CN102329060B - 利用凹凸棒黏土生物发酵技术处理城市污泥的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用凹凸棒黏土生物发酵技术处理城市污泥的生产工艺，其步骤为：在已脱水污泥的物料中，根据含水率的不同，凹凸棒黏土添加量为10％～20％，粉煤灰添加量为15％～20％，复合微生物菌发酵剂添加量为0.2％～0.5％，经发酵槽堆置发酵，发酵温度控制在40～70℃，发酵时间为5-7天；要适时对好氧堆肥中的物料通气，及时供给氧气，在发酵中激活有益菌群的同时进行生物除臭，根据物料堆内温度，将中温性和高温性的混合物料，经机械控制适时旋转滚动，不同阶段做功；后熟阶段曝气发酵与干燥造粒，生产出干化颗粒污泥；用凹凸棒黏土和复合微生物菌剂通过好氧发酵无害化处理城市污泥；具有原料成本低廉，生产工艺简单，效果好且不出现二次污染等优点。

Description

利用凹凸棒黏土生物发酵技术处理城市污泥的生产工艺

技术领域

本发明属于污泥处置与处理技术领域，特别涉及一种利用凹凸棒黏土生物发酵技术处理城市污泥的生产工艺。

背景技术

当前，随着现代工业的迅速发展，国家节能减排力度的加强以及国民环保意识的提高，城市污泥和工业污泥等各种污泥的产量与日俱增，污泥处置与处理已成为制约城市发展和城市卫生环保的顽疾。

城市污泥是生活污水污泥，工业废水污泥和给水污泥产生的副产品，具有产量大，成分及来源比较复杂，含水率高(可高达99％以上)等特点；污泥中除含有大量的有机物，丰富的氮、磷、钾等多种营养元素和有机可利用成分，还存在重金属铜、铬、鉮、汞、镉等，还有致病菌和寄生虫(卵)等有毒有害成分，容易腐化发臭，给城市的经济和可持续发展造成了巨大压力。

国内的污泥处置与处理存在较严重的问题，绝大多数的污水处理厂没有配备污泥处理设施，对占污水总量1％的城市污泥处理至今仍处于空白状态，污水处理产生的污泥一直未能得到合理的处置。大多未经预处理或经简单处理后就直接农用，90％都采取抛弃、掩埋或送垃圾场处理，有的甚至任意堆放或排放，这些处置方式不仅占用了宝贵的土地资源，而且对环境带来巨大危害；污泥散发的臭气污染严重，影响周围大气环境、河道及地下水源；病原菌对人体健康产生潜在威胁，重金属和有毒有害有机物还能污染地表水和地下水系统，对环境造成新的二次污染。

我国城市污水处理及污泥资源化利用起步较晚，污泥处置技术与发达国家相比较落后，到20世纪50～60年代，在西安、太原、鞍山、成都等城市的污水处理厂相继建设了污泥厌氧消化池，才取得了一些污泥处理的初步经验。目前国内常用的污泥稳定方法是厌氧消化、好氧消化和污泥堆肥也有部分被采用，并且污泥堆肥正处于不断研究阶段，而热解和化学稳定方法或者是由于技术的原因或者是经济能耗的原因而很少被采用。在我国对污泥处置以填埋为主，并有少量的堆肥和焚烧，污泥处理的最大难题是“初级污泥”含水率高，后期脱水难度大，费用高，污水处理厂经过浓缩和脱水处理后的污泥，含水率只能降到80％。由于污水处理厂排出的污泥基本上是一种“流体质”，且又富含油脂类的东西，水分蒸发和下渗都十分缓慢，自然风干的时间漫长，堆积发酵的效益极低；处理污泥所采用的填埋法，因污泥含水率高，在运输和填埋过程中容易变质发臭，加上含水率过高导致黏性大，无法与其它垃圾均匀混合，阻碍了填埋垃圾的生物发酵降解过程。在焚烧方面虽然富含有机质，但含水率太高的污泥必须得添加燃煤才能焚烧，费用大概在200元／吨，如果配套的烟气处理装置不完备，还极易造成空气污染。因此，无论是填埋、还是堆肥和焚烧，效果都不理想，无法普遍推广。

在全球资源紧张的大背景下，改变传统的污泥处理和利用方式，减少污泥的二次污染，发展污泥资源化利用技术，已成为中国乃至全世界环保界广泛关注的课题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提出一种利用凹凸棒黏土和复合微生物菌剂通过好氧发酵无害化处理城市污泥的生产工艺；具有原料成本低廉，生产工艺简单，效果好且不出现二次污染等优点。

实现本发明目的的解决技术方案是：利用凹凸棒黏土生物发酵技术处理城市污泥的生产工艺，其工艺过程包括如下步骤：

a.脱水污泥：将经过污泥脱水设备和脱水剂进行深度脱水至含水率在60％或70％，达到污泥的资源化利用的要求，作为物料采用；

b.混合堆置：在已脱水的物料中，添加入凹凸棒黏土的重量百分比为10％～20％，添加粉煤灰的重量百分比为15％～20％，然后混合堆置；

c.好氧发酵槽：将混合堆置物，输送入好氧发酵槽，将复合微生物菌剂重量百分比为0.2％～0.5％，投入好氧发酵槽内堆置发酵；发酵温度控制在40～70℃，发酵时间为5—7天；要适时对好氧堆肥中的物料进行通气，及时供给氧气，在有氧存在的条件下，利用好氧微生物将营养成分分解为二氧化碳和水，放出热量使堆温上升，在发酵过程中激活有益菌群的同时进行生物除臭；根据物料堆内部温度，将中温性和高温性的微生物菌混合返料，经机械控制适时旋转滚动，在不同阶段做功；

d.滚筒干燥造粒：后熟阶段曝气发酵的产品，用造粒机造粒，粒度控制在1～5mm为宜，再送入滚筒烘干机烘干，温度控制在120～150℃，含水量≤10％，制备出干化颗粒污泥；

e.滚筒筛分、计量包装：对所制备的干化颗粒污泥进行滚筒筛分后，即可计量包装为成品。

本发明相对于现有技术，其显著效果是：

(1)、本发明对已脱水污泥的物料，通过投加凹凸棒黏土和复合微生物菌剂经过好氧发酵无害化处理的技术，实现了对污泥多方面资源化的利用；

(2)、本发明通过混合堆置和好氧发酵的技术处理使污泥稳定化，避免产生二次污染；

(3)、本发明通过发酵槽堆置发酵的技术，是在有氧存在的条件下，利用好氧微生物产生的酶将物料分解为溶解性有机质，部分溶解性有机物被转化为营养物质，促进物料中可被生物降解的有机质向稳定的腐殖质(腐殖酸、氨基酸等)转化。将废弃的污泥制备成干化颗粒污泥，实现了污泥的无害化和资源化；

(4)、本发明所采用的技术使好氧微生物菌首先分解易腐质，并吸取一部分有机物的碳／氮营养成分，用于发酵菌自身繁殖，营养成分被分解为二氧化碳和水，放出热量使堆温上升。有机质进行更快速的分解，形成腐殖质，做到了污泥的资源化，既解决了城市污泥排放带来的环境污染问题，又为污泥的资源化利用创造了条件，具有创新性。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述

实施例1

一种利用凹凸棒黏土生物发酵技术处理城市污泥的生产工艺，其生产工艺为如下步骤：

1、将经过污泥脱水设备和脱水剂进行深度脱水至含水率在60％左右，达到污泥的资源化利用的要求，作为物料采用；

2、在已脱水的物料中，添加入凹凸棒黏土的重量百分比为10％，添加粉煤灰的重量百分比为15％，然后混合堆置；

3、将混合堆置物，输送入好氧发酵槽，将复合微生物菌剂重量百分比为0.2％，投入好氧发酵槽内堆置发酵；发酵温度控制在50℃，发酵时间为5天；要适时对好氧堆肥中的物料进行通气，及时供给氧气，在有氧存在的条件下，利用好氧微生物将营养成分分解为二氧化碳和水，放出热量使堆温上升，在发酵过程中激活有益菌群的同时进行生物除臭；根据物料堆内部温度，将中温性和高温性的微生物菌混合返料，经机械控制适时旋转滚动，在不同阶段做功；

4、后熟阶段曝气发酵的产品，用圆盘造粒机进行造粒，粒度控制在4mm为宜，并输送到滚筒烘干机进行烘干，烘干温度控制在120℃，含水量≤10％，生产出干化颗粒污泥；

5、对所生产的干化颗粒污泥进行滚筒筛分后，计量包装为成品。

实施例2

一种利用凹凸棒黏土生物发酵技术处理城市污泥的生产工艺，其生产工艺为如下步骤：

1、将经过污泥脱水设备和脱水剂进行深度脱水至含水率在70％左右，达到污泥的减量化资源化利用的要求，作为物料采用；

2、在已脱水的物料中，添加入凹凸棒黏土的重量百分比为15％，添加粉煤灰的重量百分比为20％，然后混合堆置；

3、将混合堆置物，输送入好氧发酵槽，将复合微生物菌剂重量百分比为0.5％，投入好氧发酵槽内堆置发酵；发酵温度控制在60℃，发酵时间为6天；要适时对好氧堆肥中的物料进行通气，及时供给氧气，在有氧存在的条件下，利用好氧微生物将营养成分分解为二氧化碳和水，放出热量使堆温上升，在发酵过程中激活有益菌群的同时进行生物除臭；根据物料堆内部温度，将中温性和高温性的微生物菌混合返料，经机械控制适时旋转滚动，在不同阶段做功；

4、后熟阶段曝气发酵的产品，用圆盘造粒机进行造粒，粒度控制在5mm为宜，并输送到滚筒烘干机进行烘干，烘干温度控制在150℃，含水量≤10％，生产出干化颗粒污泥；

5、对所生产的干化颗粒污泥进行滚筒筛分后，计量包装为成品。

本发明在专利技术中，发酵槽堆置发酵是在有氧存在的条件下，利用好氧微生物产生的酶将物料分解为溶解性有机质，溶解性有机质可以渗入微生物细胞内，微生物通过新陈代谢把一部分溶解性有机质氧化为简单的无机物，为微生物的生命活动提供能量，其余溶解性有机物被转化为营养物质，形成新的细胞体，使微生物不断增殖，从而促进物料中可被生物降解的有机质向稳定的腐殖质(腐殖酸、氨基酸等)转化。腐殖质不再具有腐败性。从理论上讲，一次发酵的生化反应主要有葡萄糖在真菌、兼性真菌作用下的分解；淀粉在糖化酶的作用下的水解；纤维素在纤维素酶的作用下逐渐水解为葡萄糖；蛋白质在蛋白酶和肽酶的作用下降解为氨基酸等；脂肪在甘油酯水解酶的作用下水解成脂肪酸和甘油，脂肪酸经过β碳原子的氧化而降解；木质素是苯基类丙烷的复杂聚合物，它也能被真菌和放线菌所降解。

在堆置发酵初始阶段由于物料自身含氧基本可以满足数量尚少的微生物菌需要。大约24小时左右，菌种成对数增殖，好氧微生物菌首先分解易腐质，并吸取一部分有机物的碳／氮营养成分，用于发酵菌自身繁殖，营养成分被分解为二氧化碳和水，放出热量使堆温上升。当温度处于25—45摄氏度时，中温菌微生物比较活跃；随着堆温不断升高，当温度处于45—65摄氏度时，高温微生物如嗜热菌、放线菌等逐渐占据主导地位，中温微生物受到抑制甚至死亡，有机质进行更快速的分解，使堆温迅速上升到60—70摄氏度或更高温度，这时除易腐有机质继续分解外，部分纤维素和木质素也逐渐被分解，腐殖质开始形成。

Claims (1)

1.一种利用凹凸棒黏土生物发酵技术处理城市污泥的生产工艺，其特征在于：该工艺过程包括如下步骤：

a.脱水污泥：将经过污泥脱水设备和脱水剂进行深度脱水至含水率在60％或70％，达到污泥的资源化利用的要求，作为物料采用；

b.混合堆置：在已脱水的物料中，添加入凹凸棒黏土的重量百分比为10％～20％，添加粉煤灰的重量百分比为15％～20％，然后混合堆置；

c.好氧发酵槽：将混合堆置物，输送入好氧发酵槽，将复合微生物菌剂重量百分比为0.2％～0.5％，投入好氧发酵槽内堆置发酵；发酵温度控制在40～70℃，发酵时间为5-7天；要适时对好氧堆肥中的物料进行通气，及时供给氧气，在有氧存在的条件下，利用好氧微生物将营养成分分解为二氧化碳和水，放出热量使堆温上升，在发酵过程中激活有益菌群的同时进行生物除臭；根据物料堆内部温度，将中温性和高温性的微生物菌混合返料，经机械控制适时旋转滚动，在不同阶段做功；

d.滚筒干燥造粒：后熟阶段曝气发酵的产品，用造粒机造粒，粒度控制在1～5mm，再送入滚筒烘干机烘干，温度控制在120～150℃，含水量≤10％，制备出干化颗粒污泥；

e.滚筒筛分、计量包装：对所制备的干化颗粒污泥进行滚筒筛分后，即可计量包装为成品。

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