CN101037354A - 利用有机污泥生产液态有机肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于固体废物处理、处置技术领域的一种利用有机污泥生产液态有机肥的方法。包括如下步骤：超声和氢氧化钠联合处理含水率98％的剩余污泥，使有机物大量溶出，离心分离后得到浓缩污泥和上清液，前者中和后按常规方法调理脱水，后者中和后依次经砂滤、二级超滤处理，得到含腐殖酸等大分子有机物的浓缩液和含低分子有机物的滤过液，滤过液进入污水处理厂前端处理。处理后脱水泥饼含水率为70％～80％，有机质含量比处理前减少30～50％；超滤得到的浓缩液以腐殖酸等大分子有机物为主，重金属含量低，病原菌被灭活，符合“绿色食品肥料使用准则”，可作为有机液体肥。本发明适用于剩余污泥、消化污泥等有机质含量较高的污泥。
Description
技术领域
本发明属于固体废物处理、处置技术领域，具体涉及一种剩余污泥制取液态有机肥的资源化方法。
背景技术
我国大多数城市生活污水采用活性污泥法进行处理，每年产生大量的剩余污泥，按2006年生活污水排放量300亿吨，处理率40％，污泥(含水率99％)产生量为污水处理量的1％计，则产生剩余污泥约1.2亿吨。随着我国城市生活污水排放量的增加和处理率的提高，剩余污泥产生量将不断增长。污泥中含有的大量有机质如不妥善处理会对生态环境造成污染，如果将其提取出来作为肥料加以利用，既可以避免污泥的危害，又可以实现污泥的资源化利用。
有机污泥中有机质含量一般占干固体的60％以上，有机质又以高分子有机物为主，包括蛋白质(约46-52％)、腐殖酸(约18-23％)、多糖(约7％)、核酸和脂肪等，这些有机物尤其是腐殖酸可以作为植物生长的肥料。目前利用污泥中有机物制肥的工艺主要是污泥好氧堆肥，但由于污泥堆肥是将脱水泥饼与其它辅料掺混后鼓风通氧，产品中有效成分较低，污泥中的重金属也会残留在产品中，而且处理过程中需要及时翻堆、鼓风，能耗较大，同时会堆置过程中会产生大量臭气需要妥善处理。由于堆肥产品品质较低，市场销路也存在一定问题。如果能利用污泥破解的方法将污泥中的大分子有机物单独从污泥中分离出来，就可以避免堆肥的上述问题，获得高质量的液态肥料。
破解污泥的方法目前包括机械处理、热处理、酸碱处理、化学氧化和生物处理等方法，在这些方法中，超声和氢氧化钠处理具有操作简单，破解效率高的特点，而且两者结合具有协同效应，可以大幅提高破解效率。研究表明，用1.2g/L氢氧化钠处理含水率99％的污泥24小时后，污泥中有机质溶出率为36.3％，如同样浓度氢氧化钠和超声超声(20kHz，0.12W/cm3)同时作用10分钟，有机质溶出率达到77.9％。超声处理主要利用空化效应产生的机械冲击力，而氢氧化钠处理主要利用OH-对微生物胞外多聚物、细胞膜中部分有机物的水解或破坏作用，但对蛋白质、多糖、DNA的水解程度有限，而氢氧化钠和腐殖酸生成腐殖酸钠盐，因此超声和氢氧化钠联合处理还可以减少大分子有机物的降解，这有利于采用超滤方式分离这些大分子有机物，而热处理、化学氧化和生物处理都会使大分子有机物降解为小分子有机物，不利于提取制作有机肥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用有机污泥制作液态有机肥的方法，其特征在于，将超声破解污泥和氢氧化钠破解污泥结合，协同促进污泥有机质溶出，采用超滤实现大分子有机物的分离浓缩，不仅可以实现污泥的减量，还可以获得高质量的液态肥料。具体包括如下步骤：
(1)在有机污泥加入氢氧化钠搅拌，然后进行超声处理，利用超声和氢氧化钠的协同破解作用使污泥解体，有机质大量溶出，降低污泥中悬浮固体含量；
(2)处理后污泥采用离心浓缩机进行分离，获得浓缩污泥和含有大量有机物的上清液；
(3)浓缩污泥经用酸中和、稀释后采用常规污泥脱水工艺脱水；
(4)上清液再经酸中和、砂滤后，通过二级超滤分离工艺，提取上清液中的腐殖酸等大分子有机物制肥，透过液进入污水处理厂处理。
所述步骤1是用超声和氢氧化钠破解有机污泥，污泥含水率98％左右，氢氧化钠浓度保持在1.2～2.0kg/m3，搅拌30分钟后用超声处理，超声频率20～40kHz，声能密度0.1～0.2W/cm3，处理时间5～10分钟。通过超声和氢氧化钠破解，促使污泥中的有机质大量溶出。
所述步骤2是将处理后的污泥采用离心机进行分离，分离因数为1000～3000转/分，在环境温度下处理时间5～10分钟，污泥中的大部分悬浮固体物质形成浓缩污泥，而大部分的有机质进入上清液，上清液腐殖酸浓度可以达到2000～4000mg/L。
所述步骤3是将步骤2得到的浓缩污泥用硫酸或其它废酸进行中和后采用常规污泥脱水方法进行调理脱水，脱水泥饼含水率在70％～80％，有机质相对于原始污泥减少50％。
所述步骤4是将步骤2得到的上清液加入到超滤系统中，采用二级超滤分离，超滤膜截留相对分子量为1000，操作压力0.3MPa，浓缩倍数为10～20倍。在超滤系统中，上清液中腐殖酸等大分子有机物被分离、浓缩，腐殖酸最终含量在4～8wt％。
本发明的优点：1、经本方案处理后，不仅实现了污泥的减量和稳定化，而且还可以回收利用污泥中的大分子有机物，实现污泥的资源化。2、采用超声和氢氧化钠协同处理，可以在低强超声和低浓度氢氧化钠的条件下，大幅提高污泥的破解效率。3、一般有机污泥脱水泥饼含水率为80％，有机质含量在60％～80％(取决于污泥来源)，经本方案处理后，脱水泥饼有机质含量减少为40％～50％，同时由于有机质含量降低，污泥脱水效率更高。4、本发明中超声和氢氧化钠处理后污泥的pH值保持在9～11左右，这可以使大部分重金属沉淀下来，经离心分离后进入浓缩污泥，上清液中重金属极少，再经过超滤处理，又有部分重金属被截留，因此最终得到的腐殖酸液体肥中的重金属含量极低，符合国家农业部《肥料使用准则》。5、本方法生产成本低，占地少，效率高，工艺简单，运行可靠，具有明显的环境效益、社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明利用有机污泥生产液态有机肥的方法流程示意图，其中超滤为二级超滤系统。
具体实施方式
本发明提供一种利用有机污泥制作液态有机肥的方法。图1所示为本发明利用有机污泥生产液态有机肥的方法流程示意图，下面根据流程示意图的实施例如下。
某城镇污水处理厂产生的剩余浓缩污泥，其含水率为98％，有机质含量为78％，pH为6.86。
向污泥中投加氢氧化钠使其浓度达到1.2kg/m3，搅拌30分钟，然后采用20kHz超声处理10分钟，声能密度为0.1W/cm3。处理后的污泥进入离心机，在分离因数1000的条件下分离，获得含水率92％的浓缩污泥和上清液，上清液化学需氧量(COD)为11864mg/L，腐殖酸含量为2136mg/L。浓缩污泥用硫酸中和至pH＝7，并稀释至含水率96％，然后采用1.6g/L的FeCl3调理，采用真空过滤脱水，获得含水率78％的泥饼。离心后的上清液用硫酸中和至pH＝7，经砂滤去除细小颗粒后通过两级超滤处理，截留相对分子量1000，浓缩倍数20倍，操作压力为0.3MPa。膜分离后得到浓缩液，颜色呈深红褐色，腐殖酸含量为42.7g/L，总有机碳(TOC)大于8％(重量比)，满足腐殖酸液体肥料对有机碳的含量要求，重金属含量为Cd≤0.01％，As≤0.002％，Pb≤0.002％，符合国家农业部《绿色食品肥料使用准则》。膜透过液透明、无色，COD为948mg/L，与污水处理厂进水混合后处理。
Claims (8)
1.一种利用有机污泥制作液态有机肥的方法，其特征在于，将超声破解污泥和氢氧化钠破解污泥结合，协同促进污泥有机质溶出，离心分离后得到浓缩污泥和上清液，依次经砂滤、二级超滤处理，得到含腐殖酸等大分子有机物的浓缩液和含低分子有机物的滤过液，滤过液进入污水处理厂前端处理，具体包括如下步骤：
(1)在有机污泥加入氢氧化钠搅拌，然后进行超声处理，利用超声和氢氧化钠的协同破解作用使污泥解体，有机质大量溶出，降低污泥中悬浮固体含量；
(2)处理后污泥采用离心浓缩机进行分离，获得浓缩污泥和含有大量有机物的上清液；
(3)浓缩污泥经用酸中和、稀释后采用常规污泥脱水工艺脱水；
(4)上清液再经酸中和、砂滤后，通过二级超滤分离工艺，提取上清液中的腐殖酸等大分子有机物制肥，透过液进入污水处理厂处理。
2.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于：所述步骤1破解有机污泥的含水率为98％，所用氢氧化钠浓度保持在1.2～2.0kg/m3，搅拌30分钟后用超声处理，超声频率20～40kHz，声能密度0.1～0.2W/cm3，处理时间5～10分钟。
3.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于：所述步骤2所采用离心机进行分离的分离因数为1000～3000转/分，在环境温度下处理时间5～10分钟，污泥中的大部分悬浮固体物质形成浓缩污泥，而大部分的有机质进入上清液，上清液腐殖酸浓度可以达到2000～4000mg/L。
4.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于：所述步骤3是将步骤2得到的浓缩污泥用硫酸或其它废酸进行中和后，采用常规的1.6g/L的FeCl3调理，真空过滤脱水，操作压力为0.3MPa，获得含水率70～80％的泥饼，有机质相对于原始污泥减少50％。
5.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于：所述步骤4是将步骤2得到的上清液加入到超滤系统中，离心后的上清液用硫酸中和至pH＝7，经砂滤去除细小颗粒后通过两级超滤处理，操作压力0.3MPa，截留相对分子量1000，浓缩倍数为10～20倍；在超滤系统中，上清液中腐殖酸等大分子有机物被分离、浓缩，腐殖酸最终含量在4～8wt％。
6.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于：所述污泥包括剩余活性污泥及其浓缩污泥、消化污泥等有机质含量较高的污泥。
7.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于：所述酸中和步骤放在离心分离步骤之后，防止重金属进入浓缩液。
8.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于：所述利用有机污泥生产液态有机肥的具体工艺为：
向含水率为98％，有机质含量为78％，pH为6.86污水处理厂产生的剩余浓缩污泥中投加氢氧化钠，使其浓度达到1.2kg/m3，搅拌30分钟，然后用声能密度为0.1W/cm3、20kHz的超声处理10分钟，处理后的污泥进入离心机，在分离因数1000的条件下分离，获得含水率92％的浓缩污泥和上清液，所述上清液化学需氧量(COD)为11864mg/L，腐殖酸含量为2136mg/L，再用硫酸中和至pH＝7，经砂滤去除细小颗粒后通过两级超滤处理，截留相对分子量1000，浓缩倍数20倍，操作压力为0.3MPa；所述浓缩污泥用硫酸中和至pH＝7，并稀释至含水率96％，然后采用1.6g/L的FeCl3调理，采用真空过滤脱水，获得含水率78％的泥饼。
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