CN111732313A - 城市生活污泥资源化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种城市生活污泥资源化处理工艺，包括如下步骤：(1)将污泥和生活污水搅拌混匀，制得混合泥浆，然后将所得混合泥浆导入设置有超声波发生器探头的曝气池中，超声处理2.5‑3min；(2)向处理后的混合泥浆中加入稀硫酸，调节pH为2‑3，然后向混合泥浆中加入重金属钝化剂，搅拌反应10‑12h，再向其中加入粉碎的废弃鸡蛋壳，调节pH为7.0；(3)向所得的混合泥浆中加入葡萄秸秆、废弃鱼骨粉、畜禽粪便和微生物菌剂，混合均匀后进行好氧发酵，得到发酵物料，将发酵物料干燥后，用于农业或园林中。本发明的污泥处理工艺采用超声处理、重金属钝化处理和好氧发酵处理相结合，不仅能够高效钝化污泥中的重金属离子，还能够高效去除污泥中的寄生微生物。

Description

城市生活污泥资源化处理工艺
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，具体涉及城市生活污泥资源化处理工艺。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，污水排放量日益增加，污泥产量也大幅度增长，考虑到我国是一个发展中国家，又是一个农业大国，城市污水厂污泥的土地利用是一个重要的途径。生活污泥中通常含有丰富的有机质、氮、磷等营养元素,是一种高营养的有机肥,具有巨大的农用价值，但同时生活污泥又含有多种不等量的重金属、病原微生物和微量的有机污染物等有害物质,在农用前必须对其进行妥善处理。
因此，为了更好地实现生活污泥的农用，需要研究出一种成本低廉，效果优异且操作简单的污泥处理工艺。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种成本低廉，效果优异且操作简单的城市生活污泥资源化处理工艺。
本发明提供的城市生活污泥资源化处理工艺，包括如下步骤：
(1)将污泥和生活污水按体积比为1:0.2-0.3搅拌混匀，制得混合泥浆，然后将所得混合泥浆导入设置有超声波发生器探头的曝气池中，打开超声波发生器，调整超声波强度为0.40-0.45W/mL,超声处理2.5-3min；
(2)向处理后的混合泥浆中加入稀硫酸，调节pH为2-3，然后按质量体积比为6-8g：1L向混合泥浆中加入重金属钝化剂，搅拌反应10-12h，再向其中加入粉碎的废弃鸡蛋壳，调节pH为7.0；
(3)向所得的混合泥浆中加入葡萄秸秆、废弃鱼骨粉、畜禽粪便和微生物菌剂，混合均匀后进行好氧发酵，得到发酵物料，将发酵物料干燥后，用于农业或园林中；所述混合泥浆、葡萄秸秆、废弃鱼骨粉、畜禽粪便和微生物菌剂的质量比为25-30:10-15:5-8:4-5:0.1-0.2。
进一步，所述重金属钝化剂按重量份计，包括如下原料组分：改性玉米芯颗粒20～25份、鼠李糖脂15～20份、沸石15～20份、钢渣10～15份、高铁酸钾10～15份、六偏磷酸钠5～6份、凹凸棒土10～15份、改性麦麸10～15份。
进一步，所述重金属钝化剂按重量份计，包括如下原料组分：改性玉米芯颗粒22份、鼠李糖脂18份、沸石18份、钢渣13份、高铁酸钾12份、六偏磷酸钠6份、凹凸棒土12份、改性麦麸13份。
进一步，所述改性玉米芯颗粒的制备方法包括如下步骤：
a、将玉米芯颗粒浸入质量浓度为20％的NaOH水溶液中，搅拌1h，滤出并水洗至中性；
b、将所得的玉米芯颗粒浸泡于水中，调节pH为4.0，浸泡12h后取出，按质量体积比为3g:0.184g:70mL:17.5mL将取出的玉米芯颗粒、硫酸亚铁、水和甲基丙烯酸混合，搅拌30min后，通入氮气，并升温至60℃，之后再按混合物总体积的4％加入体积浓度为30％的H2O2溶液，反应2h；
c、收集反应后所得的固体物料，并用无水乙醇清洗至少5次，再依次抽滤、洗涤、真空干燥，即可制得改性玉米芯颗粒。
进一步，所述改性麦麸的制备方法包括如下步骤：
按质量体积比为10～12g:100ml向放置麦麸的容器中加入改性溶液，搅拌混匀后，将容器密封并置于温度为40～45℃的烘箱内，放置45～48h，然后过滤，收集滤渣，再用蒸馏水反复洗涤滤渣，直到最后一次清洗液显示为中性为止，最后将清洗好的滤渣烘干，即得改性麦麸；
所述改性溶液中包括羟基乙酸、36％乙酸、乙酸酐和浓硫酸，且羟基乙酸、36％乙酸、乙酸酐和浓硫酸的体积比为50:20:30:0.15。
进一步，所述沸石的粒径为0.5-1mm，所述钢渣的粒径为2-3mm。
进一步，所述微生物菌剂按重量份计，包括含量不低于5×108cfu/g的EM菌菌剂10份和含量不低于1×108cfu/g的固氮菌菌剂5份。
进一步，步骤(3)中，保持混合物料高度为0.8-1.0m进行好氧发酵，好氧发酵时间为15天，每天早晚强制通风一次，通风时间至少30min，每当温度达到50℃或超过50℃，就进行翻堆。
本发明的有益效果：
本发明的污泥处理工艺采用超声处理和重金属钝化处理相结合，能够高效去除污泥中的有机物和寄生微生物，钝化污泥中的重金属离子，使污泥满足农用标准，这之后再进行堆肥处理，使污泥含有丰富的植物生长所需的营养成分和微量元素，能够更好地实现污泥在农业或园林中的应用。而且本发明在进行污泥处理时，采用了大量的废弃物，实现了“以废治废，变废为宝”，带来了很好的环境效益和经济效益。对污泥进行超声处理，不仅能够产生大量具有强氧化性的·OH自由基，用于氧化降解污泥中的有机物，还能够产生剪切力，达到破坏微生物细胞壁的目的，高效灭杀污泥中的寄生微生物；超声处理后，利用特制的重金属钝化剂对污泥进行重金属钝化处理，能够促进污泥中的活性较高的重金属元素转化成稳定的活性低的重金属形态，使污泥满足农用标准。
本发明中采用的重金属钝化剂由改性的农业废弃物、矿石矿物等原料组分制成，不仅可以大大降低钝化剂的成本，还能够实现以废治废，变废为宝，解决农业废弃物的处理问题。其中，改性玉米芯颗粒和改性麦麸在经过改性处理后，不仅对于重金属的吸附能力将大大提高，而且其含有的大量活性基团，能够与重金属发生络合反应，鼠李糖脂能够与重金属离子发生螯合反应、沸石、钢渣及凹凸棒土都能够高效吸附重金属，高铁酸钾不仅自身能够与重金属反应，其还能够破坏污泥絮体结构以及污泥中所含微生物的细胞壁、细胞膜,使胞内的有机物、蛋白质和多糖等得到释放，释放出的胞内物质也能够与重金属发生反应，提高钝化效果，同时高铁酸钾还具有优异的灭菌作用，能够灭杀污泥中的寄生微生物，六偏磷酸钠能够使钝化剂中各组分在污泥中分散得更加均匀，使钝化剂能够充分与污泥接触，以便更好地处理污泥中所含有的高活性的重金属，促进污泥中的活性较高的重金属元素转化成稳定的活性低的重金属形态，降低重金属的生物有效性和可迁移性；将这些组分按特定用量复配后，各组分之间能够实现相互协同，最终能够达到协同增效，大大提高对污泥中重金属的钝化效果。
本发明中，作为重金属钝化剂原料的玉米芯和麦麸都含有丰富的氮、磷、钾等有机物成分，葡萄秸秆和废弃鱼骨粉也都为废弃物，葡萄秸秆中含有丰富的氮、磷、钾、糖分等有机物成分，废弃鱼骨粉中磷含量高，并含有丰富的蛋白质，将它们与经过钝化和超声处理的泥浆混合好氧发酵，可降低堆肥成本，并使污泥含有丰富的植物生长所需的营养成分和微量元素，能够更好地实现污泥在农业或园林中的应用。
具体实施方式
以下为具体实施例：
实施例一
本实施例提供的城市生活污泥资源化处理工艺，包括如下步骤：
(1)将污泥和生活污水按体积比为1:0.2搅拌混匀，制得混合泥浆，然后将所得混合泥浆导入设置有超声波发生器探头的曝气池中，打开超声波发生器，调整超声波强度为0.45W/mL,超声处理2.5min；超声波发生器探头的布置密度为每2m2设置一个探头，探头深度范围为曝气池有效水深的50％；
(2)向处理后的混合泥浆中加入稀硫酸，调节pH为2-3，然后按质量体积比为8g：1L向混合泥浆中加入重金属钝化剂，搅拌反应12h，再向其中加入粉碎的废弃鸡蛋壳，调节pH为7.0；
(3)向所得的混合泥浆中加入葡萄秸秆、废弃鱼骨粉、畜禽粪便和微生物菌剂，混合均匀后进行好氧发酵，得到发酵物料，将发酵物料避光风干后，用于农业或园林中；所述混合泥浆、葡萄秸秆、废弃鱼骨粉、畜禽粪便和微生物菌剂的质量比为25:15:5:4:0.2。所述微生物菌剂按重量份计，包括含量不低于5×108cfu/g的EM菌菌剂10份和含量不低于1×108cfu/g的固氮菌菌剂5份；保持混合物料高度为0.8-1.0m进行好氧发酵，好氧发酵时间为15天，每天早晚强制通风一次，通风时间30min，每当温度达到50℃或超过50℃，就进行翻堆。
本实施例中，所述重金属钝化剂按重量份计，包括如下原料组分：改性玉米芯颗粒22份、鼠李糖脂18份、沸石18份、钢渣13份、高铁酸钾12份、六偏磷酸钠6份、凹凸棒土12份、改性麦麸13份。
本实施例中，所述改性玉米芯颗粒的制备方法包括如下步骤：
a、将玉米芯颗粒浸入质量浓度为20％的NaOH水溶液中，搅拌1h，滤出并水洗至中性；
b、将所得的玉米芯颗粒浸泡于水中，调节pH为4.0，浸泡12h后取出，按质量体积比为3g:0.184g:70mL:17.5mL将取出的玉米芯颗粒、硫酸亚铁、水和甲基丙烯酸混合，搅拌30min后，通入氮气，并升温至60℃，之后再按混合物总体积的4％加入体积浓度为30％的H2O2溶液，反应2h；
c、收集反应后所得的固体物料，并用无水乙醇清洗至少5次，再依次抽滤、洗涤、真空干燥，即可制得改性玉米芯颗粒。
本实施例中，所述改性麦麸的制备方法包括如下步骤：
按质量体积比为10g:100ml向放置麦麸的容器中加入改性溶液，搅拌混匀后，将容器密封并置于温度为45℃的烘箱内，放置45h，然后过滤，收集滤渣，再用蒸馏水反复洗涤滤渣，直到最后一次清洗液显示为中性为止，最后将清洗好的滤渣烘干，即得改性麦麸；
所述改性溶液中包括羟基乙酸、36％乙酸、乙酸酐和浓硫酸，且羟基乙酸、36％乙酸、乙酸酐和浓硫酸的体积比为50:20:30:0.15。
本实施例中，所述沸石的粒径为0.5-1mm，所述钢渣的粒径为2-3mm。
本实施例中，发酵物料为黑褐色粒状、松散、无臭味，干燥后的发酵物料的含水率为23％，pH值为6.8；
发酵物料的各项指标如下表：
检测项目 标准要求(农作物用堆肥) 检测值
总镉(mg/kg) ≤3 0.1
总汞(mg/kg) ≤5 ND
总铅(mg/kg) ≤100 3.6
总铬(mg/kg) ≤150 2.9
总砷(mg/kg) ≤30 1.3
蛔虫卵死亡率(％) ≥95 99.91
粪大肠菌值 10<sup>-1</sup>～10<sup>-2</sup> 10<sup>-2</sup>
总氮％ ≥0.5 2.65
总磷％ ≥0.3 1.92
总钾％ ≥1.0 2.82
有机质％ ≥12 37.4
由上表可知，按本发明的处理工艺处理污泥所得的发酵物料满足农作物堆肥标准，可以用于农业或园林中。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种城市生活污泥资源化处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将污泥和生活污水按体积比为1:0.2-0.3搅拌混匀，制得混合泥浆，然后将所得混合泥浆导入设置有超声波发生器探头的曝气池中，打开超声波发生器，调整超声波强度为0.40-0.45W/mL,超声处理2.5-3min；
(2)向处理后的混合泥浆中加入稀硫酸，调节pH为2-3，然后按质量体积比为6-8g：1L向混合泥浆中加入重金属钝化剂，搅拌反应10-12h，再向其中加入粉碎的废弃鸡蛋壳，调节pH为7.0；
(3)向所得的混合泥浆中加入葡萄秸秆、废弃鱼骨粉、畜禽粪便和微生物菌剂，混合均匀后进行好氧发酵，得到发酵物料，将发酵物料干燥后，用于农业或园林中；所述混合泥浆、葡萄秸秆、废弃鱼骨粉、畜禽粪便和微生物菌剂的质量比为25-30:10-15:5-8:4-5:0.1-0.2。
2.根据权利要求1所述的城市生活污泥资源化处理工艺，其特征在于：所述重金属钝化剂按重量份计，包括如下原料组分：改性玉米芯颗粒20～25份、鼠李糖脂15～20份、沸石15～20份、钢渣10～15份、高铁酸钾10～15份、六偏磷酸钠5～6份、凹凸棒土10～15份、改性麦麸10～15份。
3.根据权利要求2所述的城市生活污泥资源化处理工艺，其特征在于：所述重金属钝化剂按重量份计，包括如下原料组分：改性玉米芯颗粒22份、鼠李糖脂18份、沸石18份、钢渣13份、高铁酸钾12份、六偏磷酸钠6份、凹凸棒土12份、改性麦麸13份。
4.根据权利要求2所述的城市生活污泥资源化处理工艺，其特征在于：所述改性玉米芯颗粒的制备方法包括如下步骤：
a、将玉米芯颗粒浸入质量浓度为20％的NaOH水溶液中，搅拌1h，滤出并水洗至中性；
b、将所得的玉米芯颗粒浸泡于水中，调节pH为4.0，浸泡12h后取出，按质量体积比为3g:0.184g:70mL:17.5mL将取出的玉米芯颗粒、硫酸亚铁、水和甲基丙烯酸混合，搅拌30min后，通入氮气，并升温至60℃，之后再按混合物总体积的4％加入体积浓度为30％的H2O2溶液，反应2h；
c、收集反应后所得的固体物料，并用无水乙醇清洗至少5次，再依次抽滤、洗涤、真空干燥，即可制得改性玉米芯颗粒。
5.根据权利要求2所述的城市生活污泥资源化处理工艺，其特征在于：所述改性麦麸的制备方法包括如下步骤：
按质量体积比为10～12g:100ml向放置麦麸的容器中加入改性溶液，搅拌混匀后，将容器密封并置于温度为40～45℃的烘箱内，放置45～48h，然后过滤，收集滤渣，再用蒸馏水反复洗涤滤渣，直到最后一次清洗液显示为中性为止，最后将清洗好的滤渣烘干，即得改性麦麸；
所述改性溶液中包括羟基乙酸、36％乙酸、乙酸酐和浓硫酸，且羟基乙酸、36％乙酸、乙酸酐和浓硫酸的体积比为50:20:30:0.15。
6.根据权利要求2所述的城市生活污泥资源化处理工艺，其特征在于：所述沸石的粒径为0.5-1mm，所述钢渣的粒径为2-3mm。
7.根据权利要求1所述的城市生活污泥资源化处理工艺，其特征在于：所述微生物菌剂按重量份计，包括含量不低于5×108cfu/g的EM菌菌剂10份和含量不低于1×108cfu/g的固氮菌菌剂5份。
8.根据权利要求1所述的城市生活污泥资源化处理工艺，其特征在于：步骤(3)中，保持混合物料高度为0.8-1.0m进行好氧发酵，好氧发酵时间为15天，每天早晚强制通风一次，通风时间至少30min，每当温度达到50℃或超过50℃，就进行翻堆。
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