CN112723941A - 一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，属于污泥处理技术领域，将城市生活污泥中加入辅料、酵母菌、稳定剂进行堆肥，堆肥时监测堆体温度，进行控温发酵，堆肥第一阶段温度控制至40℃以内，并加入保护剂辅助发酵，堆肥第二阶段温度控制至50℃以内，利用外源菌剂辅助发酵即可。本发明方法采用分步发酵方法，利用稳定剂、保护剂、外源菌剂等共同作用，具有固氮、固磷的功效，降低氮磷流失，提高了肥料发酵效率，为污泥处置提供了新方向。

Description

一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，具体是一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法。

背景技术

污水处理产生的污泥成分很复杂，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，除含大量的水分外还有难降解的有机物、重金属、盐类及病原微生物和寄生虫、卵等。污泥如不进行有效处置有可能会带来以下几方面危害：病原体污染、过量盐份污染、过量的氮磷污染、有机高聚物污染和重金属污染。这些污染最终会影响水体与土壤，伤害植物根系，易在作物和动物以及人体中积累毒性，污染环境等。由此可见污泥问题已成为当前影响城市发展的一大环境问题，妥善地处理与处置污泥显得尤为必要。

污泥处置技术目前主要有填埋、土地利用、焚烧、建材利用等。其中填埋处置逐步开始受到限制；土地利用则主要是进行堆肥处理后利用，堆肥方式包括了条垛式堆肥、槽式堆肥以及塔式堆肥等，均存在占在面积大，土地利用率不高的问题，且堆肥过程容易产生氨气挥发，造成氮素流失，或是水溶性磷元素发生沉淀，从而降低肥料利用率；而污泥焚烧技术研究主要集中在-焚烧过程中的水分蒸发、挥发分析出、燃烧特性及污染物迁移规律等方面；建材利用研究包括污泥制沥青、制砖、制陶粒、制混凝土、制生态水泥、制生化纤维板等方面，但均存在设备多、工艺复杂、废物处理成本高、受环境条件变化影响较大，一旦受到扰动后恢复缓慢等问题，此外，对工作人员的要求很高。污泥其他资源化利用研究方面，主要有污泥与有机物协同消化制生物燃气、污泥热解碳化、污泥热解气化、污泥磷回收等技术，但是现在技术存在资源利用率不高、营养成份流失浪费、废物排放量大、容易造成二次污染等问题，难以达到污染资源化利用的效果。因此，现需研究一种保氮、保磷堆肥方法，以提高污泥利用效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，采用分步发酵方法，利用稳定剂、保护剂、外源菌剂等共同作用，具有固氮、固磷的功效，降低氮磷流失，提高了肥料发酵效率，为污泥处置提供了新方向。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其包括如下步骤：

(1)先向城市生活污泥中加入辅料得到堆肥原料，再向堆肥原料中加入酵母菌、稳定剂充分混合，将混匀物进行堆肥；所述稳定剂为硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾任意两种及以上的组合；

(2)堆肥时监测堆体温度，静置升温至堆肥内部温度≥40℃时，开始翻拌，翻拌后继续静置升温，并及时检测堆肥内部温度，每当内部温度高于40℃时翻拌一次，每次翻拌时加入保护剂，堆肥持续4～5天即得到堆肥粗产物；

(3)将堆肥粗产物翻拌并向其中加入外源菌剂，翻拌均匀后静置升温，至堆肥内部温度≥50℃时翻拌一次，重复翻拌3～4次后即完成堆肥。

进一步地，所述污泥为含水量为85±3％；所述城市生活污泥与辅料的质量比为1～5:1。

进一步地，所述辅料为秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物按照质量比20～40:4～8:1的组合。

进一步地，所述稳定剂的使用量为堆肥原料质量的0.1～0.3％；所述酵母菌的使用量为堆肥原料质量的0.05～0.08％。

进一步地，所述稳定剂为硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾按照质量比1～3:1～5:1的组合。

进一步地，所述步骤(2)中保护剂的总使用量为堆肥原料质量的0.8～1.5％。

进一步地，所述保护剂为椰壳炭、沸石粉、糠醛渣按照质量比1～3:1:1～2的组合。

进一步地，所述外源菌剂的加入量为堆肥粗产物质量的0.1～0.15％。

进一步地，所述外源菌剂为嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌按照质量比1～2:1～5:1的组合。

本发明使用的原料秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物、椰壳炭、沸石粉、糠醛渣、硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾购自化工或农业原料公司，使用菌剂嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌等购自微生物菌种公司。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用分步发酵方法，利用稳定剂、保护剂、外源菌剂等共同作用，具有固氮、固磷的功效，降低氮磷流失，提高了肥料发酵效率，且环保无污染，使用相对安全，为污泥处置提供了新方向。

2.本发明首先在城市生活污泥中加入秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物组成辅料、酵母菌、以及硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾组成的稳定剂进行堆肥，控制温度在40℃以下，防止过度发酵；还利用了污泥中本身富含的菌类微生物，促进裂解反应，有助于提高发酵效率。

3.本发明加入的辅料不仅能够提供有机质营养物质，还提供了多糖、蛋白质等成分，进一步促进发酵进行，同时不至于过度发酵；还加入椰壳炭、沸石粉、糠醛渣组成的保护剂辅助发酵，减少营养物质的流失，具有保氮包磷的效果。

4.本发明加入稳定剂，硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾共同作用，能够结合堆肥所产生氨类，降低氨气挥发，减少氮素损失、增加堆肥中氮素，还能改善堆肥产生的不良气味，同时也起到固氮固磷额作用，减少养分以及水溶性磷元素的流失，减少对环境污染。

5.本发明在堆肥第二阶段温度控制至50℃以内，利用嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌组成外源菌剂辅助发酵，翻拌3-4次即可，促进腐熟，进一步缩短了发酵时间，还能增加堆肥成品的有效养分含量，有利于农作物的吸收。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

取南宁市江南污水处理厂污泥堆积池中的污泥，进行各项指标检测，其含水量为78.1％，总氮19.6g/kg、总磷13.7g/kg，有机质含量33.2％。

实施例1

一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其包括如下步骤：

(1)将城市生活污泥与辅料按照质量比为1:1混合得到堆肥原料，再向堆肥原料中加入其质量0.05％的酵母菌、和其质量0.1％的稳定剂充分混合，将混匀物进行堆肥；所述辅料为秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物按照质量比20:4:1的组合；所述稳定剂为硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶按照质量比1:5的组合；

(2)堆肥时监测堆体温度，静置升温至堆肥内部温度≥40℃时，开始翻拌，翻拌后继续静置升温，并及时检测堆肥内部温度，每当内部温度高于40℃时翻拌一次，每次翻拌时加入保护剂，堆肥持续4天即得到堆肥粗产物；所述保护剂为椰壳炭、沸石粉、糠醛渣按照质量比1:1:2的组合；保护剂的总使用量为堆肥原料质量的0.8％；

(3)将堆肥粗产物翻拌并加入其质量0.1％的外源菌剂，翻拌均匀后静置升温，至堆肥内部温度≥50℃时翻拌一次，重复翻拌3次后即完成堆肥；所述外源菌剂为嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌按照质量比1:5:1的组合。

实施例2

一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其包括如下步骤：

(1)将城市生活污泥与辅料按照质量比为5:1混合得到堆肥原料，再向堆肥原料中加入其质量0.08％的酵母菌、和其质量0.3％的稳定剂充分混合，将混匀物进行堆肥；所述辅料为秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物按照质量比40:8:1的组合；所述稳定剂为硫酸亚铁、叠氮化钾按照质量比3:1的组合；

(2)堆肥时监测堆体温度，静置升温至堆肥内部温度≥40℃时，开始翻拌，翻拌后继续静置升温，并及时检测堆肥内部温度，每当内部温度高于40℃时翻拌一次，每次翻拌时加入保护剂，堆肥持续5天即得到堆肥粗产物；所述保护剂为椰壳炭、沸石粉、糠醛渣按照质量比3:1:1的组合；保护剂的总使用量为堆肥原料质量的1.5％；

(3)将堆肥粗产物翻拌并加入其质量0.15％的外源菌剂，翻拌均匀后静置升温，至堆肥内部温度≥50℃时翻拌一次，重复翻拌4次后即完成堆肥；所述外源菌剂为嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌按照质量比2:1:1的组合。

实施例3

一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其包括如下步骤：

(1)将城市生活污泥与辅料按照质量比为3:1混合得到堆肥原料，再向堆肥原料中加入其质量0.06％的酵母菌、和其质量0.2％的稳定剂充分混合，将混匀物进行堆肥；所述辅料为秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物按照质量比30:5:1的组合；所述稳定剂为硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾按照质量比2:3:1的组合；

(2)堆肥时监测堆体温度，静置升温至堆肥内部温度≥40℃时，开始翻拌，翻拌后继续静置升温，并及时检测堆肥内部温度，每当内部温度高于40℃时翻拌一次，每次翻拌时加入保护剂，堆肥持续4天即得到堆肥粗产物；所述保护剂为椰壳炭、沸石粉、糠醛渣按照质量比2:1:2的组合；保护剂的总使用量为堆肥原料质量的1％；

(3)将堆肥粗产物翻拌并加入其质量0.12％的外源菌剂，翻拌均匀后静置升温，至堆肥内部温度≥50℃时翻拌一次，重复翻拌3次后即完成堆肥；所述外源菌剂为嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌按照质量比2:1:1的组合。

实施例4

一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其包括如下步骤：

(1)将城市生活污泥与辅料按照质量比为3:1混合得到堆肥原料，再向堆肥原料中加入其质量0.07％的酵母菌、和其质量0.15％的稳定剂充分混合，将混匀物进行堆肥；所述辅料为秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物按照质量比40:4:1的组合；所述稳定剂为硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾按照质量比3:4:1的组合；

(2)堆肥时监测堆体温度，静置升温至堆肥内部温度≥40℃时，开始翻拌，翻拌后继续静置升温，并及时检测堆肥内部温度，每当内部温度高于40℃时翻拌一次，每次翻拌时加入保护剂，堆肥持续5天即得到堆肥粗产物；所述保护剂为椰壳炭、沸石粉、糠醛渣按照质量比3:1:2的组合；保护剂的总使用量为堆肥原料质量的1.2％；

(3)将堆肥粗产物翻拌并加入其质量0.14％的外源菌剂，翻拌均匀后静置升温，至堆肥内部温度≥50℃时翻拌一次，重复翻拌3次后即完成堆肥；所述外源菌剂为嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌按照质量比2:1:1的组合。

实施例5

一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其包括如下步骤：

(1)将城市生活污泥与辅料按照质量比为4:1混合得到堆肥原料，再向堆肥原料中加入其质量0.08％的酵母菌、和其质量0.25％的稳定剂充分混合，将混匀物进行堆肥；所述辅料为秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物按照质量比20:8:1的组合；所述稳定剂为硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾按照质量比2:4:1的组合；

(2)堆肥时监测堆体温度，静置升温至堆肥内部温度≥40℃时，开始翻拌，翻拌后继续静置升温，并及时检测堆肥内部温度，每当内部温度高于40℃时翻拌一次，每次翻拌时加入保护剂，堆肥持续5天即得到堆肥粗产物；所述保护剂为椰壳炭、沸石粉、糠醛渣按照质量比2:1:1.2的组合；保护剂的总使用量为堆肥原料质量的1.4％；

(3)将堆肥粗产物翻拌并加入其质量0.13％的外源菌剂，翻拌均匀后静置升温，至堆肥内部温度≥50℃时翻拌一次，重复翻拌4次后即完成堆肥；所述外源菌剂为嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌按照质量比1:1:1的组合。

对比例1

与实施例5相比，区别在于，所述辅料替换为等质量的秸秆，所述稳定剂替换为等量的双氰胺。

对比例2

与实施例5相比，区别在于，不包括步骤(3)。

将实施例1-5和对比例1-2得到的最终堆肥产物进行检测，其各项营养物质指标如表1所示。

表1

由表1数据可见，本实施例方法能够具有固氮固磷作用，且氮磷含量高于原城市污泥含量，说明本发明方法能够固定辅料中的营养元素；而对比例1、2的氮磷含量较低，说明采用本发明的辅料、稳定剂和外源菌剂均有一定的固氮固磷作用。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先向城市生活污泥中加入辅料得到堆肥原料，再向堆肥原料中加入酵母菌、稳定剂充分混合，将混匀物进行堆肥；所述稳定剂为硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾任意两种及以上的组合；

(2)堆肥时监测堆体温度，静置升温至堆肥内部温度≥40℃时，开始翻拌，翻拌后继续静置升温，并及时检测堆肥内部温度，每当内部温度高于40℃时翻拌一次，每次翻拌时加入保护剂，堆肥持续4～5天即得到堆肥粗产物；

(3)将堆肥粗产物翻拌并向其中加入外源菌剂，翻拌均匀后静置升温，至堆肥内部温度≥50℃时翻拌一次，重复翻拌3～4次后即完成堆肥。

2.根据权利要求1所述城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，所述污泥为含水量为85±3％；所述城市生活污泥与辅料的质量比为1～5:1。

3.根据权利要求1所述城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，所述辅料为秸秆、禽畜粪、酒精发酵残余物按照质量比20～40:4～8:1的组合。

4.根据权利要求1所述城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，所述稳定剂的使用量为堆肥原料质量的0.1～0.3％；所述酵母菌的使用量为堆肥原料质量的0.05～0.08％。

5.根据权利要求1所述城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，所述稳定剂为硫酸亚铁、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、叠氮化钾按照质量比1～3:1～5:1的组合。

6.根据权利要求1所述城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，所述步骤(2)中保护剂的总使用量为堆肥原料质量的0.8～1.5％。

7.根据权利要求1所述城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，所述保护剂为椰壳炭、沸石粉、糠醛渣按照质量比1～3:1:1～2的组合。

8.根据权利要求1所述城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，所述外源菌剂的加入量为堆肥粗产物质量的0.1～0.15％。

9.根据权利要求1所述城市生活污泥的保氮、保磷堆肥方法，其特征在于，所述外源菌剂为嗜热假诺卡氏菌、胶质芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌按照质量比1～2:1～5:1的组合。