CN109928791A - 一种污泥堆肥方法及有机肥料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污泥堆肥方法及有机肥料，所述方法以污泥、菇渣与木块作为原料，三者混合后形成堆体；所述堆体堆积在戈尔膜内堆起来，加入复合微生物酶发酵菌液，制成堆垛，所述堆垛表面覆盖戈尔膜，将所述堆垛放置在通风供养环境下进行有氧发酵；发酵3‑4周后出料、陈化，得到肥料粗品，依次进行灭菌、脱水、抽风去除臭味、干燥和过筛，制成粒径均匀的有机肥料。所述方法占地小、易推广，不仅克服目前市政污泥不能高效无害处理处置的问题，并有效提高污泥堆肥发酵率，有效的减轻了处理市政污泥的压力，并且提高有机固体废物转变为有机肥料的生产效率，同时能够减少传统焚烧或填埋污泥对环境的二次污染，具有较好的环保意义。

Description

一种污泥堆肥方法及有机肥料

技术领域

本发明涉及堆肥的技术领域，尤其是一种污泥堆肥方法及有机肥料。

背景技术

在城市化发展进程中，污水处理量随之提高，这也导致污水处理附属物污泥产量大大增加。而如何处理处置这些污泥，使其无害化并进行有效利用是世界共同重视的问题。市政污泥是指污水处理厂处理结束后经浓缩、脱水后排出的含水率约为80％的深褐色泥块或泥饼，它含有大量的水分、丰富的有机物以及氮、磷、钾等营养元素，随意处置污泥会对资源造成严重浪费并且容易形成二次污染。

堆肥是一种很好的无害化处理污泥的方法，但由于传统的堆肥技术在有氧分解过程中产生的臭味会污染环境，堆肥成本高或质量不佳影响堆肥产品销售。中国发明专利申请CN102515901A公开了一种利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，包括以下步骤：

(1)对栽植地块进行整地，确保遇涝能排，遇旱能灌；

(2)在栽植地块附近选择一块污泥堆肥场地，其堆肥场地周围开挖排水沟，上方设塑料薄膜的温室大棚，污泥堆肥场地进行夯实，然后铺上防水卷材，并留有一定坡度，在坡度下方设置渗滤液截留桶，大棚外侧设有冷凝水导流槽；

(3)将污泥和药渣添加物运至污泥堆肥场地，按重量比1.5∶1混合，所述污泥含水率为75％-85％，药渣添加物含水率为25％-35％；再添加适量的复合菌剂接种发酵，第1～20天，每2天翻抛堆肥污泥一次，以供氧为主要目的，第20～32天，每4天翻抛堆肥污泥一次，以控制温度为主要目的；当堆肥污泥含水率25％～35％；碳氮比(C/N)≤20∶1；耗氧速率趋于稳定时即形成林业土壤基质；

(4)发酵完成后的堆肥产品，用于林地施用时，采用灌溉、翻土作垄或犁沟施用；用于绿地直接施用时，先在种植前在土方上方均匀撒上污泥，然后结合整地翻入土内，使污泥和土壤均匀混合，在污泥翻入土中后，浇少量水使土壤和污泥充分混合。

上述方法需要的占地面积大，发酵时间长，堆肥产品的适用对象有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的污泥堆肥技术的不足，提供一种污泥堆肥方法，采用GORE膜(中文翻译：戈尔膜)堆肥，GORE膜覆盖系统与传统膜堆肥不同，它具有对气候、气溶胶和臭气的综合防治功能，能够让有机质得到有效降解。GORE膜是一种特制微孔功能膜，目前市场有售，其具有半透膜功能，能使水蒸气和二氧化碳从堆体中散发出去，但阻断硫化氢、氨气等臭气的通过，并且能够使堆体处于一个较恒定的气候环境，从而提高堆肥效率。

本发明还保护所述污泥堆肥方法获得的有机肥料，其可以作为常规有机肥料适用于农田、园林等多个场合，运用广，腐熟度高，平均发芽率达到0.746，对种子无毒害，属于环保产品。

本发明所利用的污泥为市政污泥，其特点是具有较高含水率、透气性差。应通过脱水使污泥含水率不高于55wt％，以免堆体不能达到最适合的发酵温度，影响其发酵、腐熟的速度。

本发明利用菇渣与木块配合污泥进行发酵，主要通过投放适量的菇渣和木块调节堆肥C/N比以及含水率。当污泥、菇渣与木块混合的质量比为4：2-3：2-3时，可实现物料C/N为1：25-30，在该条件下，配合本发明所述的堆肥方法，不仅可以较快完成发酵过程，而且产品的发芽指数较高，从而通过将污泥与菇渣、木块配合，实现污泥的无害化、高效化发酵堆肥。优选地，混合的方式为污泥与木块先混合均匀后，再与菇渣混合堆放，来降低堆体含水率以及达到调节污泥粒径和孔隙率的目的。

本发明中，复合微生物酶菌液可以提高产品的肥效，减少化肥的使用量，推进环保生态经济的发展。复合微生物酶菌液优选为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌和水组成，上述各种菌均采用市售菌液产品，其制备方法为将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌以菌液体积比为0.2：0.2：0.3：0.1-1.2混合后，所得混合液再按照1:19-21的体积比加水稀释，采用这种比例配置的复合微生物酶菌液，其产品的发芽指数较高。优选地，复合微生物酶发酵菌液的加量为所述堆体的25-30wt％，低于25wt％会影响堆肥效率，高于30wt％会导致堆体温度过高不利于堆体发酵。

本发明中，有氧发酵的温度不超过60℃，否则将会影响堆体中的发酵菌种发酵，优选地，控制所述堆体水分含量为45-55wt％，pH保持在7-8，保持良好的发酵环境。

具体方案如下：

一种污泥堆肥方法，包括以下步骤：

步骤1：以污泥、菇渣与木块作为原料，三者混合后形成堆体；

步骤2：将步骤1中的所述堆体堆积在戈尔膜内堆起来，加入复合微生物酶发酵菌液，制成堆垛，所述堆垛表面覆盖戈尔膜，将所述堆垛放置在通风供养环境下进行有氧发酵；

步骤3：控制有氧发酵的温度不超过60℃，发酵3-4周后出料、陈化，得到肥料粗品；

步骤4：将步骤3中的肥料粗品依次进行灭菌、脱水、抽风去除臭味、干燥和过筛，制成粒径均匀的有机肥料。

进一步的，所述污泥为市政污泥，含水率不高于55wt％。

进一步的，所述步骤1中污泥、菇渣与木块混合的质量比为4：2-3：2-3；混合的方式为污泥与木块先混合均匀后，再与菇渣混合堆放。

进一步的，所述步骤1中控制堆体的温度为55-60℃；优选地，控制堆体温度的方式为控制堆体中物料的湿度。

进一步的，所述步骤2中复合微生物酶发酵菌液由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌和水组成，其制备方法为将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌以菌液体积比为0.2：0.2：0.3：0.1-1.2混合后，所得混合液再按照1:19-21的体积比加水稀释。

进一步的，所述步骤2中复合微生物酶发酵菌液的加量为所述堆体的25-30wt％。

进一步的，所述步骤3中，控制有氧发酵的温度方式为：当所述堆垛温度超出60℃时，将其进行翻堆操作，使物料重新混合均匀，且温度恢复到55-60℃之间。

进一步的，所述步骤3中，控制所述堆体水分含量为45-55wt％，pH保持在7-8。

进一步的，所述步骤4中，灭菌的方式为巴氏灭菌法，温度为75-85℃。

本发明还保护运用所述的污泥堆肥方法，制备得到的有机肥料。

有益效果：

本发明利用污泥进行堆肥，通过污泥与菇渣、木块配合，在复合微生物酶发酵菌液作用下进行膜内有氧发酵，不仅克服目前市政污泥不能高效无害处理处置的问题，充分利用了市政污泥中的丰富的有机物、氮、磷、钾等营养元素，减少对污泥处理的支出经费，并有效提高污泥堆肥发酵率。本发明所述方法有效的减轻了处理市政污泥的压力，并且提高有机固体废物转变为有机肥料的生产效率，同时能够减少传统焚烧或填埋污泥对环境的二次污染，由于复合发酵菌液的作用，加快堆体的腐熟速度并且减少恶臭气体逸散。结合GORE膜密封使逸散到环境中的臭气进一步减少，具有较好的环保意义。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。

实施例中戈尔膜由江平生物基质技术股份有限公司提供。

实施例中复合微生物酶发酵菌液由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌和水组成，其制备方法为将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌以菌液体积比为0.2：0.2：0.3：1混合后，所得混合液再按照1:20的体积比加水稀释。上述制备方法仅为示例，采用枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌以菌液体积比为0.2：0.2：0.3：0.1-1.2混合后，所得混合液再按照1:19-21的体积比加水稀释，当总体活体微生物菌数达到1×10⁹cuf/ml以上时完成制备。上述微生物制剂均采用市售产品。

发芽指数检测方法是用JPJB-S1堆肥发芽指数检测方法。

实施例1

一种污泥堆肥方法，具体步骤如下：

S1：利用污泥、菇渣与木块作为原料，并对原材料进行破碎。污泥、菇渣与木块混合的质量比为4：3：3，污泥含水率不高于55％。污泥与木块先混合均匀后，再与菇渣混合堆放，控制物料湿度，控制物料C/N为1：25-30，实时监测堆体温度，让堆体温度保持在55-60℃之间。

S2:将混合均匀的物料堆积在戈尔膜内堆起来，加入复合微生物酶发酵菌液，复合微生物酶发酵菌液的加量为堆体的25wt％，最终形成底宽2m，高2.5m，顶宽1m的堆垛。在堆体表面覆盖戈尔膜，并通过堆肥槽内的2条通风管道通风供氧，然后让其在一定环境下进行有氧发酵。

S3:每当堆垛温度超出60℃时，对其进行翻堆操作使物料重新混合均匀，使新堆的温度恢复到55-60℃之间，堆体水分含量约为50％，pH保持在7-8左右。让其继续发酵腐熟直至成肥，发酵4周后出料、陈化。

S4:完成发酵的混合物用巴氏灭菌法在80℃灭菌，投入烘干机脱水至含水量不超过30wt％，同时抽风去除臭味，最后将其干燥进行过筛，制成粒径均匀的有机肥料并包装储存。经检测，产品发芽指数1.341。

实施例2

一种污泥堆肥方法，具体步骤如下：

S1：利用污泥、菇渣与木块作为原料，并对原材料进行破碎。污泥、菇渣与木块混合的质量比为4：2：2，污泥含水率不高于55％。污泥与木块先混合均匀后，再与菇渣混合堆放，控制物料湿度，控制物料C/N为1：25-30，实时监测堆体温度，让堆体温度保持在55-60℃之间。

S2:将混合均匀的物料堆积在戈尔膜内堆起来，加入复合微生物酶发酵菌液，复合微生物酶发酵菌液的加量为堆体的30wt％，最终形成底宽2m，高2.5m，顶宽1m的堆垛。在堆体表面覆盖戈尔膜，并通过堆肥槽内的2条通风管道通风供氧，然后让其在一定环境下进行有氧发酵。

S3:每当堆垛温度超出60℃时，对其进行翻堆操作使物料重新混合均匀，使新堆的温度恢复到55-60℃之间，堆体水分含量约为50％，pH保持在7-8左右。让其继续发酵腐熟直至成肥，发酵3周后出料、陈化。

S4:完成发酵的混合物用巴氏灭菌法在75℃灭菌，投入烘干机脱水至含水量不超过30wt％，同时抽风去除臭味，最后将其干燥进行过筛，制成粒径均匀的有机肥料并包装储存。经检测，产品发芽指数为0.947。

实施例3

一种污泥堆肥方法，具体步骤如下：

S1：利用污泥、菇渣与木块作为原料，并对原材料进行破碎。污泥、菇渣与木块混合的质量比为4：2：3，污泥含水率不高于55％。污泥与木块先混合均匀后，再与菇渣混合堆放，控制物料湿度，控制物料C/N为1：25-30，实时监测堆体温度，让堆体温度保持在55-60℃之间。

S2:将混合均匀的物料堆积在戈尔膜内堆起来，加入复合微生物酶发酵菌液，复合微生物酶发酵菌液的加量为堆体的28wt％，最终形成底宽2m，高2.5m，顶宽1m的堆垛。在堆体表面覆盖戈尔膜，并通过堆肥槽内的2条通风管道通风供氧，然后让其在一定环境下进行有氧发酵。

S3:每当堆垛温度超出60℃时，对其进行翻堆操作使物料重新混合均匀，使新堆的温度恢复到55-60℃之间，堆体水分含量约为50％，pH保持在7-8左右。让其继续发酵腐熟直至成肥，发酵4周后出料、陈化。

S4:完成发酵的混合物用巴氏灭菌法在85℃灭菌，投入烘干机脱水至含水量不超过30wt％，同时抽风去除臭味，最后将其干燥进行过筛，制成粒径均匀的有机肥料并包装储存。经检测，产品发芽指数为1.023。

实施例4

一种污泥堆肥方法，具体步骤如下：

S1：利用污泥、菇渣与木块作为原料，并对原材料进行破碎。污泥、菇渣与木块混合的质量比为4：3：3，污泥含水率不高于55％。污泥与木块先混合均匀后，再与菇渣混合堆放，控制物料湿度，控制物料C/N为1：25-30，实时监测堆体温度，让堆体温度保持在55-60℃之间。

S2:将混合均匀的物料堆积在戈尔膜内堆起来，加入复合微生物酶发酵菌液，复合微生物酶发酵菌液的加量为堆体的27wt％，最终形成底宽2m，高2.5m，顶宽1m的堆垛。在堆体表面覆盖戈尔膜，并通过堆肥槽内的2条通风管道通风供氧，然后让其在一定环境下进行有氧发酵。

S3:每当堆垛温度超出60℃时，对其进行翻堆操作使物料重新混合均匀，使新堆的温度恢复到55-60℃之间，堆体水分含量约为50％，pH保持在7-8左右。让其继续发酵腐熟直至成肥，发酵3周后出料、陈化。

S4:完成发酵的混合物用巴氏灭菌法在80℃灭菌，投入烘干机脱水至含水量不超过30wt％，同时抽风去除臭味，最后将其干燥进行过筛，制成粒径均匀的有机肥料并包装储存。经检测，产品发芽指数为1.157。

对比例1(采用普通PET塑料膜)

对比例1采用实施例1中的方法，其区别仅在于用普通PET塑料膜替换戈尔膜，发现采用戈尔膜堆肥的堆体，在堆肥过程中没有恶臭气体的逸散，发酵时间较用普通PET塑料膜堆肥时间短，而采用普通PET塑料膜堆肥随着堆肥的进行，恶臭气味逸散较严重。

对比例2

一种污泥堆肥方法，具体步骤如下：

S1：利用污泥、菇渣与木块作为原料，并对原材料进行破碎。污泥、菇渣与木块混合的质量比为4：1：1，污泥含水率不高于55％。污泥与木块先混合均匀后，再与菇渣混合堆放，实时监测堆体温度，让堆体温度保持在55-60℃之间。

S2:将混合均匀的物料堆积在戈尔膜内堆起来，加入复合微生物酶发酵菌液，复合微生物酶发酵菌液的加量为堆体的25wt％，最终形成底宽2m，高2.5m，顶宽1m的堆垛。在堆体表面覆盖戈尔膜，并通过堆肥槽内的2条通风管道通风供氧，然后让其在一定环境下进行有氧发酵。

S3:每当堆垛温度超出60℃时，对其进行翻堆操作使物料重新混合均匀，使新堆的温度恢复到55-60℃之间，堆体水分含量约为50％，pH保持在7-8左右。发酵4周后出料、陈化。

S4:完成发酵的混合物用巴氏灭菌法在80℃灭菌，投入烘干机脱水至含水量不超过30wt％，同时抽风去除臭味，最后将其干燥进行过筛，制成粒径均匀的有机肥料并包装储存。

试验中发现堆体的含水率难以控制在50％-60％之间，含水量太高，会使堆体内自由空间少，通气性差，形成微生物发酵的厌氧状态，不利于堆体好氧发酵。同时产品有机肥料的种子发芽指数低于0.5。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种污泥堆肥方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：以污泥、菇渣与木块作为原料，三者混合后形成堆体；

步骤2：将步骤1中的所述堆体堆积在戈尔膜内堆起来，加入复合微生物酶发酵菌液，制成堆垛，所述堆垛表面覆盖戈尔膜，将所述堆垛放置在通风供养环境下进行有氧发酵；

步骤3：控制有氧发酵的温度不超过60℃，发酵3-4周后出料、陈化，得到肥料粗品；

步骤4：将步骤3中的肥料粗品依次进行灭菌、脱水、抽风去除臭味、干燥和过筛，制成粒径均匀的有机肥料。

2.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于：所述污泥为市政污泥，含水率不高于55wt％。

3.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于：所述步骤1中污泥、菇渣与木块混合的质量比为4：2-3：2-3；混合的方式为污泥与木块先混合均匀后，再与菇渣混合堆放。

4.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于：所述步骤1中控制堆体的温度为55-60℃；优选地，控制堆体温度的方式为控制堆体中物料的湿度。

5.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于：所述步骤2中复合微生物酶发酵菌液由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌和水组成，其制备方法为将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、黄孢原毛平革菌以菌液体积比为0.2：0.2：0.3：0.1-1.2混合后，所得混合液再按照1:19-21的体积比加水稀释。

6.根据权利要求5所述的污泥堆肥方法，其特征在于：所述步骤2中复合微生物酶发酵菌液的加量为所述堆体的25-30wt％。

7.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于：所述步骤3中，控制有氧发酵的温度方式为：当所述堆垛温度超出60℃时，将其进行翻堆操作，使物料重新混合均匀，且温度恢复到55-60℃之间。

8.根据权利要求1或7所述的污泥堆肥方法，其特征在于：所述步骤3中，控制所述堆体水分含量为45-55wt％，pH保持在7-8。

9.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于：所述步骤4中，灭菌的方式为巴氏灭菌法，温度为75-85℃。

10.运用权利要求1-9中任一项所述的污泥堆肥方法，制备得到的有机肥料。