CN102649647B

CN102649647B - 一种利用不同类型污泥联合快速堆肥的方法

Info

Publication number: CN102649647B
Application number: CN2011100431757A
Authority: CN
Inventors: 滕洪辉; 张轶; 任百祥; 徐占林; 石淑云
Original assignee: Jilin Normal University
Current assignee: Jilin Normal University
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: CN102649647A

Abstract

本发明涉及一种利用多种污泥联合好氧堆肥的新方法，该方法是通过混合配料、好氧发酵、卸料贮存三个主要工艺步骤实现的。该方法采用城市污水处理厂污泥、啤酒企业废水处理厂污泥和糠醛企业排放糠醛渣联合进行好氧堆肥，特别是利用不同污泥组成特点和酸性糠醛渣来调节初始堆肥参数，具有降低生态环境风险、提高堆肥产品的养分、降低了堆肥成本、不用添加额外的微生物菌群既可以实现快速堆肥等优点。

Description

一种利用不同类型污泥联合快速堆肥的方法

技术领域

本发明涉及一种利用多种污泥联合好氧堆肥的新方法，具体涉及到采用城市污水处理厂污泥、啤酒企业废水处理厂污泥和糠醛企业排放糠醛渣联合进行好氧堆肥的新方法，特别是利用不同污泥组成特点和酸性糠醛渣来调节初始堆肥参数，以及准确调控堆肥参数的新工艺。

背景技术

随着各级政府部门及民众环境保护意识的增强，生活污水处理率不断提高，目前，80%左右的城镇建设了污水处理厂，这些污水处理厂大部分是采用生物法进行污水处理，生物法虽然工艺简单运行费用低，但其产生的污泥量大，超过1000万吨/每年，已经成为困扰污水处理行业的一大难题。在一些食品生产企业也面临这样的难题。例如，我国是啤酒生产和消费大国，每年生产3500多万吨啤酒，啤酒生产过程中产生的污水为高浓度有机废水，一般采用厌氧生物方法处理，每年产生的污泥量达到30万吨以上，大量啤酒污泥如果得不到有效的处理处置，将会对环境和生态构成严重威胁。由于啤酒污水中含有的有害物质较少，该类污泥很少能检测出重金属，而且含有硼、钼等农作物生长必须的微量元素，具有较大的土地利用价值。但现阶段，填埋、焚烧和堆肥后土地利用三种主要污泥处置方式中，我国众多地区还是采用填埋的方式，填埋可能污染地下水，带来极大的环境风险，而且大大缩短了填埋场使用年限，未来将逐步被淘汰；焚烧虽然减量化效果明显，但投资费用大，空气污染严重；堆肥后土地利用方式既可以减少污泥带来的二次环境污染，同时可以实现资源化利用，是被寄予厚望的一种污泥处置方式。堆肥化利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物有控制地促进固废中可生物降解的有机物向稳定的类腐殖质生化转化的微生物学过程,在一定碳氮比、温度、湿度和pH 值条件下, 使有机物发生生物化学降解, 形成一种类似腐殖质土壤的物质。堆肥化过程有好氧堆肥和厌氧堆肥两种, 目前污泥堆肥化基本上采用的是好氧堆肥。污泥好氧堆肥效果受到碳氮比、pH值、含水率、温度、氧浓度等因素的显著影响。大部分现有的好氧堆肥方法为了控制适宜的碳氮比、改善通氧条件、调节水分,需要加入秸秆、木屑等调理剂，有些技术甚至还要添加一些微生物菌群来提高堆肥效率，这些都增加了额外的工序和投资，使堆肥物料前处理复杂化。在实际的堆肥过程中，pH对微生物菌群活性有重要影响，但现有方法并没有提出对pH进行调控，而且，氧浓度等重要参数仅是依靠通风量来控制，缺乏准确的调控措施，不利于快速好氧堆肥，导致堆肥周期较长，影响堆肥效率。因此，针对现有污泥堆肥工艺存在的诸多问题，急需提出新的方案来推动污泥堆肥化。

发明内容

本发明的目的是提供一种多类型污泥联合快速堆肥工艺，由单一种类污泥进行堆肥转变为多种类污泥联合进行堆肥，并通过添加糠醛工业产生的酸性废物糠醛渣来调控pH参数，减少氮元素的损失，增加堆肥产品的可利用价值，同时引入氧浓度监控技术、温度监控技术、水分测试技术，准确掌握和调控堆肥过程参数，实现快速堆肥。而且，本工艺通过调配城市污泥、啤酒污泥和糠醛渣的配比，pH、碳氮比等参数即可达到堆肥的要求，不需要添加微生物菌剂和木屑等调理剂，有效降低堆肥成本。

为了实现上述目的，本发明提供的多种类污泥联合快速堆肥工艺主要包括以下步骤：

不同种类污泥混合配料

根据城市污水处理厂污泥基本性质，啤酒厂污水处理污泥基本性质，以及糠醛渣的基本性质，三种堆肥物料按照一定的比例进行混合，采用机械搅拌的方式或人工攒堆的方式进行混合，混合后的物料pH为6.0-7.5，C/N为25：1—35：1，含水量在60-70%。具体方法为：首先调节含水量，不同种类的污泥经过自然风干，含水量由90%减少到60-70%；其次调节pH，城市污泥与啤酒污泥的pH都在8.5-9.0之间，糠醛渣pH<1.0，污泥与糠醛渣按照质量比40-50:1进行混合，混合后的污泥pH为6.0-7.5；然后调节C/N，啤酒污泥C/N为51-56：1，城市污泥C/N为5-8：1，城市污泥与啤酒污泥按照2-3：1进行混合，考虑到糠醛渣的C/N为80:1，混合后物料的C/N为25-35:1。

好氧发酵

上述混合后的物料装入发酵槽，在槽内设置3-5个监测点用于氧浓度、温度、pH和含水量监控，在发酵槽体内均匀分布通风管4根，当氧浓度降低时，利用鼓风机通空气保持槽内氧浓度>10%。在槽上部设置若干个喷淋头，并有一个高位水槽，内装糠醛渣浸提液，用于调节堆体含水量和pH，在好氧堆肥前阶段，使堆体保持45-60%含水量，pH为6.0-7.5，好氧堆肥后期使堆体保持25-30%含水量，pH为6.5-7.5。从第五天开始每天测定一次腐熟度，物料在发酵槽内经过10-15天好氧发酵，达到腐熟。上述发酵槽为半地下构筑物，地下0.3米，地上1.2米，由砖及水泥堆砌成，长3米，宽1.5米，高1.5米，距底部0.3米安装一个带有4个孔的隔板，每个孔接入一根布气管，为防止布气管被污泥堵塞，外面包裹一层无纺布，鼓风机通过该布气管为堆体提供氧气。具体方法为：将物料装入发酵槽后，每隔3-5小时记录一次氧浓度、温度，每隔12小时测量一次pH和含水量，当氧浓度低于10%，即开启鼓风机为堆体供氧，氧浓度接近20%后停止，当堆体温度大于75℃时，开启鼓风机通风，温度<60℃停止通风。在4-7天期间，pH会升高到8-9，含水量下降到35-45%，此时开启高位水槽阀门，通过喷淋方式降低pH到6-7.5，含水量相应增加到50-55%。在5-10天期间，通过鼓风机重点控制温度和氧浓度，使其保持在前述的范围内；在10-15天期间，不用再调控各种参数，让堆体自然腐熟。腐熟度测试方法为耗氧速率法、种子发芽率法和淀粉测试法，在整个堆肥周期，通过测量的氧量随时间变化值计算耗氧速率，第五天后，在3-5个采样点取混合样测试种子发芽率和测试淀粉含量，三个指标在10-15天后均会达到腐熟要求标准。

卸料贮存

上述得到的腐熟物料，含水量为13-20%，各项指标达到国家污泥堆肥农业标准要求，可直接装袋存贮于阴凉干燥处待用。另外，该腐熟物料的有机质含量在53-65%之间，氮磷钾总养分（N+P₂O₅+K₂O，以干基计）含量为12.7-13.5%，可以作为生产有机无机复混肥的有机质原料，也符合有机肥料农业部标准（NY525-2002）和接近国家有机无机复混肥料（GB18877-2002）的相关要求，可直接作为有机肥料使用，或添加少量无机肥即可生产出有机无机复混肥。

利用本发明进行污泥堆肥化生产具有如下优点：

1、本工艺利用不同污泥的组成特性，合理配比优化堆肥条件，降低生态环境风险。城市污泥均含有一定量的重金属，大量病原菌等有害物质，C/N高，限制了污泥堆肥化土地利用；啤酒企业排放的污水相比城市污水处理厂原水成分较简单，产生的啤酒污泥有害物质含量少，几乎检测不出重金属，C/N低，二者混合堆肥化，C/N趋向合理，并可以降低堆肥产品土地利用中重金属等有害物质带来的生态环境风险。

2、本工艺利用糠醛企业产生的废弃物糠醛渣及浸提液来调节堆肥物料的pH，在堆肥初期和堆肥过程中保持堆体的弱酸性到中性环境，该环境有利于耗氧菌群的生命活动，加快堆肥腐熟进程，并且能够限制氮元素的挥发损失，提高堆肥产品的养分。

3、添加的糠醛渣不仅可以调控堆肥物料的pH，也可以代替

木屑、秸秆等调理剂和膨松剂，调控C/N，保证通气效果。此外，利用免费的糠醛渣代替木屑和秸秆等，还免去了木屑、秸秆的采购费用和加工工序及加工费用，进一步简化工序和降低了堆肥成本。

4、在堆体中设置若干个氧浓度、温度等参数的监测点，可以实时掌握堆肥参数变化信息，并通过准确的调控措施，使堆肥过程始终处于最佳堆肥状态，不用添加额外的微生物菌群既可以实现快速堆肥。

5、本工艺堆肥化产品，氮、磷、钾等养分损失小，有机质含量达到53-65%，总养分含量为12.7-13.5%，可以作为生产有机无机复混肥的有机质原料，也符合农业部有机肥料标准（NY525-2002）和接近国家有机无机复混肥料标准（GB18877-2002）的相关要求，可直接作为有机肥料使用，添加少量无机肥即可生产出有机无机复混肥。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明要求保护的范围不仅仅局限于实施例中说明的范围。

实施例1

根据对某城市污水处理厂的脱水污泥、某啤酒企业污水厂脱水污泥、某糠醛厂糠醛渣基本性质的分析结果，先将两种污泥摊

平自然风干5天，然后取城市污水处理污泥2吨与50公斤糠醛渣翻堆混合均匀，取啤酒厂污水污泥1吨与25公斤糠醛渣翻堆混合均匀，再将添加糠醛渣的两种污泥翻堆混合均匀，得到调配好待堆肥的污泥混合物料。分析该污泥混合物料的基本性质为：含水量68%，pH为6.3；C/N为33：1，总氮（N，以干基计）含量为4.5%，总磷（P₂O₅，以干基计）含量为6.8%，总钾（K₂O，以干基计）含量为3.5%。将该污泥混合物料装入发酵槽中，在发酵槽的对角线上等间隔设置3个监测点，每隔5小时记录一次氧浓度、温度，每隔12小时测量一次pH和含水量，当氧浓度低于10%，即开启鼓风机为堆体供氧，氧浓度接近20%后停止，当堆体温度大于75℃时，开启鼓风机通风，温度小于60℃停止通风，当pH升高到8以上，含水量下降到45%时，开启高位水槽阀门，通过喷淋方式将糠醛渣浸提液喷淋堆体（浸提液为自来水与糠醛渣按照质量比50：1得到的水溶液），pH小于7即停止。在10天后不用再调控各种参数，让堆体自然腐熟。第13天测定的耗氧速率曲线、种子发芽率和淀粉测试法三个指标表明，堆肥达到腐熟要求。测试该腐熟污泥的基本性质为：含水量18%，pH为6.6；总养分（N，P₂O₅，K₂O，以干基计）含量为13.5%，重金属及卫生指标均达到农业部有机肥料标准（NY525-2002）。该腐熟污泥中添加尿素和氯化钾各50公斤，过磷酸钙30公斤，经过烘干造粒即可生产出有机无机复混肥料，该肥料符合国家有机无机复混肥料标准（GB18877-2002）的相关要求。

实施例2

根据对某城市污水处理厂的脱水污泥、某啤酒企业污水厂脱水污泥、某糠醛厂糠醛渣基本性质的分析结果，先将两种污泥摊平自然风干5天，然后取城市污水处理污泥3吨与60公斤糠醛渣翻堆混合均匀，取啤酒厂污水污泥1吨与25公斤糠醛渣翻堆混合均匀，再将添加糠醛渣的两种污泥翻堆混合均匀，得到调配好待堆肥的污泥混合物料。分析该污泥混合物料的基本性质为：含水量63%，pH为6.8；C/N为32：1，总氮（N，以干基计）含量为4.2%，总磷（P₂O₅，以干基计）含量为5.8%，总钾（K₂O，以干基计）含量为2.5%。将该污泥混合物料装入发酵槽中，在发酵槽的对角线上等间隔设置3个监测点，每隔5小时记录一次氧浓度、温度，每隔12小时测量一次pH和含水量，当氧浓度低于10%，即开启鼓风机为堆体供氧，氧浓度接近20%后停止，当堆体温度大于75℃时，开启鼓风机通风，温度小于60℃停止通风，当pH达到8以上，含水量下降到40%时，开启高位水槽阀门，通过喷淋方式将糠醛渣浸提液喷淋堆体（浸提液为自来水与糠醛渣按照质量比50：1得到的水溶液），pH小于7即停止。在10天后不用再调控各种参数，让堆体自然腐熟。第12天测定的耗氧速率曲线、种子发芽率和淀粉测试法三个指标表明，堆肥达到腐熟要求。测试该腐熟污泥基本性质为：含水量19.2%，pH为6.7；总养分（N，P₂O₅，K₂O，以干基计）含量为12.8%，重金属及卫生指标均达到农业部有机肥料标准（NY525-2002）。该腐熟污泥中添加尿素、过磷酸钙和氯化钾各50公斤，经过烘干造粒即可生产出有机无机复混肥料，该肥料符合国家有机无机复混肥料标准（GB18877-2002）的相关要求。

实施例3

根据对某城市污水处理厂的脱水污泥、某啤酒企业污水厂脱水污泥、某糠醛厂糠醛渣基本性质的分析结果，先将两种污泥摊平自然风干5天，然后取城市污水处理污泥3.5吨与75公斤糠醛渣翻堆混合均匀，取啤酒厂污水污泥1.5吨与30公斤糠醛渣翻堆混合均匀，再将添加糠醛渣的两种污泥翻堆混合均匀，得到调配好待堆肥的污泥混合物料。分析该污泥混合物料的基本性质为：含水量61%，pH为6.7；C/N为30：1，总氮（N，以干基计）含量为3.1%，总磷（P₂O₅，以干基计）含量为5.2%，总钾（K₂O，以干基计）含量为2.2%。。将该污泥混合物料装入发酵槽中，在发酵槽的对角线上等间隔设置3个监测点，每隔5小时记录一次氧浓度、温度，每隔12小时测量一次pH和含水量，当氧浓度低于10%，即开启鼓风机为堆体供氧，氧浓度接近20%后停止，当堆体温度大于75℃时，开启鼓风机通风，温度小于60℃停止通风，当pH达到8以上，含水量下降到45%时，开启高位水槽阀门，通过喷淋方式将糠醛渣浸提液喷淋堆体（浸提液为自来水与糠醛渣按照质量比50：1得到的水溶液），pH小于7即停止。在10天后不用再调控各种参数，让堆体自然腐熟。第15天测定的耗氧速率曲线、种子发芽率和淀粉测试法三个指标表明，堆肥达到腐熟要求。测试该腐熟污泥基本性质为：含水量17.6%，pH为6.9；总养分（N，P₂O₅，K₂O，以干基计）含量为13.3%，重金属及卫生指标均达到农业部有机肥料标准（NY525-2002）。该腐熟污泥中添加尿素、过磷酸钙和氯化钾各50公斤，经过烘干造粒即可生产出有机无机复混肥料，该肥料符合国家有机无机复混肥料标准（GB18877-2002）的相关要求。

Claims

1.一种利用不同类型污泥联合快速堆肥的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

①、混合配料

按比例称取城市污水处理厂污泥、啤酒厂污水处理污泥、糠醛渣三种堆肥物料，上述三种堆肥物料按照比例进行混合，采用机械搅拌的方式或人工攒堆的方式进行混合，混合后的物料pH为6.0-7.5，C/N为25：1—35：1，含水量在60-70%；

②、好氧发酵

上述①中混合后的物料装入发酵槽，在槽内设置3-5个监测点用于氧浓度、温度、pH和含水量监控，在发酵槽体内均匀分布通风管四根，当氧浓度降低时，利用鼓风机通空气保持槽内氧浓度大于10%，在槽上部设置若干个喷淋头，并有一个高位水槽，内装糠醛渣浸提液，用于调节堆体含水量和pH，所述浸提液为自来水与糠醛渣按照质量比50：1得到的水溶液；

具体方法是：将物料装入发酵槽后，每隔3-5小时记录一次氧浓度、温度，每隔12小时测量一次pH和含水量，当氧浓度低于10%，即开启鼓风机为堆体供氧，氧浓度接近20%后停止，当堆体温度大于75℃时，开启鼓风机通风，温度小于60℃停止通风，在4-7天期间，pH会升高到8-9，含水量下降到35-45%，此时开启高位水槽阀门，通过喷淋方式降低pH到6-7.5，含水量相应增加到50-55%，在5-10天期间，通过鼓风机重点控制温度和氧浓度，使其保持在前述的范围内；在10-15天期间，不用再调控各种参数，让堆体自然腐熟；

③、卸料贮存

上述步骤②得到的腐熟物料，含水量为13-20%，各项指标达到国家污泥堆肥农业标准要求，可直接装袋存贮于阴凉干燥处待用。

2.根据权利要求1所述的一种利用不同类型污泥联合快速堆肥的方法，其特征在于：所述混合配料步骤的具体方法是：首先调节含水量，不同种类的污泥经过自然风干，含水量由90%减少到60-70%；其次调节pH，城市污泥与啤酒污泥的pH都在8.5-9.0之间，糠醛渣pH<1.0，污泥与糠醛渣按照质量比40-50:1进行混合，混合后的污泥pH为6.0-7.5；然后调节C/N，啤酒污泥C/N为51-56：1，城市污泥C/N为5-8：1，城市污泥与啤酒污泥按照2-3：1进行混合，考虑到糠醛渣的C/N为80:1，混合后物料的C/N为25-35:1。

3.根据权利要求1所述的一种利用不同类型污泥联合快速堆肥的方法，其特征在于：所述的好氧发酵步骤中的发酵槽为半地下构筑物，地下0.3米，地上1.2米，由砖及水泥堆砌成，长

3米，宽1.5米，高1.5米，距底部0.3米安装一个带有4个孔的隔板，每个孔接入一根布气管，为防止布气管被污泥堵塞，外面包裹一层无纺布，鼓风机通过该布气管为堆体提供氧气。

4.根据权利要求1所述的一种利用不同类型污泥联合快速堆肥的方法，其特征在于：所述的腐熟物料的有机质含量在53-65%之间，以干基计的氮磷钾总养分含量为12.7-13.5%。

5.根据权利要求5所述的一种利用不同类型污泥联合快速堆肥的方法，其特征在于：所述的氮磷钾总养分含量是指在每100克干的腐熟物料中的N、P₂O₅、K₂O占的质量和。