CN104045388A - 一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，按质量比1∶0.2∶(0.1～0.3)将污泥、干稻草与干燥的木炭混合，得混合物料，该混合物料含水率为60～70％；将混合物料放入发酵设备内通过静态强制通风方式及人工强制翻堆相结合的方式对污泥进行堆肥发酵处理，通风速率为0.01～0.05m3·h-1·kg湿基-1，每7天翻堆一次；发酵14～20天后出料，过筛筛分出木炭，筛分率在80％以上，即完成木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用。与现有技术相比，本发明中的外源调理剂可以明显降低污泥堆肥中可溶性碳含量、促进腐殖质分子结构芳香化、从而促进堆肥腐殖化过程，最终获得的污泥堆肥产品质量高、适宜农用，堆肥周期缩短1/3～1/2天，实现了固体废物的减量化、资源化和无害化。

Description

一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用
技术领域
本发明属于固废资源化领域，涉及一种对污泥进行好氧堆肥处理的工艺，尤其是涉及一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用。
背景技术
城市污泥是城市污水经过处理后产生的固体废弃物，伴随污水处理率的增加而迅速增加。预计十二·五期间全国干污泥产量将达700万～1200万吨/年。大量未经处理的污泥进入环境，直接给水体和大气带来二次污染。堆肥具有工艺简单、投资少、运行费用低、能有效杀灭病原微生物、是当前污泥无害化和农肥化处理的重要途径之一。
污泥颗粒细小、透气性差，在脱水过程中加入了絮凝剂使其更易板结，所以在高温好氧堆肥工艺中，堆料通常由于通气性差而不能满足堆肥过程所需的理化条件。所以需要向物料中加入填充料，使其满足好氧微生物生长对氧气和营养的要求。填充料是可以调节堆肥物料C/N比、含水率、堆料空间结构、堆肥养分等作用，有利于堆肥的快速、高效进行。常用的填充料包括稻草、秸秆、树叶、木屑和锯末等。新型的调理剂，比如，中国发明专利(申请号200810137214)采用“0.2～10cm的浮石”改善污泥堆肥过程；中国发明专利(申请号201110151383)投加“蛭石疏氧剂”处理污泥快速堆肥发酵；中国发明专利(申请号201110435933)投加“粒径为0.5～10cm的木质均匀体”缩短堆肥周期。中国发明专利(申请号201010248486)采用“农业废弃物发酵品与非金属矿石粉末”缩短污泥发酵周期；中国发明专利(申请号201110329543)采用“按一定比例混合的多孔陶瓷和木屑混合物”加速污泥有机质降解。
即便如此，污泥堆肥仍存在污泥降解率低、堆肥产品质量低等关键问题。这主要是由于污泥中含有较多量的多糖、蛋白质和脂肪等慢速降解的有机物，这类填充料的加入使得污泥中相对易降解的有机物部分被降解，而对于污泥腐殖化过程中残余的大量相对难降解的有机物部分难以起到强化作用。这些大分子有机物的降解是限速步骤，导致污泥堆肥整体效率的下降。因此有必要筛选出一种调理剂作为外源添加剂能够在污泥好氧堆肥腐殖化过程中发挥作用，促进污泥堆肥腐殖质分子结构芳香化、提高污泥堆肥腐殖化程度、改善堆肥产品品质。
木炭是木材或木质原料经过热解得到的深褐色或黑色多孔性物质。木炭分子细密多孔、具有较大的比表面积和超强的吸附特性，在环境科学、土壤学和农业生产方面有很广阔的应用前景。而且我国木材资源丰富，木炭具有来源丰富、成本低廉和性能优良等特性。
由于木炭疏水性强，多孔以及比表面积较大的特性，投加木炭的堆肥物料疏松、通气状况等明显改善；木炭的多孔性和表面特性能够为微生物生存提供附着位点和较大空间，改善微生物的生长、发育和代谢；木炭的表面官能团(羧基、酚羟基、羰基、内酯基等)和富里酸物质促进污泥堆肥腐殖质分子结构芳香化。因此，木炭对于改善污泥堆肥的腐殖化程度具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，利用木炭的质量轻、高孔隙率、强吸附性能，保证污泥堆肥物料与空气充分接触；并且在污泥降解的同时，实现木炭的促进腐殖质分子结构芳香化和提高堆肥腐殖化的优势；获得的堆肥产品结构松散，易分离出木炭，可反复使用，降低处理成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，该应用包括以下步骤：
(1)按质量比1∶0.2∶(0.1～0.3)将污泥、干稻草与干燥的木炭混合，得混合物料，该混合物料含水率为60～70％；
(2)将混合物料放入发酵设备内通过静态强制通风方式及人工强制翻堆相结合的方式对污泥进行堆肥发酵处理，通风速率为0.01～0.05m3·h-1·kg湿基-1，每7天翻堆一次；
(3)发酵14～20天后出料，过筛筛分出木炭，筛分率在80％以上，即完成木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用。
所述的木炭为粒径2～5mm的木炭。木炭具有芳香化程度高、表面官能团含量高、富里酸含量高、pH中偏碱性、疏水性强、不易降解、质量轻、孔隙率高、比表面积大、吸附性强、可循环利用等特点。
所述的污泥的含水率为70～85％，污泥中有机质的质量分数以干基计为40～80％。
步骤(2)所述的通风速率优选为0.03m3·h-1·kg湿基-1。
过筛筛分出的木炭经晾晒0.5～2天后再次作为外源调理剂使用或作为接种微生物的载体使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
一、与现在其他的材料相比，添加本发明的堆肥调理剂可以明显降低污泥堆肥中可溶性碳含量、促进腐殖质分子结构芳香化、从而促进堆肥腐殖化过程，最终获得的污泥堆肥产品质量高、适宜农用。
二、本发明选用木炭作为堆肥调理剂，木炭具有吸附性能强、成本低廉等优点，而且木炭不参与微生物降解反应，可反复循环使用。好氧堆肥过程中，物料松散易分离、堆肥周期缩短1/3～1/2天，实现了固体废物的减量化、资源化和无害化。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例中，堆肥调理剂是粒径为2～5mm木炭。木炭为现有的各种木炭。该木炭具有芳香化程度高、表面官能团含量高、富里酸含量高、pH中偏碱性、疏水性强、不易降解、质量轻、孔隙率高、比表面积大、吸附性强、可循环利用等特点。
(1)按质量比1∶0.2∶(0.1～0.3)将污泥、干稻草与干燥的木炭混合，得混合物料，该混合物料含水率为60～70％；
(2)将混合物料放入发酵设备内通过静态强制通风方式及人工强制翻堆相结合的方式对污泥进行堆肥发酵处理，通风速率为0.03m3·h-1·kg湿基-1，每7天翻堆一次；
(3)发酵14～20天后出料，过筛筛分出木炭，筛分率在80％以上，即完成木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用。
其中，污泥的含水率为70～85％，污泥中有机质的质量分数以干基计为40～80％。过筛筛分出的木炭经晾晒0.5～2天后再次作为外源调理剂使用或作为接种微生物的载体使用。
实施例2
一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，其工艺如图1所示，该应用包括以下步骤：
(1)按质量比1∶0.2∶0.1将污泥、干稻草与干燥的木炭混合，得混合物料，该混合物料含水率为60％；
(2)将混合物料放入发酵设备内通过静态强制通风方式及人工强制翻堆相结合的方式对污泥进行堆肥发酵处理，通风速率为0.01m3·h-1·kg湿基-1，每7天翻堆一次；
(3)发酵14天后出料，过筛筛分出木炭，筛分率在80％以上，即完成木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用。
木炭为粒径2～5mm的木炭。木炭具有芳香化程度高、表面官能团含量高、富里酸含量高、pH中偏碱性、疏水性强、不易降解、质量轻、孔隙率高、比表面积大、吸附性强、可循环利用等特点。污泥的含水率为70％，污泥中有机质的质量分数以干基计为40％。
过筛筛分出的木炭经晾晒0.5～2天后再次作为外源调理剂使用或作为接种微生物的载体使用。
实施例3
一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，其工艺如图1所示，该应用包括以下步骤：
(1)按质量比1∶0.2∶0.2将污泥、干稻草与干燥的木炭混合，得混合物料，该混合物料含水率为65％；
(2)将混合物料放入发酵设备内通过静态强制通风方式及人工强制翻堆相结合的方式对污泥进行堆肥发酵处理，通风速率为0.03m3·h-1·kg湿基-1，每7天翻堆一次；
(3)发酵17天后将堆肥产品出料，过筛筛分出木炭，筛分率在80％以上，剩下的即为腐熟产品，即完成木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用。
木炭为粒径2～5mm的木炭。木炭具有芳香化程度高、表面官能团含量高、富里酸含量高、pH中偏碱性、疏水性强、不易降解、质量轻、孔隙率高、比表面积大、吸附性强、可循环利用等特点。污泥的含水率为80％，污泥中有机质的质量分数以干基计为60％。过筛筛分出的木炭经晾晒0.5～2天后再次作为外源调理剂使用或作为接种微生物的载体使用。
实施例4
一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，其工艺如图1所示，该应用包括以下步骤：
(1)按质量比1∶0.2∶0.3将污泥、干稻草与干燥的木炭混合，得混合物料，该混合物料含水率为70％；
(2)将混合物料放入发酵设备内通过静态强制通风方式及人工强制翻堆相结合的方式对污泥进行堆肥发酵处理，通风速率为0.05m3·h-1·kg湿基-1，每7天翻堆一次；
(3)发酵20天后出料，过筛筛分出木炭，筛分率在80％以上，即完成木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用。
木炭为粒径2～5mm的木炭。木炭具有芳香化程度高、表面官能团含量高、富里酸含量高、pH中偏碱性、疏水性强、不易降解、质量轻、孔隙率高、比表面积大、吸附性强、可循环利用等特点。污泥的含水率为85％，污泥中有机质的质量分数以于基计为80％。
过筛筛分出的木炭经晾晒0.5～2天后再次作为外源调理剂使用或作为接种微生物的载体使用。

Claims (5)

1.一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，其特征在于，该应用包括以下步骤：
(1)按质量比1∶0.2∶(0.1～0.3)将污泥、干稻草与干燥的木炭混合，得混合物料，该混合物料含水率为60～70％；
(2)将混合物料放入发酵设备内通过静态强制通风方式及人工强制翻堆相结合的方式对污泥进行堆肥发酵处理，通风速率为0.01～0.05m3·h-1·kg湿基-1，每7天翻堆一次；
(3)发酵14～20天后出料，过筛筛分出木炭，筛分率在80％以上，即完成木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用。
2.根据权利要求1所述的一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，其特征在于，所述的木炭为粒径2～5mm的木炭。
3.根据权利要求1所述的一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，其特征在于，所述的污泥的含水率为70～85％，污泥中有机质的质量分数以干基计为40～80％。
4.根据权利要求1所述的一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，其特征在于，步骤(2)所述的通风速率优选为0.03m3·h-1·kg湿基-1。
5.根据权利要求1所述的一种木炭作为外源调理剂在污泥堆肥中的应用，其特征在于，过筛筛分出的木炭经晾晒0.5～2天后再次作为外源调理剂使用或作为接种微生物的载体使用。
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