CN107935345A - 一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法及系统，属于环境处理技术领域，对污泥原料进行重金属检测，使用装卸车运输污泥，并通过计量泵将装卸车内的污泥泵入发酵罐中；在发酵罐中加入生石灰，通过搅拌对污泥进行重金属钝化；在发酵罐中加入调理剂，可以改善污泥的物理、化学和微生物反应，增加土污泥的肥力；在发酵罐中加入复合菌种，对发酵罐内的污泥进行发酵，将干化后且含水率为35～45％的污泥使用搅拌粉碎机进行粉碎，在粉碎后的干化污泥中加入脱硫石膏、褐煤，混合制成有机营养土。

Description

一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法及系统
技术领域
本发明涉及环境处理技术领域，更具体地说，它涉及一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法。
背景技术
城市污水厂脱水污泥是城市污水厂处理废水所产生的固态废弃物。随着我国在建污水厂数目的增加，污泥产量仍会增加。城市污泥中含大量有机质及N、P和K等植物所需营养元素，污泥发酵处理后用作蔬菜基质是实现此类固体废弃物减量化，无害化和资源化的有效途径。通常采用的露天的好氧发酵，空气污染较大，采用先进的发酵仓工艺则需投入大量设备和动力，相对于好氧发酵所产生的营养土而言处理成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法及系统，其具有实现污泥无害化、资源化的特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，对污泥原料进行重金属检测，经检测表明污泥原料不属于国家标准的危险固体废弃物，则污泥原料能够使用，包括以下步骤：
第一步、使用装卸车运输污泥，并通过计量泵将装卸车内的污泥泵入发酵罐中；
第二步、在发酵罐中加入与污泥重量比0.5～0.8％的生石灰，通过搅拌对污泥进行重金属钝化；
第三步、在发酵罐中加入调理剂，所述污泥与所述调理剂的重量百分比为：10000：3～5；
第四步、在发酵罐中加入复合菌种，所述污泥和所述复合菌种的质量百分比为1000：3，所述复合菌种按细胞数量百分比为25％～45％的纤维素分解细菌、18％～31％的硫酸盐还原菌、9％～15％的蛋白分解细菌、8％～15％的脂肪分解细菌、3％～7％产氢产乙酸细菌，其余为产甲烷古菌；
第五步、使用太阳能集热板对发酵罐内的污泥进行加热，并对发酵罐内通入氧气，整个过程发酵罐内温度保持在60～70℃，持续时间1～2h；
第六步、对发酵罐内通入氮气去除氧气，并将发酵罐内温度保持在34～38℃，对发酵罐内的污泥进行发酵，发酵罐内的污泥发酵产生的沼气流至沼气包内，整个过程持续时间8～10h，在整个发酵过程按时监测污泥PH，当PH急剧下滑时，采用生石灰调节污泥PH，在产生沼气阶段对物料进行污泥调节，使物料pH值维持在6.8-7.2之间；
第七步、污泥发酵完成后，燃烧污泥厌氧反应产生的沼气作为热源对发酵罐加热；使发酵罐内的温度保持在100～105℃，整个过程持续时间3～5h，沼气燃烧产生的废气经过尾气处理装置进行排放；
第八步、将干化后且含水率为35～45％的污泥使用搅拌粉碎机进行粉碎，在粉碎后的干化污泥中加入脱硫石膏、褐煤，并进行搅拌，搅拌时间为30～40min，混合制成有机营养土，且干化污泥、脱硫石膏以及褐煤按重量百分比为：65～75％∶10～20％∶5～15％。
通过采用上述技术方案，事先对污泥原料进行重金属检测，保证其不属于国家标准的危险固体废弃物，保证制作的有机营养土不会二次污染土地，通过装卸车实现污泥的运输并输入至发酵罐内，通过生石灰将污泥中少量的重金属进行钝化，保护少量的重金属不容易污染土地，在污泥中加入调理剂，可以改善污泥的物理、化学和微生物反应，增加土污泥的肥力；通过复合菌种实现污泥的发酵，发酵后的污泥经过干燥、粉碎再与脱硫石膏、褐煤混合，得到有机营养土。
进一步地，第五步中，太阳能集热板通过电热风机对发酵罐内的污泥进行加热，且所述电热风机还连接有备用电源。
通过采用上述技术方案，当因为天气原因等情况，太阳能集热板中未存储到足够的电量时，通过备用电源对发酵罐进行加热，从而可以使整个过程满足各种实际天气环境。
进一步地，第三步中的所述调理剂为玉米秸秆。
进一步地，第四步中加入的复合菌种每毫升中包含有总活菌数不小于5×108。
通过采用上述技术方案，可以通过安装有搅拌装置的发酵自身对发酵罐内的污泥进行搅拌实现重金属钝化，同时发酵罐内的污泥发酵过程中通过搅拌装置实现污泥的发酵。
进一步地，第七步中的所述尾气处理装置包含有二次燃烧装置。
通过采用上述技术方案，二次燃烧装置可以对沼气燃烧产生的废气进行二次燃烧，使整个沼气燃烧彻底，可以保护空气环境。
进一步地，第三步中的所述调理剂为竹炭。
进一步地，所述发酵罐的出口处设置有用于检测污泥含水率的湿度检测装置。
通过采用上述技术方案，通过湿度检测装置可以对污泥湿度进行检测，以判断是否符合污泥需要的湿度。
进一步地，第六步中对发酵罐内通入氮气去除氧气后，污泥厌氧发酵过程中，加入碱性剂将pH值调节为8-10。
通过采用上述技术方案，污泥调节pH值至碱性，能进一步促进污泥水解，为产酸菌提供适宜的生长条件以及抑制产甲烷菌群的活性。
进一步地，所述碱性剂为浓度为0.1-0.2％的氢氧化钠溶液。
通过采用上述技术方案，浓度为0.1-0.2％的氢氧化钠溶液的PH值可以达到12.4-12.7之间，可以比较容易地对污泥的PH值进行调整。
进一步地，一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法的专用系统，包括所述发酵罐、所述太阳能集热板、所述搅拌粉碎机，所述发酵罐内设置有第一搅拌桨、第二搅拌桨，所述发酵罐一外侧设置有控制器，所述发酵罐的顶部设有进泥口，所述发酵罐的底部设有出泥口，所述第一搅拌桨沿所述发酵罐轴线设置，所述第二搅拌桨平行于所述第一搅拌桨且位于所述发酵罐底部，所述第二搅拌桨为螺旋形，且带动所述发酵罐内底部远离所述出泥口处的污泥向所述出泥口方向运动，带动所述第一搅拌桨转动的第一电机、带动所述第二搅拌桨转动的第二电机分别与所述控制器电连接；所述发酵罐顶部设有生石灰储存箱，所述生石灰储存箱的开口处设有第一控制阀，所述第一控制阀与所述控制器电连接；所述发酵罐顶部设有调理剂存储箱，所述调理剂存储箱的开口处设有第二控制阀，所述第二控制阀与所述控制器电连接；所述发酵罐顶部还设有复合菌种存储箱，且位于远离所述进泥口的一侧，所述复合菌种存储箱的开口处设有第三控制阀，所述第三控制阀与所述控制器电连接；所述太阳能集热板电连接有位于所述发酵罐下方的电热风机，所述搅拌粉碎机的进料口与所述出泥口通过传送带连接，所述搅拌粉碎机顶部设有配料口。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过对污泥的重金属检测、重金属钝化、调理、发酵、粉碎等步骤，可以起到利用生活污泥培育有机营养土的效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种实施方式的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法的整体工艺示意图；
图2为本发明提供的一种实施方式的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土系统的整体结构示意图。
图中：1、发酵罐；11、第一搅拌桨；12、第二搅拌桨；13、进泥口；14、出泥口；15、第一电机；16、第二电机；17、支撑架；2、太阳能集热板；3、电热风机；4、搅拌粉碎机；41、进料口；42、配料口；5、控制器；6、生石灰储存箱；61、第一控制阀；7、调理剂存储箱；71、第二控制阀；8、复合菌种存储箱；81、第三控制阀；9、传送带。
具体实施方式
实施例：
以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。
一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，如图1-2所示，对污泥原料进行重金属检测，经检测表明污泥原料不属于国家标准的危险固体废弃物，则污泥原料能够使用，包括以下步骤：
第一步、使用装卸车运输污泥，并通过计量泵将装卸车内的污泥泵入发酵罐1中；
第二步、在发酵罐1中加入与污泥重量比0.5～0.8％的生石灰，通过搅拌对污泥进行重金属钝化；
第三步、在发酵罐1中加入调理剂，污泥与调理剂的重量百分比为：10000：3～5；
第四步、在发酵罐1中加入复合菌种，污泥和复合菌种的质量百分比为1000：3，复合菌种按细胞数量百分比为25％～45％的纤维素分解细菌、18％～31％的硫酸盐还原菌、9％～15％的蛋白分解细菌、8％～15％的脂肪分解细菌、3％～7％产氢产乙酸细菌，其余为产甲烷古菌；
第五步、使用太阳能集热板2对发酵罐1内的污泥进行加热，并对发酵罐1内通入氧气，整个过程发酵罐1内温度保持在60～70℃，持续时间1～2h；
第六步、对发酵罐1内通入氮气去除氧气，并将发酵罐1内温度保持在34～38℃，对发酵罐1内的污泥进行发酵，发酵罐1内的污泥发酵产生的沼气流至沼气包内，整个过程持续时间8～10h，在整个发酵过程按时监测污泥PH，当PH急剧下滑时，采用生石灰调节污泥PH，在产生沼气阶段对物料进行污泥调节，使物料pH值维持在6.8-7.2之间；
第七步、污泥发酵完成后，燃烧污泥厌氧反应产生的沼气作为热源对发酵罐1加热；使发酵罐1内的温度保持在100～105℃，整个过程持续时间3～5h，沼气燃烧产生的废气经过尾气处理装置进行排放；
第八步、将干化后且含水率为35～45％的污泥使用搅拌粉碎机4进行粉碎，在粉碎后的干化污泥中加入脱硫石膏、褐煤，并进行搅拌，搅拌时间为30～40min，混合制成有机营养土，且干化污泥、脱硫石膏以及褐煤按重量百分比为：65～75％∶10～20％∶5～15％。
事先对污泥原料进行重金属检测，保证其不属于国家标准的危险固体废弃物，保证制作的有机营养土不会二次污染土地，通过装卸车实现污泥的运输并输入至发酵罐1内，通过生石灰将污泥中少量的重金属进行钝化，保护少量的重金属不容易污染土地，在污泥中加入调理剂，可以改善污泥的物理、化学和微生物反应，增加土污泥的肥力；通过加入一定量的复合菌种，复合菌种中的酶类代谢产物及其活性成分可以破坏污泥中的微生物细胞壁，使其胞内物质溶出，将难降解固体有机物转化为小分子易降解有机物，使水相中易降解的有机物含量大大增加；与此同时，能使污泥中的微生物细胞内部自身部分酶的溶出，增大酶与底物的接触，在这些微生物或酶的作用下，可以使污泥中有机物降解率提高，加速污泥水解，可缩短污泥厌氧消化的时间，提高生物产气量；此外，复合菌种中的代谢产物具有较强的杀菌能力，能有效抑制有害微生物的活动和有机物的急剧腐败分解。
通过复合菌种实现污泥的发酵，发酵后的污泥经过干燥、粉碎再与脱硫石膏、褐煤混合，得到有机营养土。
如果检测表明污泥属于国家标准的危险固体废弃物，则该污泥原料不能使用，通过前期的重金属检测可以防止不合格的污泥原料被制成有机营养土，从而保护土地不会出现二次污染的情况。
第五步中，太阳能集热板2通过电热风机3对发酵罐1内的污泥进行加热，且电热风机3还连接有备用电源。当因为天气原因等情况，太阳能集热板2中未存储到足够的电量时，通过另行设置的电加热器对发酵罐1进行加热，从而可以使整个过程满足各种实际天气环境。
第三步中的调理剂为玉米秸秆；第四步中加入的复合菌种每毫升中包含有总活菌数不小于5×108。
第三步中的调理剂为竹炭。第七步中的尾气处理装置包含有二次燃烧装置。二次燃烧装置可以对沼气燃烧产生的废气进行二次燃烧，使整个沼气燃烧彻底，可以保护空气环境。
第六步中对发酵罐1内通入氮气去除氧气后，污泥厌氧发酵过程中，加入碱性剂将pH值调节为8-10。污泥调节pH值至碱性，能进一步促进污泥水解，为产酸菌提供适宜的生长条件以及抑制产甲烷菌群的活性。
碱性剂为浓度为0.1-0.2％的氢氧化钠溶液。浓度为0.1-0.2％的氢氧化钠溶液的PH值可以达到12.4-12.7之间，可以比较容易地对污泥的PH值进行调整。
本发明中生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法的专用系统，包括发酵罐1、太阳能集热板2、搅拌粉碎机4，发酵罐1内设置有第一搅拌桨11、第二搅拌桨12，发酵罐1一外侧设置有控制器5，发酵罐1的顶部设有进泥口13，发酵罐1的底部设有出泥口14，第一搅拌桨11沿发酵罐1轴线设置，第二搅拌桨12平行于第一搅拌桨11且位于发酵罐1底部，第二搅拌桨12为螺旋形，且带动发酵罐1内底部远离出泥口14处的污泥向出泥口14方向运动，带动第一搅拌桨11转动的第一电机15、带动第二搅拌桨12转动的第二电机16分别与控制器5电连接；发酵罐1顶部设有生石灰储存箱6，生石灰储存箱6的开口处设有第一控制阀61，第一控制阀61与控制器5电连接；发酵罐1顶部设有调理剂存储箱7，调理剂存储箱7的开口处设有第二控制阀71，第二控制阀71与控制器5电连接；发酵罐1顶部还设有复合菌种存储箱8，且位于远离进泥口13的一侧，复合菌种存储箱8的开口处设有第三控制阀81，第三控制阀81与控制器5电连接；太阳能集热板2电连接有位于发酵罐1下方的电热风机3，发酵罐1底部设有支撑架17，电热风机3安装在支撑架17上，电热风机3的吹风口朝向发酵罐1，搅拌粉碎机4的进料口41与出泥口14通过传送带9连接，搅拌粉碎机4顶部设有配料口42。
将生活污泥运输至发酵罐1内，通过第一搅拌桨11对污泥进行搅拌，通过控制器开启和关闭第一控制阀61，对污泥进行重金属钝化，通过电热风机3实现对污泥的加热，实现整个污泥的发酵以及干燥，通过搅拌粉碎机4对污泥进行粉碎处理，且可以从配料口42按比例加入脱硫石膏以及褐煤，实现有机营养土的配制。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：对污泥原料进行重金属检测，经检测表明污泥原料不属于国家标准的危险固体废弃物，则污泥原料能够使用，包括以下步骤：
第一步、使用装卸车运输污泥，并通过计量泵将装卸车内的污泥泵入发酵罐(1)中；
第二步、在发酵罐(1)中加入与污泥重量比0.5～0.8％的生石灰，通过搅拌对污泥进行重金属钝化；
第三步、在发酵罐(1)中加入调理剂，所述污泥与所述调理剂的重量百分比为：10000：3～5；
第四步、在发酵罐(1)中加入复合菌种，所述污泥和所述复合菌种的质量百分比为1000：3，所述复合菌种按细胞数量百分比为25％～45％的纤维素分解细菌、18％～31％的硫酸盐还原菌、9％～15％的蛋白分解细菌、8％～15％的脂肪分解细菌、3％～7％产氢产乙酸细菌，其余为产甲烷古菌；
第五步、使用太阳能集热板(2)对发酵罐(1)内的污泥进行加热，并对发酵罐(1)内通入氧气，整个过程发酵罐(1)内温度保持在60～70℃，持续时间1～2h；
第六步、对发酵罐(1)内通入氮气去除氧气，并将发酵罐(1)内温度保持在34～38℃，对发酵罐(1)内的污泥进行发酵，发酵罐(1)内的污泥发酵产生的沼气流至沼气包内，整个过程持续时间8～10h，在整个发酵过程按时监测污泥PH，当PH急剧下滑时，采用生石灰调节污泥PH，在产生沼气阶段对物料进行污泥调节，使物料pH值维持在6.8-7.2之间；
第七步、污泥发酵完成后，燃烧污泥厌氧反应产生的沼气作为热源对发酵罐(1)加热；使发酵罐(1)内的温度保持在100～105℃，整个过程持续时间3～5h，沼气燃烧产生的废气经过尾气处理装置进行排放；
第八步、将干化后且含水率为35～45％的污泥使用搅拌粉碎机(4)进行粉碎，在粉碎后的干化污泥中加入脱硫石膏、褐煤，并进行搅拌，搅拌时间为30～40min，混合制成有机营养土，且干化污泥、脱硫石膏以及褐煤按重量百分比为：65～75％∶10～20％∶5～15％。
2.根据权利要求1所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：第五步中，太阳能集热板(2)通过电热风机(3)对发酵罐(1)内的污泥进行加热，且所述电热风机(3)还连接有备用电源。
3.根据权利要求2所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：第三步中的所述调理剂为玉米秸秆。
4.根据权利要求3所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：第四步中加入的复合菌种每毫升中包含有总活菌数不小于5×108。
5.根据权利要求4所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：第七步中的所述尾气处理装置包含有二次燃烧装置。
6.根据权利要求2所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：第三步中的所述调理剂为竹炭。
7.根据权利要求1所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：所述发酵罐(1)的出口处设置有用于检测污泥含水率的湿度检测装置。
8.根据权利要求1所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：第六步中对发酵罐(1)内通入氮气去除氧气后，污泥厌氧发酵过程中，加入碱性剂将pH值调节为8-10。
9.根据权利要求8所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法，其特征在于：所述碱性剂为浓度为0.1-0.2％的氢氧化钠溶液。
10.权利要求2所述的生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法的专用系统，其特征在于：包括所述发酵罐(1)、所述太阳能集热板(2)、所述搅拌粉碎机(4)，所述发酵罐(1)内设置有第一搅拌桨(11)、第二搅拌桨(12)，所述发酵罐(1)一外侧设置有控制器(5)，所述发酵罐(1)的顶部设有进泥口(13)，所述发酵罐(1)的底部设有出泥口(14)，所述第一搅拌桨(11)沿所述发酵罐(1)轴线设置，所述第二搅拌桨(12)平行于所述第一搅拌桨(11)且位于所述发酵罐(1)底部，所述第二搅拌桨(12)为螺旋形，且带动所述发酵罐(1)内底部远离所述出泥口(14)处的污泥向所述出泥口(14)方向运动，带动所述第一搅拌桨(11)转动的第一电机(15)、带动所述第二搅拌桨(12)转动的第二电机(16)分别与所述控制器(5)电连接；所述发酵罐(1)顶部设有生石灰储存箱(6)，所述生石灰储存箱(6)的开口处设有第一控制阀(61)，所述第一控制阀(61)与所述控制器(5)电连接；所述发酵罐(1)顶部设有调理剂存储箱(7)，所述调理剂存储箱(7)的开口处设有第二控制阀(71)，所述第二控制阀(71)与所述控制器(5)电连接；所述发酵罐(1)顶部还设有复合菌种存储箱(8)，且位于远离所述进泥口(13)的一侧，所述复合菌种存储箱(8)的开口处设有第三控制阀(81)，所述第三控制阀(81)与所述控制器(5)电连接；所述太阳能集热板(2)电连接有位于所述发酵罐(1)下方的电热风机(3)，所述搅拌粉碎机(4)的进料口(41)与所述出泥口(14)通过传送带(9)连接，所述搅拌粉碎机(4)顶部设有配料口(42)。
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