CN107935645A - 一种利用市政污泥生产有机肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用市政污泥生产有机肥的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，调理将含水80％的污泥、氯化铁、草木灰搅拌混合,混合均匀后静置2‑3小时，挤压；步骤2，高温发酵挤压后的污泥，加入蘑菇渣或中药渣，输入发酵罐,搅拌，加热，供氧，加入发酵菌发酵16‑20小时,物料水分低于30％即得。

Description

一种利用市政污泥生产有机肥的方法

技术领域

本发明涉及一种污泥处理方法，特别涉及一种利用市政污泥生产有机肥的方法。

背景技术

我国市政污泥量每年至少140万吨(干泥),超过50％未经消化处理,已给环境带来严重污染。目前,国内采用的处理技术主要为生物处理,其中包括厌氧和好氧消化。

就我国的市政污泥性质而言,污泥中有机物含量超过50％,并含有大量的N、P等营养物质，市政污泥的产量与污水的水质和处理工艺相关。综合来说,我国的市政污泥产量庞大、成分复杂。其中有机物的高含量致使其极易腐败,产生恶臭,从而造成严重的环境二次污染。但同时又使其具备了经稳定处理后作为农田肥料而资源化利用的潜力。

污泥好氧堆肥是利用污泥中的微生物进行发酵的过程。在污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂(如秸秆、稻草、木屑或生活垃圾等),利用微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行氧化分解并转化为稳定性较高的类腐殖质。污泥经堆肥处理后,一方面植物养分形态更有利于植物吸收,另一方面还可以消除臭味,杀死大部分病原菌和寄生虫(卵),达到无害化目的,且呈现出疏松、分散、细颗粒状,便于储藏、运输和使用。目前,污泥堆肥的方法主要有好氧静态堆肥、条垛式堆肥、反应器堆肥等。

现有技术中，将污泥发酵成有机肥的操作方法包括:

1、加菌：1公斤发酵剂可发酵4吨左右污泥，每公斤发酵剂加5-10公斤米糠使用效果会更佳。

2、建堆:备料后边撒菌边建堆，堆高与体积不能太矮太小，

3、拌匀通气：拌匀、勤翻、通气，否则会导致厌氧发酵而产生臭味，影响效果。

4、水分：发酵物料的水分应控制在60～65％。

5、温度：启动温度应在15℃以上，发酵升温控制在70-75℃以下。

6、完成：第2-3天温度达65℃以上时应翻倒，一般一周内可发酵完成，物料呈黑褐色，温度开始降至常温，表明发酵完成。

本发明人在对江西洪城水业环保有限公司进贤县分公司污水厂的污泥进行取样检测后发现了以下有关数据：

从污泥成份来看：重金属项目中砷超标7.55个百分点、铅超标9.5个百分点，这两项重金属需降低含量；有机质低8个百分点需补充；PH符合要求；水分高49.61个百分点需降低。但使用现有技术我们发现，堆肥工艺效率低,成本高。不适于大规模的污泥处理。同时占地面积大，发酵时间长，投资大，生产受天气影响大。

为此，本发明经过对现有技术的改进，提供一种占地小，发酵时间短、投资少，生产不受天气影响的污泥生产有机肥方法。

发明内容

本发明提供一种利用市政污泥生产有机肥的方法，特别是针对进贤县分公司污水厂的污泥。

为此，本发明提供一种利用市政污泥生产有机肥的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，调理

将含水80％的污泥、氯化铁、草木灰搅拌混合,混合均匀后静置2-3小时，挤压；

步骤2，高温发酵

挤压后的污泥，加入蘑菇渣或中药渣，输入发酵罐,搅拌，加热，供氧，加入发酵菌发酵16-20小时,物料水分低于30％即得。

优选的，本发明的方法，步骤如下：

步骤1，调理:

按1000：0.2：100比例将含水80％左右的污泥、氯化铁、含水70％左右的草木灰搅拌,搅拌均匀后后静置2-3小时，挤压，挤压出的水流入储存池，加重金属沉淀剂将重金属沉淀，上清液返回污水处理系统；挤压后的污泥含水在60％以下。

步骤2，高温发酵

在预处理的同时按含水80％左右的污泥:蘑菇渣或中药渣＝1000:150～200的重量比例向发酵罐中输入蘑菇渣或中药渣,

将步骤1挤压后的含水在60％以下的污泥输入发酵罐,搅拌，开启发酵罐引风机,尾气通过管道送入除臭系统；

夹套油温设定在80-105℃,在夹套油温低于80℃时,加热自动开启,当在夹套油温高于105℃时,加热自动停止；搅拌设定：搅拌2分钟停止58分钟；

开启制氧机,氧气含量显示达到93％以上时,发酵罐料温达到60℃时开始向发酵罐供氧,罐内料为8吨左右时,供氧1.5-2m³/h(氧气压力≥5公斤/平方厘米)；

当发酵罐料温大于60℃时，按含水80％左右的污泥:发酵菌＝1000:0.1的比例,向发酵罐内加入发酵菌,加菌时发酵罐搅拌应处在开启状态；

发酵16-20小时,罐内料变得蓬松干爽,物料水分低于30％,停止发酵,停止供氧,停止加热，将物料从发酵罐用皮带输入粉碎机粉碎，即得。发明人发现，进贤县分公司污水厂的污泥含水率80％,如要成功制成有机肥必须对污泥进行调理,要将污泥制成有机肥必须完成降水分、调C/N比这几项污泥调理工作：

因此，本发明采取了以下步骤：

1)调理：

按1000：0.2：100比例将含水80％左右的污泥、氯化铁、含水70％左右的粉煤灰(或)草木灰加入搅拌罐，以每分钟三转的速度开搅拌5-8分钟，搅拌后静置2-3小时，再进入挤压机挤压，挤压的出水进入储存池加重金属沉淀剂将重金属沉淀，上清液返回污水处理系统；挤压后的污泥含水在60％以下。

2)调C/N比：

通过发酵制有机肥一般需要将发酵料的C/N比调整在20-26之间，进贤县分公司污泥的C/N比为9.33，偏低，同时污泥中的有机质也偏低，为了提高有机质，调整C/N比，我们选用蘑菇渣或中药渣粉作为辅料，含水率小于20％，有机质含量大于90％，每吨含水80％的污泥加辅料150-200公斤，C/N比调至21以上，有机质调至45％以上。生产有机肥的方法中需要用到发酵菌，为此本发明对污泥发酵菌进行了筛选，筛选方法如下：

市面上购买的2种发酵菌，分别为河南人元生物有限公司的污泥发酵菌、合肥亿鑫昌农业生产资料有限公司的高温发酵菌。

将2种发酵菌分别添加到江西洪城水业环保有限公司的污泥中并搅拌均匀，堆成1.2米高、2米宽、4米长的实验堆。另做一堆不加菌种的对照堆。

实验结果：在环境温度25℃时，升温慢、发酵周期长达12天，和不加菌种的对照堆差不多。表明以上两种种发酵菌在常温环境对污泥发酵作用不明显。

原因：污泥含絮凝剂透气性对微生物有抑制作用，环境温度低，有机肥发酵菌在污泥中难于繁殖。

将江西洪城水业环保有限公司预处理后的污泥加热至60℃，分别投加两种菌并搅拌均匀，另做一罐不加菌种的对照堆。

实验结果：加入河南人元生物有限公司的污泥发酵菌三小时料温继续升温至82℃，之后温度只能维持在65℃左右，物料在发酵72小时后变得干爽腐熟；加入合肥亿鑫昌农业生产资料有限公司的高温发酵菌两小时料温继续升温至92℃，之后温度能维持在85-92℃之间，物料在发酵15小时后变得干爽腐熟。不加菌的发酵时间需要10天左右。该实验重复三次实验均呈现以上特征。

污泥菌种筛选结论

两种菌均能耐80℃的高温，但合肥亿鑫昌农业生产资料有限公司的高温发酵菌发酵温度能达到92℃，而河南人元生物有限公司的污泥发酵菌只能达到82℃，而且前者的高温发酵菌发酵时间只需15小时左右，后者的污泥发酵菌发酵时间需72小时。因此可以确认在污泥的高温发酵制有机肥方面合肥亿鑫昌农业生产资料有限公司的高温发优于河南人元生物有限公司的污泥发酵菌。

针对本发明污泥的特性：发明人开展了污泥破絮凝剂、污泥中生物细胞破壁、降低污泥中的含水量、除重金属、选发酵菌、补充有机质、发酵温度、充氧方式、从这八个方面对污泥进行研究。

污泥破絮凝剂：江西洪城水业环保有限公司进贤县分公司使用的絮凝剂是阳离子聚丙烯酰胺(PAM)，它能使沉降污泥絮凝便于过滤，同时由于PAM的作用，过滤后的污泥含水十分稳定，不易散失。同时如果PAM进入土壤易使土壤板结，因此污泥中的PAM必须破坏并消除，我们采取的办法是破坏污泥中PAM絮凝作用，在预处理时加入氯化铁破坏PAM的絮凝性，使污泥中的水分不被锁定。

污泥中生物细胞破壁：活性污泥中有大量的生物，生物细胞内的水分是过滤不出来的，必须破坏生物细胞壁让壁内的水变成自由水。在预处理时加入污泥调理剂破坏生物细胞壁。

降低污泥中的含水量：污泥在破絮、破壁后，加入粉煤灰或草木灰搅拌后挤压可降低污泥中的水分。

除重金属：在预处理时加入污泥调理剂，使污泥中的溶解性增大，重金属以离子态形式存在水中，再把水挤出，这样溶解了的重金属随出水排出，出水再用重金属沉淀剂沉淀。上清液返回污水处理系统。

筛选发酵菌：前面已专门论述，我们选用河南人元生物有限公司的污泥发酵菌和合肥亿鑫昌农业生产资料有限公司的高温发酵菌，前者价格便宜但耐高温性能稍差，后者前者价格贵但耐高温性能好。

补充有机质：进贤县分公司的污泥有机质含量不足，需补充，我们选用蘑菇渣或中药渣粉，每吨污泥添加150-200公斤。

发酵温度：我们发酵温度选在80-95℃，比普通的50-70℃温度高，发酵温度高可将污泥污泥快速腐熟同时杀灭污泥中的粪大肠菌、蛔虫卵、病毒等有害物。发酵时间16-20小时。

充氧方式：采用制氧机向发酵罐内供氧气含量≥93％的氧气,可提高发酵效率,并比普通工艺减少80％的通气量,减少废气的产生量，减少了热损节约能源。

发酵设备选择：

污泥发酵制有机肥现有的生产方式有条垛式堆肥、发酵仓发酵、太阳能发酵、发酵罐发酵，我们选用卧式高温发酵罐。

立式发酵机与卧式发酵机优缺点对比

污泥有机肥的检测：

通过实验将污泥转化成有机肥,我们对其中4批送检,化验结果见下表:

经过以上实验过程，最终得到本发明的有机肥

高温发酵菌:在有机肥发酵中耐80℃以上高温的发酵菌。

重金属沉淀剂:能和重金属发生反应，并生成沉淀物的物料。

其中所述把水分挤压至60％以下，优选55％以下，更优选50％以下，最优选45％以下。

本发明经过实验发现以下有益效果：

在调理时加入氯化铁,降低污泥的水分,便于发酵同时减少了发酵罐内水分蒸发量,节约能源；

采用制氧机向发酵罐内供氧气含量≥93％的氧气,可提高发酵效率,并比普通工艺减少80％的通气量,减少了热损；

电夹套加热,物料发酵温度保持在80-95℃,提高了发酵效率,充分消除病害菌等。减少物料在罐内的停留时间(不到普通方法的十分之一)，减少发酵罐容积，减少了项目的占地面积。

本发明的优点主要表现在：

1.污泥生产有机肥预处理工艺创新。在预处理时可将污泥水分降至60％以下，为国内首创。

2.工艺创新，污泥直接快速高温发酵，发酵时间在20小时以内，为国内首创；

3.用制氧机向发酵罐供含氧量大于93％气。减少了供气量也减少了废气排放量，减少了热损，节约了能源。

4.采用耐80℃以上的高温发酵菌。

5.在生产过程中，减少了污泥中重金属的含量。

具体实施方式：

以下通过实施例进一步说明本发明。

江西洪城水业环保有限公司在进贤县污水处理厂投资160万建设一套日处理10吨污泥生产有机肥的装置。

实施例1：

含水80％的污泥用泥浆泵泵入搅拌器，按污泥重量的10％加入粉煤灰(或草木灰)，按污泥重量加0.02％重量的氯化铁(1000g污泥加入0.2g氯化铁)，以每分钟三转的速度开搅拌5-8分钟，搅拌后静置2-3小时，进入螺旋挤压机，挤出部分水分，(出水入池，加重金属沉淀剂搅拌10分钟后静置，上清液返回污水处理系统)，至含水率在60％以下，脱水污泥用皮带输入发酵罐，

在预处理的同时按含水80％左右的污泥:辅料(蘑菇渣或中药渣)＝1000:150～200的比例向发酵罐中用皮带输入辅料,开启夹套加热；

将挤压后的含水在60％以下的预处理料用皮带输入发酵罐,开启搅拌，开启发酵罐引风机,尾气通过管道送入除臭系统；

夹套油温设定在80-105℃,在夹套油温低于80℃时,加热自动开启,当在夹套油温高于105℃时,加热自动停止；搅拌设定：2/58分钟，即搅拌2分钟停止58分钟；

开启制氧机,氧气含量显示达到93％以上时,待发酵罐料温达到60℃时开始向发酵罐供氧,罐内料为8吨左右时,供氧1.5-2m³/h(氧气压力≥5公斤/平方厘米)；

当发酵罐料温大于60℃时，按含水80％左右的污泥:发酵菌＝1000:0.1的比例,向发酵罐内加入发酵菌,加菌时发酵罐搅拌应处在开启状态；

发酵16-20小时,罐内料变得蓬松干爽,物料水分低于30％,停止发酵,停止供氧,停止加热，将物料从发酵罐用皮带输入粉碎机粉碎、包装。发酵罐保温待下罐料入罐。

实施例2

为了验证江西洪城水业环保有限公司生产的污泥有机肥在草上的应用效果，我们在进贤污水厂内进行了污泥有机肥在草上应用的试验。供试肥料

本发明的污泥有机肥，总养分含量5.37％，其中总氮2.42％、全磷1.97％、全钾0.98％，有机质含量64.7％；

和

江西金秾园农业科技有限公司生产的“金秾园”牌有机肥,产品标示:总养分含量≥6％,有机质≥45％。

供试土壤

土质为黄泥土，土壤肥力中等偏下。

供试作物

为当地习惯种植的绿化用草-高羊茅爱瑞3号。

试验设计

试验设3个处理：处理1施污泥有机肥，处理2为施“金秾园”牌有机肥(施肥量是2kg/m2)，处理3为空白对照(不施肥)。小区面积3*1m2,试验小区的种植密度、病虫害防治、除杂草灌溉管理等一致。试验方法

统一整地撒草籽，分格处理，处理1施加污泥有机肥4kg/m2，生长过程中不再追肥；处理2施加“金秾园”牌有机肥4kg/m2，生长过程中不再追肥；处理3不加肥料。5月26日播种，7月26日观察。结果与分析：

不加肥料自然生长：草偏黄，偏稀，平均草长7.5cm；

施加“金秾园”牌有机肥： 草绿黑，偏密，平均草长16.3cm；

施加污泥有机肥：草绿黑，偏密，平均草长21.8cm；

结论：在高羊茅爱瑞3号种植生长过程中，施加污泥有机肥能促进高羊茅爱瑞3号的发芽生长，而且效果比施加同等的“金秾园”牌有机肥效果好。

Claims (2)

1.一种利用市政污泥生产有机肥的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，调理

将含水80％的污泥、氯化铁、草木灰搅拌混合,混合均匀后静置2-3小时，挤压；

步骤2，高温发酵

挤压后的污泥，加入蘑菇渣或中药渣，输入发酵罐,搅拌，加热，供氧，加入发酵菌发酵16-20小时,物料水分低于30％即得。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，调理

按1000：0.2：100比例将含水80％左右的污泥、氯化铁、含水70％左右的草木灰搅拌,搅拌均匀后后静置2-3小时，挤压，挤压出的水流入储存池，加重金属沉淀剂将重金属沉淀，上清液返回污水处理系统；挤压后的污泥含水在60％以下；

步骤2，高温发酵

按含水80％左右的污泥:蘑菇渣或中药渣＝1000:150～200的重量比例向发酵罐中输入蘑菇渣或中药渣,将步骤1挤压后的含水在60％以下的污泥输入发酵罐,搅拌，开启发酵罐引风机,尾气通过管道送入除臭系统，发酵罐夹套油温设定在80-105℃,每搅拌2分钟停止搅拌58分钟；发酵罐料温达到60℃时开始向发酵罐供氧,罐内料为8吨时,供氧1.5-2m³/h；当发酵罐料温大于60℃时，按含水80％左右的污泥:发酵菌＝1000:0.1的比例,向发酵罐内加入发酵菌,加菌时发酵罐搅拌应处在开启状态，发酵16-20小时,罐内料变得蓬松干爽,物料水分低于30％,停止发酵,停止供氧,停止加热，将物料从发酵罐用皮带输入粉碎机粉碎，即得。