CN109851405A

CN109851405A - 利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥及其制备方法

Info

Publication number: CN109851405A
Application number: CN201910306807.0A
Authority: CN
Inventors: 秦小军; 高晶霞; 冯海萍; 裴红霞; 关耀兵; 牛勇琴; 吴雪梅
Original assignee: Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences
Current assignee: Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明公开了一种利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥及其制备方法，属于有机肥料制备技术领域。其组分包括：经发酵处理的城市污水处理厂产生的池底污泥、经发酵处理的羊粪、经发酵处理的麦芠及未经发酵的原麦芠，各物质重量比为70：（15～20）：（5～7.5）：（5～7.5）。其制备方法包括以下步骤：池底污泥预处理、污泥除臭、池底污泥指标调节、羊粪粉碎、混合发酵、添加除味组分、脱水并造粒。采用发酵工艺，通过在城市污水污泥中添加羊粪及麦芠，有效地改善了有机肥的肥力状态。该制备方法具有可实际操作性，能够大规模的投入生产。生产得到的园林用有机肥具有较低的环境风险和卫生风险，属于缓效释放肥料，具有较好的肥力长期保持性能。

Description

利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于有机肥料制备技术领域，具体涉及一种利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥及其制备方法。

背景技术

城市污水处理过程中将产生大量的污泥，这部分污泥中含有能够促进植物生长的有益微生物及氮磷钾等肥力成分，如果这部分污泥被直接当做固体废物进行填埋，不仅浪费人力物力，更有可能对地下水环境造成污染。

目前，多采用发酵的方法将城市污水污泥制备成有机肥料，现有技术中提供的一种利用城市污水污泥发酵生产有机肥料的方法，通过重金属固化、高温好氧发酵过程，使得城市污水污泥资源化。但是，这种方法得到的有机肥料植物可吸收有机养分含量较低，恶臭严重，且由于城市污水污泥中含有大量的被固化的重金属，会缓慢的释放到环境中，造成二次污染。故而，通过该种模式生产得到的有机肥料无法大规模的投入使用，且使用后存在着较高的环境风险及卫生风险。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种利用城市污水污泥生产的环境风险及卫生风险较低，肥力较好的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥。

本发明还提供了一种降低重金属含量、恶臭程度，提高肥力组分的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术措施是：

一种利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥，包括：经发酵处理的城市污水处理厂产生的池底污泥、经发酵处理的羊粪、经发酵处理的麦芠及未经发酵的原麦芠；

其中，经发酵处理的城市污水处理厂产生的池底污泥、经发酵处理的羊粪、经发酵处理的麦芠与未经发酵的原麦芠的重量比为70：（15～20）：（5～7.5）：（5～7.5）。

优选地，所述利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的组分还包括活性炭颗粒，其中经发酵处理的城市污水处理厂产生的池底污泥与活性炭颗粒的重量比为70：（1～3）。

一种如上所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，包括以下步骤：

a.池底污泥预处理：将城市污水处理厂产生的池底污泥去除杂物后酸解，并离心脱水，以去除池底污泥中含有的重金属元素，得到一级净化污泥；

b.污泥除臭：对一级净化污泥进行负压鼓泡除臭操作，得到低臭污泥；

c.池底污泥指标调节：调节池底污泥pH值为5.6～8.2，调节池底污泥含水量为66%-74%，得到备用污泥；

d.羊粪粉碎：将羊粪粉碎，并消毒，得备用羊粪；

e.混合发酵：按重量计，将备用污泥70份，备用羊粪15～20份，麦芠5～7.5份完全混合，并发酵，发酵过程中，进行曝气操作，并定期进行翻倒操作，且发酵积温值为1450℃～1700℃，获得有机肥发酵物；

f.添加除味组分：按重量计，将有机肥发酵物与麦芠5～7.5份和/或活性炭颗粒1～3份充分混合，获得有机物粗产物；

g.脱水并造粒：将有机物粗产物脱水至含水量为34%～38%，并造粒，得到园林用有机肥。

优选地，上述步骤a中，“池底污泥预处理”包括以下步骤：

a1.污泥除杂：将城市污水处理厂产生的池底污泥加工业水稀释至含水量为150%～200%，慢离心，离心机转速小于500rpm，取离心机中段污泥，获取除杂污泥；

a2.污泥酸解：在除杂污泥中加入0.05mol/L的稀硝酸溶液，并调节污泥pH为1～2，充分搅拌，对除杂污泥进行酸解，获得酸解污泥；

a3.污泥离心脱水：对酸解污泥进行快速离心脱水，离心机转速大于3000rpm，取离心机底段污泥，得到一级净化污泥。

本发明采用上述技术方案，其有益效果在于：本发明提供了一种利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥，采用发酵工艺，并通过在城市污水污泥中添加羊粪及麦芠，不仅使城市污水污泥资源化，且有效地改善了有机肥的肥力状态。本发明还提供了一种利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，通过对城市污水污泥进行前期处理，除去污泥中石头、金属、塑料等杂质，除去重金属并一定程度的降低臭味程度，然后将得到的低重金属含量、低臭味的污泥与羊粪、麦芠混合好养发酵，生产园林用有机肥，该制备方法具有较强的可实际操作性，能够大规模的投入生产。生产得到的园林用有机肥具有较低的环境风险和卫生风险，且肥力好，属于缓效释放肥料，具有较好的肥力长期保持性能。

附图说明

图1为利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥制备方法的流程图。

具体实施方式

以下结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术措施以及技术效果做进一步详细的说明。

本发明实施例提供了一种利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥，包括：包括：经发酵处理的城市污水处理厂产生的池底污泥、经发酵处理的羊粪、经发酵处理的麦芠及未经发酵的原麦芠；

本实施例中，采用污泥发酵技术，将城市污水处理厂产生的池底污泥与羊粪、麦芠混合发酵，使得城市污水处理厂产生的池底污泥以及麦芠可资源化利用。羊粪与麦芠的加入能够有效的改善城市污水处理厂产生的池底污泥的孔隙率，提高所得到的园林用有机肥的肥力效果。部分未经发酵原麦芠能够吸附及遮盖池底污泥以及羊粪所散发出的臭味，有助于降低所得到的园林用有机肥的卫生风险。

进一步的，所述利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥还包括1～3活性炭颗粒，其中经发酵处理的城市污水处理厂产生的池底污泥与活性炭颗粒的重量比为70：（1～3），以进一步抑制所得到的园林用有机肥的恶臭散发，同时，活性炭能够吸附城市污水处理厂产生的池底污泥挥发出的二噁英等大分子有害组分，并能够作为界面催化剂，在光作用下，使得有害组分缓慢氧化分解。

请参看图1，又一实施例中，一种如上所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，包括以下步骤：

S10.池底污泥预处理：将城市污水处理厂产生的池底污泥去除杂物后酸解，并离心脱水，以去除池底污泥中含有的重金属元素，得到一级净化污泥。

具体地，包括以下步骤：

S11.污泥除杂：将城市污水处理厂产生的池底污泥加工业水稀释至含水量为150%～200%，慢离心，离心机转速小于500rpm，取离心机中段污泥，获取除杂污泥。

优选地，将城市污水处理厂产生的池底污泥加工业水稀释至含水量为150%～200%后，经筛网过滤，以初步出去池底污泥中的体积较大的石头、塑料垃圾等杂物，然后置于离心机中慢速离心，使密度较大的杂质与密度较小的杂质分别在离心力的作用下，从池底污泥中分离出来，沉积于离心机的底部或飘浮于液面上方。离心一段时间后，取离心机中液位中段的污泥，优选地，取离心机1/3～3/4处的污泥，这部分污泥的杂质含量相对较少，有利于减缓池底污泥资源化利用所导致的二次污染的问题。

S12.污泥酸解：在上述的除杂污泥中加入0.05mol/L的稀硝酸溶液，并调节污泥pH为1～2，充分搅拌，对除杂污泥进行酸解，获得酸解污泥。

酸解的目的主要是将污泥中以固体颗粒状态存在的重金属离子通过化学反应的方式释放出来，使池底污泥中可能存在的汞、铬、铜、镉等重金属离子以游离态存在与溶液中，以初步对其进行脱除。

S13.污泥离心脱水：对酸解污泥进行快速离心脱水，离心机转速大于3000rpm，取离心机中段污泥，得到一级净化污泥。

当离心机快速离心旋转时，池底污泥泥浆与水溶液快速分离，使得以离子状态存在的重金属溶解于水中。

必要时，可以对污泥进行多次水洗，以进一步除去池底污泥中的重金属离子。

S20.污泥除臭：对一级净化污泥进行负压鼓泡除臭操作，得到低臭污泥。

具体地，在10KPaA～98KPaA（KPaA表示绝对压力）的负压力环境下，用空气对一级净化污泥进行鼓泡操作，空气的体积流量优选为10m³/mim～15m³/mim，以使得池底污泥中的可挥发的臭味组分缓慢挥发，并收集集中处理，以降低园林用有机肥的臭味挥发，使其能够达到公众可接受的程度。

必要时，可以对池底污泥进行加热，以加速臭味挥发，加热温度不大于70℃，以防止过热破坏污泥中的有益菌落。

一较佳实施方式中，在高真空（10KPaA～20KPaA），加热温度70℃的环境下，利用空气对池底污泥进行鼓泡操作，空气的体积流量优选为10m³/mim，以尽可能出去池底污泥中散发恶臭的分子。经此处理，污泥的恶臭等级显著降低，由原来的Ⅴ级下降至Ⅱ级，甚至下降至Ⅰ级。

S30.池底污泥指标调节：调节池底污泥pH值为5.6～8.2，调节池底污泥含水量为66%-74%，得到备用污泥。

优选地，采用碳酸氢铵、草木灰或窑灰中的至少一种调节一级净化污泥的pH值，以在调节污泥pH值的同时，提高池底污泥中氮磷钾的含量，以进一步提高所得到的园林用有机肥的肥力。

S40.羊粪粉碎：将羊粪粉碎，并消毒，得备用羊粪。

羊粪粉碎的目的主要是为了使羊粪与池底污泥充分混合均匀，利用羊粪中草质纤维含量多的特性，进一步提升所得到的园林用有机肥的肥力，池底污泥充分与羊粪充分分散，羊粪的纤维形成网状结构，有利于所得到的园林用有机肥的肥力保持，使肥力效果维持较长的时间。

S50.混合发酵：按重量计，将备用污泥70份，备用羊粪15～20份，麦芠5～7.5份完全混合，并发酵，发酵过程中，进行曝气操作，并定期进行翻倒操作，且发酵积温值为1450℃～1700℃，获得有机肥发酵物。

其中，总发酵时间为：

夏季，室外日平均温度超过20℃时，总发酵时间为25d～35d；

春季或秋季，室外日平均温度为10℃～20℃时，总发酵时间为45d～60d；

冬季，室外日平均温度小于10℃时，总发酵时间为60d～75d。

相邻两次翻倒时间间隔呈等差数列递增，具体的，如下式所示：

式中，an表示第（n+1）次翻倒与第n次翻倒的时间间隔，a₁表示第二次翻倒与第一次翻倒时间间隔，d表示等差数列的公差；

其中，春季、夏季或秋季，室外日平均温度大于或等于10℃时，a₁=6，d=2；

冬季，室外日平均温度小于10℃时，a₁=7，d=3。

翻倒的主要目的是通过物理手段，进一步减小污泥块状团粒，降低污泥中含水量，使污泥团粒最小化后充分与发酵辅料混合，增加发酵物总体的空隙度，丰富微生物种群数量，缩短发酵时间。翻倒方式根据场地及条件可采取人工或机械进行。

曝气操作的具体方式为分阶段间歇性曝气。曝气操作选择相邻两次翻倒时间间隔中间的时间点进行曝气操作，每次曝气操作时长为12h～24h。曝气的主要目的为使得发酵堆在进行好氧发酵时微生物菌群能够获得足量、均匀氧气，发酵堆内不同部位发酵温度均一，发酵热量及时向外扩散，发酵进程一致，加快发酵速度，发酵产生热量及二氧化碳能够及时排出。

S60.添加除味组分：将有机肥发酵物与麦芠5～7.5重量份和/或活性炭颗粒1～3重量份充分混合，获得有机物粗产物。

部分原麦芠能够吸附及遮盖池底污泥以及羊粪所散发出的臭味，有助于降低所得到的园林用有机肥的卫生风险。活性炭颗粒的加入进一步抑制所得到的园林用有机肥的恶臭散发，同时，活性炭能够吸附城市污水处理厂产生的池底污泥挥发出的二噁英等大分子有害组分，并能够作为界面催化剂，在光作用下，使得有害组分缓慢氧化分解。

S70.脱水并造粒：将有机物粗产物脱水至含水量为34%～38%，并造粒，得到园林用有机肥。

以下通过具体的实施方式，进一步解释说明本发明实施例的技术方案以及技术效果。

具体实施方式1

将城市污水处理厂产生的池底污泥加工业水稀释至含水量为150%，慢离心，离心机转速500rpm，取离心机中段污泥，获取除杂污泥。在除杂污泥中加入0.05mol/L的稀硝酸溶液，并调节污泥pH为1～2，充分搅拌，对除杂污泥进行酸解，获得酸解污泥。对酸解污泥进行快速离心脱水，离心机转速3000rpm，取离心机中段污泥，得到一级净化污泥。在98KPaA（KPaA表示绝对压力）的负压力环境下，用空气对一级净化污泥进行鼓泡操作，空气的体积流量优选为15m³/mim，以使得池底污泥中的可挥发的臭味组分缓慢挥发，并收集集中处理。采用碳酸氢铵调节池底污泥pH值为5.6～8.2，调节池底污泥含水量为66%-74%，得到备用污泥。将羊粪粉碎，并消毒，得备用羊粪。

将备用污泥700kg，备用羊粪200kg，麦芠50kg完全混合，并发酵，发酵过程中，进行曝气操作，并定期进行翻倒操作，且发酵积温值为1700℃，获得有机肥发酵物。将有机肥发酵物与麦芠50kg和活性炭颗粒10kg充分混合，获得有机物粗产物。将有机物粗产物脱水至含水量为34%～38%，并造粒，得到园林用有机肥。

该实施方式中，所得到的园林用有机肥恶臭等级为Ⅱ级，总养分含量为6.5%，重金属含量大幅降低。

具体实施方式2

将城市污水处理厂产生的池底污泥加工业水稀释至含水量为200%，慢离心，离心机转速300rpm，取离心机中段污泥，获取除杂污泥。在除杂污泥中加入0.05mol/L的稀硝酸溶液，并调节污泥pH为1～2，充分搅拌，对除杂污泥进行酸解，获得酸解污泥。对酸解污泥进行快速离心脱水，离心机转速3500rpm，取离心机中段污泥，得到一级净化污泥。在10KPaA（KPaA表示绝对压力），温度70℃的负压力环境下，用空气对一级净化污泥进行鼓泡操作，空气的体积流量优选为10m³/mim，以使得池底污泥中的可挥发的臭味组分缓慢挥发，并收集集中处理，采用碳酸氢铵和草木灰调节池底污泥pH值为5.6～8.2，调节池底污泥含水量为66%-74%，得到备用污泥。将羊粪粉碎，并消毒，得备用羊粪。将备用污泥700kg，备用羊粪150kg，麦芠75kg完全混合，并发酵，发酵过程中，进行曝气操作，并定期进行翻倒操作，且发酵积温值为1450℃，获得有机肥发酵物。将有机肥发酵物与麦芠75kg和活性炭颗粒30kg充分混合，获得有机物粗产物。将有机物粗产物脱水至含水量为34%～38%，并造粒，得到园林用有机肥。

该实施方式中，所得到的园林用有机肥恶臭等级为Ⅰ级，总养分含量为6.3%，重金属含量大幅降低。

具体实施方式3

将城市污水处理厂产生的池底污泥加工业水稀释至含水量为200%，慢离心，离心机转速500rpm，取离心机中段污泥，获取除杂污泥。在除杂污泥中加入0.05mol/L的稀硝酸溶液，并调节污泥pH为1～2，充分搅拌，对除杂污泥进行酸解，获得酸解污泥。对酸解污泥进行快速离心脱水，离心机转速3000rpm，取离心机中段污泥，得到一级净化污泥。在20KPaA（KPaA表示绝对压力），温度为70℃的负压力环境下，用空气对一级净化污泥进行鼓泡操作，空气的体积流量优选为15m³/mim，以使得池底污泥中的可挥发的臭味组分缓慢挥发，并收集集中处理，采用窑灰调节池底污泥pH值为5.6～8.2，调节池底污泥含水量为66%-74%，得到备用污泥。将羊粪粉碎，并消毒，得备用羊粪。

将备用污泥700kg，备用羊粪180kg，麦芠60kg完全混合，并发酵，发酵过程中，进行曝气操作，并定期进行翻倒操作，且发酵积温值为1500℃，获得有机肥发酵物。将有机肥发酵物与麦芠60kg充分混合，获得有机物粗产物。将有机物粗产物脱水至含水量为34%～38%，并造粒，得到园林用有机肥。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥，其特征在于，包括：经发酵处理的城市污水处理厂产生的池底污泥、经发酵处理的羊粪、经发酵处理的麦芠及未经发酵的原麦芠；

2.如权利要求1所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥，其特征在于，所述园林用有机肥的组分还包括活性炭颗粒，其中经发酵处理的城市污水处理厂产生的池底污泥与活性炭颗粒的重量比为70：（1～3）。

3.一种如权利要求1或2所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

c.池底污泥指标调节：调节低臭污泥pH值为5.6～8.2，调节低臭污泥含水量为66%-74%，得到备用污泥；

d.羊粪粉碎：将羊粪粉碎，并消毒，得备用羊粪；

4.如权利要求3所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤a中，“池底污泥预处理”包括以下步骤：

a3.污泥离心脱水：对酸解污泥进行快速离心脱水，离心机转速大于3000rpm，取离心机中段污泥，得到一级净化污泥。

5.如权利要求3所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤c中，采用碳酸氢铵、草木灰或窑灰中的至少一种调节一级净化污泥的PH值。

6.如权利要求3所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤e中，总发酵时间为：

夏季，室外日平均温度超过20℃时，总发酵时间为25d～35d；

冬季，室外日平均温度小于10℃时，总发酵时间为60d～75d。

7.如权利要求6所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤e中，“发酵过程中，进行曝气操作，并定期进行翻倒操作”中，曝气操作的具体方式为分阶段间歇性曝气。

8.如权利要求6所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤e中，“发酵过程中，进行曝气操作，并定期进行翻倒操作”中，

式中，a_n表示第（n+1）次翻倒与第n次翻倒的时间间隔，a₁表示第二次翻倒与第一次翻倒时间间隔，d表示等差数列的公差；

冬季，室外日平均温度小于10℃时，a₁=7，d=3。

9.如权利要求8所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，其特征在于，选择相邻两次翻倒时间间隔中间的时间点进行曝气操作，每次曝气操作时长为12h～24h。

10.如权利要求3所述的利用城市污泥发酵制备的园林用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤b中，“对一级净化污泥进行负压鼓泡除臭操作”中，具体地，在90KPaA～98KPaA的负压力环境下，用空气对一级净化污泥进行鼓泡操作。