CN102093137A - 剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法及处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法及处理系统，处理步骤如下步骤一，将固液废弃物、畜禽养殖粪便、干掺料按质量比8:1:1～7:1:2进行混合；步骤二，热辐射富氧发酵，发酵温度为50～70℃之间，发酵时间为7～10天，直至物料的含水率降到30%以下；步骤三，混配包装。本发明将城市污水厂剩余污泥经过热辐射富氧发酵，降低发酵过程中的电力消耗，缩短发酵周期，减少占地面积和运行成本，解决了剩余污泥发酵过程中的二次污染问题，适用于城镇污水处理厂产生的污泥、生活垃圾分选后的筛下物养殖业粪便、种植业及园林固废等剩余污泥的处理。

Description

剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法及处理系统
技术领域
本发明属于节能环保技术领域, 具体涉及一种城市污泥的处理方法及处理系统。
背景技术
城市污泥的处置途径很多，因国家情况的不同而有很大差异，目前国内外常用的对污泥的处置方法有：卫生填埋、土地直接利用、焚烧、热干化和石灰投加处理、堆肥等。
1、污泥的卫生填埋
这种处置方法简单、易行、成本低，污泥不需高度脱水，适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境；填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会燃烧甚至爆炸。
2、污泥的直接土地利用
污泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，曾被认为是最有发展潜力的一种处置方式，但由于污泥含水率很高，已腐烂发臭，且含有病原菌及毒性有机物，它们有可能成为一种环境安全的隐患，因此污泥直接土地利用已经逐渐被新的处理技术取代。
3、污泥的焚烧
湿污泥干化后再直接焚烧应用的较为普遍，没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难，而且在能耗上也是极不经济的。以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积；但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高。
4、水热干化污泥处理技术
水热干化污泥处理技术就是在污泥浓缩后，通过水热干化破碎污泥中的细胞质，提高污泥的脱水性能，灭菌并分解有机物，并可以回收生物质能，同时又大大降低了运行成本和处理能耗。水热干化污泥处理组合技术通过机械浓缩、水热反应、二次浓缩、脱水、冷—热泥换热、焚烧等技术的组合，实现系统的优化，从而进一步提高系统整体的处理效率，降低污泥中有害物质的含量，减轻后续脱水处理的水负荷，降低水热处理的能耗，提高脱水泥饼的热值。但其缺点在于处理设施投资大，若无外界多余的热源，处理成本将会很高。
5、石灰投加技术
脱水后的污泥进入料斗，料斗中加入石灰和氨基璜酸。污泥、生石灰和氨基璜酸在料斗中搅拌后，由双螺旋进料机推入柱塞泵进料口，通过柱塞泵送入反应器，在70℃下停留30 min，反应后的污泥泵送至料仓，密封容器中产生的气体经洗涤塔处理后排放。该工艺的特点：
pH>12，延续时间长，杀菌彻底；高pH使大部分金属离子沉淀，降低了其可溶性和活跃程度；污泥的含固率可提高至30％；但其操作运行较为复杂，设施投资大，处理费用较高。
6、污泥堆肥技术
污泥堆肥是指在人工控制下，在一定的水分、C/N和通风条件下通过微生物的发酵作用，将废弃有机物转变为肥料的过程。通过堆肥化过程，有机物由不稳定状态转变为稳定的腐殖质物质，其堆肥产品不含病原菌，不含杂草种子，而且无臭无蝇，可以安全处理和保存，是一种良好的土壤改良剂和有机肥料。
发明内容
本发明的目的是提供一种剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法及处理系统及处理方法，要解决现有城市污泥处理成本高、二次污染严重的技术难题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
这种剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法，处理步骤如下：
步骤一，将固液废弃物、畜禽养殖粪便、干掺料按质量比8:1:1～7:1:2混合均匀形成混合物料；
步骤二，热辐射富氧发酵，将混合物料运至处理车间的发酵槽内，用太阳能做为发酵升温的外供热源，并向发酵物料堆充入含氧量>40%的混配气体使物料快速升温进行充分好氧发酵腐熟，在物料发酵过程中通过动力机械搅拌使物料始终处于富氧状态，发酵温度保持在50～70℃之间，发酵时间为7～10天，直至物料的含水率降到30%以下；
步骤三，与其他营养素添加剂混配、造粒、包装，配制成针对不同用途的特征有机肥。
所述干掺料是粉碎后的粘土、农业废弃物和园林废弃物的混合物，其混合质量比为：5～8:1:5～10。
所述步骤二中通过强制沟槽式送风系统和管式引风系统，使发酵物料堆处于流动的气流中进行气体交换，所置换出的废气送至除臭系统。
所述步骤二中混合物料在发酵槽内的铺放厚度为60～100cm。
所述步骤二后的部分发酵物重新进行步骤一至步骤三。
这种剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理系统，包括顺序设置的四向搅拌混料装置、容纳发酵物料堆的发酵槽和混合机械、包装机械，所述发酵槽位于太阳能板热辐射区域内，区域内安装有供空气和水蒸气流通的通道，所述发酵槽的两侧设置有轨道，轨道上安装有物料翻抛机。
所述发酵物料堆的底部、太阳能热辐射区域的地面设有曝气管路系统，所述曝气管路系统内设有可从底部向发酵物料堆曝气充气、并将发酵物料堆内的臭气吹出的曝气管，曝气管上分布有曝气孔，曝气管的周围填有鹅卵石，曝气管沟的底部和顶部鹅卵石上各铺有一层过滤吸附层；
在距离发酵物料堆的上空0.8～1米处置有将臭气吹至发酵物料堆两端，同时喷洒除臭液去除发酵物料堆部分臭气的高压除臭喷雾机，高压除臭喷雾机的喷口朝向发酵物料堆；
在发酵物料上方1~1.5米处设置臭气吸风风管，吸风风管上分布有吸风孔，吸风风管的出风端与治理臭气的喷淋除臭塔的进气口连通。
所述曝气管沟沿发酵物料堆长向设有一道或并列两至三道。
所述曝气孔分布于曝气管两侧壁向斜下方45度处，曝气孔的间距为5～10cm。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明将污水污泥与秸秆、干掺料等按配方比例进行混合；利用太阳能系统，可提高室温保证冬季正常发酵，加速发酵速度；同时对物料进行充氧，使其发酵过程在富氧条件下进行，物料中的大分子有机质逐步得到降解，减少臭气的产生，并使物料的含水率降低到30%以下；在发酵过程中，50~70℃的高温可杀灭各种有害菌和虫卵，达到了无害化和减量化的目的。本发明的太阳能热辐射区域屋顶为阳光板轻钢结构，可保证光线可直接照射到料堆上，利用太阳能的热辐射作用，促进物料快速升温发酵，完成剩余污泥资源化、无害化和减量化。发酵后的物料经过破碎设备粉碎至粒度为8毫米以下，最终形成的有机肥符合国家行业标准，可用于园林绿化、改良沙荒地等。
本发明的优点如下：
1、传统的堆肥或其他好氧发酵工艺技术方法发酵周期长，一般在10~30天以上。采用热辐射富氧发酵技术可缩短发酵周期，减少占地面积和运行成本，解决了好氧发酵中局部厌氧产生的恶臭等二次污染问题。
2、热辐射富氧发酵技术采用循环混配富氧气流加机械搅拌方式，增加了发酵过程的氧含量。
3、传统好氧发酵堆肥等工艺技术受环境温度影响制约，或冬季无法使用，或需外供热源加大了能耗。而本发明利用太阳能系统保证低温条件下的正常运行。
4、本技术与传统或常规机械堆肥或机械生物干燥等工艺相比降低了能耗。
本发明是基于污泥堆肥技术利用太阳能来降低发酵过程中电耗，同时采用富氧技术提高物料好氧发酵的腐熟率,缩短发酵周期,降低生产成本,在占地面积不变的前提下扩大处理的规模。
本发明适用于城镇污水处理厂产生的污泥、生活垃圾分选后的筛下物养殖业粪便、种植业及园林固废等剩余污泥的处理。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的工艺流程图。
图2是太阳能热辐射区域的结构示意图（带物料翻抛机）。
图3是太阳能热辐射区域的结构示意图（带曝气管沟）。
图4是曝气孔在曝气管上的分布图。
图5是吸风风管的平面布置图。
附图标记：1－发酵槽、2-物料翻抛机、3－镶有透光板的轻钢结构屋顶、4－墙体、5－透光板、6-太阳能热辐射区域、7-发酵物料堆、8－曝气管沟、9－曝气管、10－曝气孔、11－鹅卵石、12－过滤吸附层、13－吸风风管、14－吸风孔、15－风机、16－高压除臭喷雾机、17-轨道。
具体实施方式　  
实施例一，参见图1所示，处理某城镇污水处理厂产生的剩余污泥，其含水量为85～88%，pH为7.3，有机物含量大于65%。
这种污水处理厂剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法，其特征在于步骤如下：
步骤一，将固液废弃物、畜禽养殖粪便、干掺料按质量比7:1:2进行混合；
步骤二，热辐射富氧发酵，将混合物料运至太阳能热辐射区域的发酵槽1内，通过太阳能板或阳光板做为发酵升温的外供热源，并向发酵物料堆7充入含氧量>40%的混配气体使物料快速升温进行充分好氧发酵腐熟，在物料发酵过程中通过动力机械搅拌使物料始终处于富氧状态，发酵温度为55℃，发酵时间为10天，直至物料的含水率降到20%；
步骤三，破碎、打包，将经发酵后的物料粉碎至粒度为8毫米以下的有机肥。
 发酵后制成的有机肥符合国家农业部《有机肥料》标准，总养分>4.0%，大肠菌群值0.111g/个。
所述固液废弃物可以是城镇污水处理厂产生的剩余污泥或城镇生活垃圾经过分选产生的筛下物或二者的混合物。
所述干掺料是粉碎后的粘土、农业废弃物和园林废弃物的混合物，其混合质量比为：5～8:1:5～10。干掺料除上述几种材料外还可以采用秸秆、稻草、稻壳、棉壳、泥炭、干粪便、纸类垃圾、麦饭石粉、硅藻土粉、火山岩粉、珍珠岩粉、沸石粉、坡缕石粉、海泡石粉、硅灰石粉、蛇纹石粉和蛭石中的一种或一种以上的混合物。
实施例二，参见图1所示，处理城镇生活垃圾经过分选产生的筛下物，含水率为80～85%，这种污水处理厂剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法，步骤如下：
步骤一，将将固液废弃物、畜禽养殖粪便、干掺料按质量比8:1:1进行混合；
步骤二，热辐射富氧发酵，将混合物料运至太阳能热辐射区域的发酵槽1内，用太阳能做为发酵升温的外供热源，并向发酵物料堆充入含氧量>40%的混配气体使物料快速升温进行充分好氧发酵腐熟，在物料发酵过程中通过动力机械搅拌使物料始终处于富氧状态，发酵温度为60℃，发酵时间为10天，直至物料的含水率降到18%；
步骤三，破碎、打包，将经发酵后的物料粉碎至粒径8毫米以下的有机肥。
 参见图2所示，这种剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理系统，包括顺序设置的混料装置、容纳发酵物料堆7的发酵槽1和破碎、包装机械，所述发酵槽1位于太阳能热辐射区域6内，太阳能热辐射区域6的顶部为镶有透光板的轻钢结构屋顶3，太阳能热辐射区域的墙体4上安装透光板5和供空气和水蒸气流通的通道，所述发酵槽1的两侧横跨设置有轨道17，轨道上安装有物料翻抛机2。
参见图3-5所示，热辐射富氧发酵时，也可在发酵物料堆7的底部、太阳能热辐射区域6的地面挖有曝气管沟8，所述曝气管沟8内设有可从底部向发酵物料堆曝气吹氧、并将发酵物料堆内的臭气吹出的曝气管9，曝气管9上分布有曝气孔10，曝气管9的周围填有鹅卵石11，曝气管沟8的底部和顶部鹅卵石上各铺有一层过滤吸附层12； 
在距离发酵物料堆7的上空0.8～1米处置有将臭气吹至发酵物料堆两端，同时喷洒除臭液去除发酵物料堆部分臭气的高压除臭喷雾机16，高压除臭喷雾机16的喷口朝向发酵物料堆7；
在发酵物料堆两端的镶有透光板的轻钢结构屋顶3下方悬置有可将发酵物料堆产生的臭气抽至室外的吸风风管13，吸风风管上分布有吸风孔14，吸风风管13的出风端与治理臭气的喷淋除臭塔的进气口连通。
参见图4所示，所述曝气孔10分布于曝气管9两侧壁向斜下方45度处，曝气孔10的间距为5～10cm。

Claims (9)

1.一种剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法，其特征在于处理步骤如下：
步骤一，将固液废弃物、畜禽养殖粪便、干掺料按质量比8:1:1～7:1:2混合均匀形成混合物料；
步骤二，热辐射富氧发酵，将混合物料运至处理车间的发酵槽（1）内，用太阳能做为发酵升温的外供热源，并向发酵物料堆（7）充入含氧量>40%的混配气体使物料快速升温进行充分好氧发酵腐熟，在物料发酵过程中通过动力机械搅拌使物料始终处于富氧状态，发酵温度保持在50～70℃之间，发酵时间为7～10天，直至物料的含水率降到30%以下；
步骤三，与其他营养素添加剂混配、造粒、包装，配制成针对不同用途的特征有机肥。
2.根据权利要求1所述的剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法，其特征在于：所述干掺料是粉碎后的粘土、农业废弃物和园林废弃物的混合物，其混合质量比为：5～8:1:5～10。
3.根据权利要求1或2所述的剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法，其特征在于：所述步骤二中通过强制沟槽式送风系统和管式引风系统，使发酵物料堆（7）处于流动的气流中进行气体交换，所置换出的废气送至除臭系统。
4.根据权利要求1或2所述的剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法，其特征在于：所述步骤二中混合物料在发酵槽内的铺放厚度为60～100cm。
5.根据权利要求1或2所述的剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理方法，其特征在于：所述步骤二后的部分发酵物重新进行步骤一至步骤三。
6.一种剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理系统，其特征在于：包括顺序设置的四向搅拌混料装置、容纳发酵物料堆（7）的发酵槽（1）和混合机械、包装机械，所述发酵槽（1）位于太阳能板热辐射区域（6）内，区域内安装有供空气和水蒸气流通的通道，所述发酵槽（1）的两侧设置有轨道（17），轨道上安装有物料翻抛机（2）。
7.根据权利要求6所述的剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理系统，其特征在于：所述发酵物料堆（7）的底部、太阳能热辐射区域（6）的地面设有曝气管路系统（8），所述曝气管路系统（8）内设有可从底部向发酵物料堆曝气充气、并将发酵物料堆内的臭气吹出的曝气管（9），曝气管（9）上分布有曝气孔（10），曝气管（9）的周围填有鹅卵石（11），曝气管沟（8）的底部和顶部鹅卵石上各铺有一层过滤吸附层（12）； 
在距离发酵物料堆（7）的上空0.8～1米处置有将臭气吹至发酵物料堆两端，同时喷洒除臭液去除发酵物料堆部分臭气的高压除臭喷雾机（16），高压除臭喷雾机（16）的喷口朝向发酵物料堆（7）；
在发酵物料上方1~1.5米处设置臭气吸风风管（13），吸风风管上分布有吸风孔（14），吸风风管（13）的出风端与治理臭气的喷淋除臭塔的进气口连通。
8.根据权利要求7所述的剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理系统，其特征在于：所述曝气管沟（8）沿发酵物料堆长向设有一道或并列两至三道。
9.根据权利要求7所述的剩余污泥太阳能热辐射富氧发酵处理系统，其特征在于：所述曝气孔（10）分布于曝气管（9）两侧壁向斜下方45度处，曝气孔（10）的间距为5～10cm。
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