目、不见泰山。
这半年的实验取得了非常好的效果，我们的课题也顺利结题，回北京的路上，王老师还送给我和大左一个人一只咸水鸭。
在几十页的内部总结报告中，我们有很多收获，但是也有了更多的为什么！基于这些为什么，我们又开始了在任丘进行的、长达1年的滚筒中试，这一次，我们重点盯上了辅料。
2012年的春天，比往年来到都早一些，我穿插到蚌埠有阶段性的出差，整个2012年的现场研发，都是刘彬主导。当时，他还没有完全从和网友失恋的泥潭中走出来，时不时还会半夜惊醒，但是对工作还是一丝不苟的。我们每天处理0.25t污泥，每天要称重：污泥量、辅料量、出料量、返料量；每天要化验上面这些数据的含水率、有机质。
非常庆幸我们当时做了这些数据积累，重量+含水率+有机质是形成整个好氧发酵物料平衡的核心。别人家的研发和工程设计，物料平衡是算出来的，只有我们的物料平衡是一桶一桶称出来的，我们也记录了气温和发酵温度的关系，记录了每个测温点不同时间点的温度，这些数据，为我们2013年的第一天工程化好氧发酵滚筒提供了非常准确的数据支持。
在任丘长达1年的中试过程中，除了基本的参数和数据之外，我们尝试了不同的辅料种类、不同辅料添加量的发酵效果、进料含水率的影响等等；我们重点确定了：
污泥发酵零辅料添加是一个伪命题；（2012年-2015年这个话题很火热）
辅料对污泥处理的一个重要作用是：提供碳源；
返料的主要作用是调节含水率和疏松度，对于确定的污泥量、辅料量的前提下，返料量越大，发酵效果越好、发酵过程越好控制；
接种菌剂没有什么直接效果；
这个时候，我们的第一台工程化好氧发酵滚筒也设计完成，反应器容积比中试设备增大了300倍，从石家庄调来的300t的吊车才拼接完成。2013年10月份正式投产，往后我们又做了1年的运营。
到明年10月份，这台设备已经妥妥运行10年了。十年间发生了很多变化，唯一不变的是她！
从2011年-2013年，所有的好氧发酵滚筒参数都已经摸索确定，而且得到了相互确认。基础研发的数据对工程化应用非常关键，这些研发的数据现在也在指导我们的工程生产，套用原来的物料平衡公式，我们就能很快确定滚筒的处理能力、运行几天升温、几天出料、出料的含水率和有机质能到多少。
而衡量堆肥效率去除负荷的概念（kgVSS/m³ · d）是2016年第一次提出的，是基于对3年的研发数据、达旗的运行数据总结出来的。这个概念主要意思是：
不通过停留时间来衡量堆肥效率，通过单位容积每天去除的有机物的量来量化，发酵时间越长，去除负荷越低，堆肥效率越低；反应器堆肥的效率要高，槽式堆肥的效率要低，条垛堆肥的效率最低。
2018年的春天比往年来的都早一些，因为这一年春天特别热。我们推测，采用滚筒处理鸡粪，能达到更好的效率和效果，而且有可能实现零辅料添加。所以，2018年春天我们重启放置了5年的中试滚筒，进行鸡粪发酵处理，过程不再陈述，直接结论是：
好氧发酵滚筒处理鸡粪，可以达到更高的容积负荷（kgVSS/m³ · d）；
当鸡粪含水率低于70%时，可以不添加辅料；
这个实验持续的时间很短，但是结论非常确定。
本来是一篇技术汇报，写成了散文，本来要800字结束战斗，结果写了2400字，如果持续发散开来，要写的东西还很多，至少能把任丘这一年的趣事写成一个系列。
三次中试，是三个认知层次，无锡的时候我们总结了有机物去除率和干化关系，任丘的时候我们继续验证了这个关系，并且无形中积累了去除负荷的参数。
那，什么是去除负荷？为什么教科书里没有这个概念？为什么没有堆肥技术拿这个概念去衡量堆肥效率？
请关注下一篇文章《一个衡量堆肥的量化指标：容积负荷》。
我是凯叔，至少在说技术的时候，没有胡说八道。
杨永凯，高级工程师，北京中持绿色能源环境技术有限公司市场总监，先后从事污水IC厌氧反应器的设计和实施工作，十几年污泥处理工作经验，滚筒动态高温好氧发酵技术的研发、实施和推广工作，担任国家水专项课题“城市污水处理厂污泥处理处置技术装备产业化(2013ZX07315-002)”的子课题负责人，发表论文5篇，申请专利20余项， 微信公众号“凯叔的胡说八道”的创办人兼主编。
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编辑 | 汪茵
统筹 | 李晓佳