CN104496569A - 一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，该污泥堆肥发酵调理剂包括有机调理剂和腐熟污泥，所述有机调理剂与腐熟污泥的质量比为1:4－10。为促进堆肥腐熟，加快堆体升温，缩短发酵周期，有效减少臭味，从而促进发酵过程的顺利进行，还可以酌情添加污泥堆肥添加剂。所述污泥堆肥添加剂的添加量为腐熟污泥重量的0.5‰－10‰。本发明调理剂可生物降解，无残留，无二次污染，机械强度高和吸水性好，不仅能有效改善污泥堆体结构，提高氧气扩散效率，而且经筛分可循环再用，减少新鲜调理剂用量，降低污泥处理费用，具有良好的环境效益和可观的经济效益。

Description

一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂及其应用

技术领域

本发明属于污泥堆肥处理技术领域，具体涉及一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂及其应用。

背景技术

城市污泥是我国亟待解决的环境问题，随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水厂的污泥产量也急剧增加。城市污泥成分复杂，除了含有大量水分外，还含有大量有机质、病原菌、寄生虫及有毒物质如重金属，常伴有恶臭气味。未经恰当处置的城市污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，同时也对生态环境和人类活动构成威胁。一般传统的污泥处理费用约占污水厂总运行费用的20～50%，投资占污水处理厂总投资的30～40%。因此，污泥的最终处置将直接影响到污水处理厂的正常运行。目前，城市污泥处置方法主要有填埋、焚烧、海洋倾倒和土地利用，前三种处置方法由于环境和经济压力日益增大及二次污染问题而逐渐减少甚至被禁止。研究表明：城市污泥中含有丰富的有机质和氮、磷、钾等能促进生长的营养元素及植物所必须的各种微量元素，用堆肥法处理后的污泥可以改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长，有效地实现污泥稳定化、无害化、资源化。由于其工艺过程简单，占地面积小，投资少，具有较好的经济和环境效益，污泥堆肥后的土地利用是目前污泥最终处置和再利用的最经济可行的办法。

堆肥化处理是在微生物的作用下，把有机废弃物转化成类腐殖质的过程，由此而产生的堆肥产品可以有效地用作土壤改良剂和肥料。在我国，动物粪便及植物残体等的堆肥化已有上千年的历史。在工业发达的国家，自20世纪70年代以来，随着城市污水处理厂的建设和其处理水平的提高及污水污泥中共存物质的增加，人们的目光已转向了堆制高品质污泥肥料为农业和园林应用。由于污泥不是疏松的物料，容易结块，自由空域少，过筛后的污泥颗粒细密，也不利于通气供氧，使发酵处于厌氧状态而易产生恶臭，从而达不到好氧消化的目的。因此，除污泥作为堆肥的基质之外，还应加入调理剂和膨胀剂，起到疏水、蓬松、疏氧的作用，以调整物料状况，满足堆肥工艺或设备对物料的要求。

传统有机调理剂有秸秆、木屑（块）、稻（麦）壳、芦苇、树叶等，但在堆肥过程中自身发生腐解作用，失去吸水能力，失去支撑能力，而且由于这些有机调理剂自身的结构特点，使得传统有机调理剂中的纤维素受到外层木质素的包裹而很难被充分的分解，微生物对其的利用程度受到限制，延长堆肥时间，原料的获得还受到季节性影响，难以循环利用，增加污泥处理成本。常用的无机调理剂有无机矿石、粒状陶瓷、岩石等，可循环再用，但是残留会产生二次污染，使污泥中的有机质含量降低，从而降低污泥堆肥产品的肥效。因此，亟待选择一种或几种来源广泛，价格低廉，调节效果较好的调理剂，来促进污泥好氧发酵。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种可生物降解污泥堆肥发酵调理剂及其应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，该污泥堆肥发酵调理剂包括有机调理剂和腐熟污泥，所述有机调理剂与腐熟污泥的质量比为1:4－10。

具体的，为促进堆肥腐熟，加快堆体升温，缩短发酵周期，有效减少臭味，从而促进发酵过程的顺利进行，还可以酌情添加污泥堆肥添加剂。所述污泥堆肥添加剂的添加量为腐熟污泥重量的0.5‰－10‰。

所述有机调理剂可以是，但不限于含水率为10－30wt%、粒度为10－30mm的秸秆、木屑（块）、稻壳、麦壳、花生壳、芦苇或树叶；可起到提高污泥堆肥有机质含量，增加调理剂空隙率和吸水率，并提高调理剂机械强度的作用。

所述腐熟污泥可以是污泥按本领域常规技术进行好氧堆肥后的发酵产物，含水率在20－40 wt %。腐熟污泥不仅起到接种剂的作用，同时起到调节污泥的含水率和空隙率的作用。

所述污泥堆肥添加剂可以是，但不限于堆肥接种剂、有机物料腐熟剂或生物除臭剂，均可购买普通市售产品。其可随着调理剂成品的循环再利用而得到缓慢释放，延长了作用时间，用量少，性价比高。污泥堆肥添加剂的添加种类可根据污泥堆肥特定要求酌情添加；如：当需要对污泥发酵进行微生物接种时，可添加堆肥接种剂；当需要促进污泥腐熟时，可添加有机物料腐熟剂；当需要有去除臭味的功能时，可添加用于污泥堆肥的生物除臭剂；等等。

所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的制备方法，具体为：将原料按比例混合均匀，然后用成型设备在常温、2－150MPa的操作压力条件下利用自有粘性对其进行压制成型，并依据需要制成不同形状的调理剂成品。所得调理剂成品含水率在20－40%，具有较高的机械强度，抗压强度可达到100－300N/个；调理剂成品的形状可以是，但不限于球体（粒径10－20mm）、长方体（长10－20mm，宽10－20mm，高10－20mm）、圆柱体（长10－20mm，底面直径5－10mm）等。

所述成型设备可以是，但不限于螺旋挤压式成型机、柱塞挤压式成型机或压辊式成型机。

所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的应用，具体为：将城市污泥（含水率75－85%）与污泥堆肥发酵调理剂按质量比1:0.3－1混合均匀（使混合后的物料初始含水率大概在50－70%，以50－65%为最佳），然后将物料运送至好氧发酵池中，采用强制通风（风速为0.1－0.6m³/(m³·min)）与机械翻堆（翻堆间隔时间为1－5天）相结合的方式进行好氧发酵；好氧发酵分一次发酵和二次发酵两个过程，整个好氧发酵周期为15～20天。其中，一次发酵维持物料温度在55℃（优选55－65℃）以上不低于6天。二次好氧发酵维持物料温度不超过50℃，在此阶段温度持续下降，当温度稳定在40－45℃时即达到腐熟。

在上述发酵完成后，还可以利用筛分机（如滚筒筛，等）过筛将污泥堆肥发酵调理剂从物料中分离，使污泥堆肥发酵调理剂实现循环利用。

和现有技术相比，本发明的有益效果：

1）以腐熟污泥为原料，并作为微生物接种剂，提高了堆肥速度，缩短了堆肥时间，还可替代木屑等外源性添加剂，简化了工艺流程。与传统调理剂相比，采用冷压成型，能耗低；投加量减少，可循环再用，从而降低污泥堆肥发酵运行成本，具有可观的经济效益。

2）本发明调理剂可生物降解，无残留，无二次污染，机械强度高，吸水性好，不仅能有效改善污泥堆体结构，提高氧气扩散效率，而且经筛分可循环再用，减少新鲜调理剂用量，降低堆泥处理费用。特别是加入污泥堆肥添加剂之后，显著促进堆肥腐熟，加快堆体升温，缩短发酵周期，有效减少臭味，从而促进发酵过程的顺利进行。

3）本发明调理剂价廉高效，制作简便，易筛分，绿色安全环保，具有可观的经济效益，良好的环境效益和显著的社会效益。为污泥堆肥规模化应用提供技术基础，对于解决我国大多数城市污水厂污泥问题具有重要意义。

附图说明

图1是本发明所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的多种形状示意图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。

下述实施例中的有机物料腐熟剂、堆肥接种剂和生物除臭剂分别为VT有机物料腐熟剂、VT-1000堆肥接种剂和VT-400生物除臭剂；均购自北京沃土天地生物科技有限公司。

所述腐熟污泥为污泥好氧堆肥后的发酵产物，具体过程如下：将城市污泥、秸秆和回填料按质量比1：3：3混合均匀，并送至好氧发酵池中进行好氧发酵；好氧发酵分一次发酵和二次发酵两个过程，整个发酵周期约需22天。一次发酵从发酵初期开始，经中温（15－45℃）发酵和高温（55－65℃）发酵阶段，且维持物料温度在60℃左右保持8天。一次发酵后，堆肥物料中的大部分有机物仍然存在，好氧发酵池内的物料继续进行二次发酵，在二次发酵阶段温度持续下降，当温度稳定在40℃左右时即达到腐熟，发酵完成后的出池腐熟料即为腐熟污泥。其中，回填料可以是部分出池腐熟料经筛分机筛分的筛上物。

实施例1

一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，该污泥堆肥发酵调理剂包括有机调理剂、腐熟污泥和污泥堆肥添加剂，所述有机调理剂与腐熟污泥的质量比为1:4，污泥堆肥添加剂添加量为腐熟污泥重量的0.8‰。所述有机调理剂为粒度10－30mm的木屑，含水率控制在20wt%；所述腐熟污泥含水率在40wt%；所述污泥堆肥添加剂为有机物料腐熟剂。

上述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的制备方法，具体为：将各原料按比例混合均匀，然后用螺旋挤压式成型机在常温、60MPa的操作压力条件下利用自有粘性对其进行冷压成型，所得调理剂成品为圆柱体（长15mm，底面直径8mm）；含水率36wt%，抗压强度100－200 N/个。

所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的应用，具体为：将含水率80wt%左右的城市污泥与污泥堆肥发酵调理剂成品按质量比1:0.8混合均匀，然后将物料运送至好氧发酵池中采用强制通风（风速为0.2m³/(m³·min)）与机械翻堆（翻堆间隔时间为3天）相结合的方式进行好氧发酵；好氧发酵分一次发酵和二次发酵两个过程，整个好氧发酵周期为15天。一次发酵维持物料温度在65℃保持6天。二次好氧发酵维持物料温度不超过50℃，在此阶段温度持续下降，当温度稳定在40℃左右时即达到腐熟。

在发酵完成后，利用滚筒筛过筛将污泥堆肥发酵调理剂从物料中分离，使污泥堆肥发酵调理剂实现循环利用。

实施例2

一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，该污泥堆肥发酵调理剂包括有机调理剂、腐熟污泥和污泥堆肥添加剂，所述有机调理剂与腐熟污泥的质量比为1:8，污泥堆肥添加剂添加量为腐熟污泥重量的4‰。所述有机调理剂为粒度10－30mm的稻壳，含水率控制在25wt%；所述腐熟污泥含水率在30 wt %；所述污泥堆肥添加剂为堆肥接种剂。

上述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的制备方法，具体为：将各原料按比例混合均匀，然后用螺旋挤压式成型机在常温、120MPa的操作压力条件下利用自有粘性对其进行冷压成型，所得调理剂成品为直径20mm的球体；含水率27wt%，抗压强度200－300 N/个。

所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的应用，具体为：将含水率80 wt %左右的城市污泥与污泥堆肥发酵调理剂成品按质量比1:0.5混合均匀，然后将物料运送至好氧发酵池中采用强制通风（风速为0.4m³/(m³·min)）与机械翻堆（翻堆间隔时间为5天）相结合的方式进行好氧发酵；好氧发酵分一次发酵和二次发酵两个过程，整个好氧发酵周期为15天。一次发酵维持物料温度在60℃保持8天。二次好氧发酵维持物料温度不超过50℃，在此阶段温度持续下降，当温度稳定在40℃左右时即达到腐熟。

在发酵完成后，利用滚筒筛过筛将污泥堆肥发酵调理剂从物料中分离，使污泥堆肥发酵调理剂实现循环利用。

实施例3

一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，该污泥堆肥发酵调理剂包括有机调理剂、腐熟污泥和污泥堆肥添加剂，所述有机调理剂与腐熟污泥的质量比为1:6，污泥堆肥添加剂添加量为腐熟污泥重量的10‰。所述有机调理剂为粒度10－30mm的秸秆，含水率控制在25wt%；所述腐熟污泥含水率在30wt%；所述污泥堆肥添加剂为生物除臭剂。

上述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的制备方法，具体为：将各原料按比例混合均匀，然后用螺旋挤压式成型机在常温、30MPa的操作压力条件下利用自有粘性对其进行冷压成型，所得调理剂成品为直径10mm的球体；含水率27wt%，抗压强度100－200 N/个。

所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的应用，具体为：将含水率80wt%左右的城市污泥与污泥堆肥发酵调理剂成品按质量比1:0.3混合均匀，然后采用强制通风（风速为0.4m³/(m³·min)）与机械翻堆（翻堆间隔时间为4天）相结合的方式进行好氧发酵；好氧发酵分一次发酵和二次发酵两个过程，整个好氧发酵周期为20天。一次发酵维持物料温度在55℃保持10天。二次好氧发酵维持物料温度不超过50℃，在此阶段温度持续下降，当温度稳定在45℃左右时即达到腐熟。

在发酵完成后，利用滚筒筛过筛将污泥堆肥发酵调理剂从物料中分离，使污泥堆肥发酵调理剂实现循环利用。

采用本发明污泥堆肥发酵调理剂对城市污泥进行处理，整个发酵周期仅需15－20天，一次发酵结束时混合物料的相关指标：表观指标：堆料为深褐棕色、无臭、呈松散状、不招引苍蝇。达到无害化卫生指标：蛔虫死亡率95－100%；类大肠菌值：大于0.01。二次发酵结束时混合物料的相关指标：表观指标：堆料为浅棕褐色，污泥颗粒内部无黑心、无臭、呈松散状、不招引苍蝇；含水率40%以下。种子发芽试验，无抑制效应，如绿化利用时种子发芽指数大于60%。由此说明：本发明污泥堆肥发酵调理剂对城市污泥具有较好的处理效果。

Claims (9)

1.一种可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，其特征在于，该污泥堆肥发酵调理剂包括有机调理剂和腐熟污泥，所述有机调理剂与腐熟污泥的质量比为1:4－10。

2.如权利要求1所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，其特征在于，还包括污泥堆肥添加剂，所述污泥堆肥添加剂的添加量为腐熟污泥重量的0.5‰－10‰。

3.如权利要求1或2所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，其特征在于，所述有机调理剂为含水率10－30wt%、粒度10－30mm的秸秆、木屑、稻壳、麦壳、花生壳、芦苇或树叶。

4.如权利要求1或2所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，其特征在于，所述腐熟污泥含水率在20－40wt%。

5.如权利要求2所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂，其特征在于，所述污泥堆肥添加剂为堆肥接种剂、有机物料腐熟剂或生物除臭剂。

6.权利要求1或2所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的制备方法，其特征在于，将原料按比例混合均匀，然后用成型设备在常温、2－150MPa的操作压力条件下压制成型，获得形状为球体、长方体或圆柱体的调理剂成品。

7.权利要求6所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的制备方法，其特征在于，所述成型设备为螺旋挤压式成型机、柱塞挤压式成型机或压辊式成型机。

8.权利要求1或2所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的应用，其特征在于，将城市污泥与污泥堆肥发酵调理剂按质量比1:0.3－1混合均匀，然后将物料运送至好氧发酵池中，采用强制通风与机械翻堆相结合的方式进行好氧发酵；好氧发酵分一次发酵和二次发酵两个过程，整个好氧发酵周期为15～20天；其中，一次发酵维持物料温度在55℃以上不低于6天；二次好氧发酵维持物料温度不超过50℃。

9.如权利要求8所述可生物降解的污泥堆肥发酵调理剂的应用，其特征在于，发酵完成后，用筛分机过筛将污泥堆肥发酵调理剂从物料中分离，污泥堆肥发酵调理剂循环利用。