CN113773127A - 一种利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，包括以下步骤：S1:提供污泥及辅料:S2:混合所述污泥及辅料，得到发酵混合物：将辅料与污泥按照4:1的比例进行混合，得到发酵混合物；S3:将所述发酵混合物进行好氧发酵得到堆肥，本发明的有益效果为：采用饲料生产过程中的碎料作为污泥好氧发酵的碳源，不仅实现了饲料碎料的资源化，而且降低了好氧发酵的辅料成本。
Description
技术领域
本发明涉及堆肥技术领域，尤其涉及一种利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法。
背景技术
污泥好氧发酵是一种无害化、减容化、稳定化的污泥综合处理技术，亦称好氧堆肥技术。它是利用好氧嗜热菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分解，形成一种类似腐殖质土壤的物质。代谢过程中产生热量，可使堆料层温度升高至55℃以上，能有效杀灭病原体、寄生虫卵和病毒，提高污泥肥分。污泥发酵成品利用途径主要有：农田利用、林地利用、园林绿化利用、废弃矿场的土地修复、垃圾填埋场的覆盖土等，由于污泥农用与人类食物链发生关系，所以污泥发酵后的产品应限制农用。好氧发酵技术以其低投资、低运行费用的特点受到人们的关注，适用范围广阔。
在发酵过程中，污泥有机碳氮比(C/N)对分解速率有重要影响。好氧发酵最适宜的C/N为25/1～35/1。如果C/N高达40/1，可供消耗的碳元素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长受到限制，有机物的分解速率慢，发酵过程长。如果碳氮比更高，容易导致成品发酵的碳氮比高，这种发酵污泥施入土壤后，将夺取土壤中的氮素，使土壤陷入氮饥饿状态，影响作物生长。若碳氮比低于20/1，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则氮将变成氨态氮而发挥，导致氮元素大量损失而降低肥效。如污泥C/N比不在适宜范围内，应通过向脱水污泥中加入含碳较高的物料对其进行调节，以提高污泥的孔隙度，增加碳源，保证发酵的顺利进行。传统的辅料包括木屑、稻壳、稻壳粉、破碎秸秆、木耳菌段等，这类物质都可以达到很好的效果，但是因为成本较高，限制了其大量使用。一般情况下，一吨含水率80％的污泥，需要使用辅料约200公斤，这样才可以提供充足的空隙度，保证好氧发酵的顺利进行。而上述辅料的价格基本到场价基本在400-500元/吨，这样，则污泥好氧发酵的辅料成本就可达到100-125元/吨，这大大增加了污泥的处理成本。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，采用饲料生产过程中的碎料作为污泥好氧发酵的碳源，不仅实现了饲料碎料的资源化，而且降低了好氧发酵的辅料成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，包括以下步骤：
S1:提供污泥及辅料:
S1-1:提供含有秸秆碎料与渣土的辅料原料，所述辅料原料的密度高于300公斤/立方；
S1-2:去除辅料混合物中的渣土得到辅料，所述辅料的密度不高于300公斤/立方，所述辅料含有粒径在8mm以下的生物质碳源；
S2:混合所述污泥及辅料，得到发酵混合物：将辅料与污泥按照4:1的比例进行混合，得到发酵混合物；
S3:将所述发酵混合物进行好氧发酵得到堆肥：将发酵混合物进行静态堆肥，建堆完成后，好氧发酵的前24小时的通风量不少于10m3/(m3·h)，好氧发酵的24小时以后的通风量为5-8m3/(m3·h)，发酵周期，15天完成无害化，25天完全腐熟。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S1中辅料的密度不高于300公斤/立方。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S1中生物质碳源为玉米秸秆。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中发酵混合物的有机碳氮比为30/1～40/1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中污泥为市政生活污水厂的初沉污泥。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中污泥的含水率为60％～80％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)采用饲料生产过程中的碎料作为污泥好氧发酵的碳源，不仅实现了饲料碎料的资源化，而且降低了好氧发酵的辅料成本；
(2)将各种生物质碳源的碎料作为辅料，同时通过试验选择最佳的投加比例、混料方法、发酵周期、通风量等，取得较好的发酵效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
A、测量方法
(1)发芽指数(GI)测量
称取10g风干样，按样品：蒸馏水＝1：10(m/V)进行浸提，振荡20min后过滤待用，采用黄豆种子发芽率试验进行测量：
在培养皿内铺入相应大小的试纸一张，均匀放进10粒颗粒饱满，大小接近的黄豆种子，用移液管吸取1ml堆肥浸提液于培养皿中，以蒸馏水作为对照，每个样品重复3次，25℃生化培养箱中培养24h，测量根长，以及种子发芽率，按照以下公式进行计算：
发芽指数(GI)＝(样品处理的发芽率╳样品处理的平均根长)/(空白的发芽率╳样品处理的平均根长)╳100％
(2)C/N测量
C/N由总有机碳/全氮所算得。
其中总有机碳(TOC)的测定方法如下：称取5g风干样，使用1mol/L KCl溶液进行浸提，浸提比为1:20，振荡20min后过滤，稀释100倍后使用总有机碳分析仪进行测定。
总氮的测定采用凯氏定氮法进行测定。
(3)水溶性氮测量
称取5g风干样，使用1mol/L KCl溶液进行浸提，浸提比为1:20，振荡20min后过滤，稀释100倍，其中铵态氮采用钠氏试剂比色法进行测定，硝态氮采用哦个酚二磺酸比色法进行测定。
B、实施例
实施例1
本实施例主要测试不同碎料的密度对发酵效果的影响，碎料的密度分别为250公斤/立方、275公斤/立方、300公斤/立方、350公斤/立方、400公斤/立方。
(1)玉米(Zea mays L.)秸秆破碎
采用秸秆旋切揉搓机，整包进料，破碎揉搓后进入滚动筛，滚筒筛孔径8mm，筛上物可作为牛饲料进行销售，筛下物除包含一定秸秆外，还含有土渣等，即为秸秆碎料。
(2)秸秆牛饲料碎料的处理
碎料的品质与投加量：秸秆打包过程中不可避免的要带入一定的渣土，如果渣土含量过高，则会对碎料的品质产生一定的影响，进而影响碎料的投加量和污泥发酵效果。如果碎料的密度大于300公斤/立方，则难以达到较好的效果。
在本实施例中，可以采用风力分离机、管式分离机设备去除的渣土，控制碎料的密度。碎料的密度分别为250公斤/立方、275公斤/立方、300公斤/立方、350公斤/立方、400公斤/立方(密度高的样本可以采用添加渣土的方式获得)，每种密度测试5个样本。
(3)制作发酵混合物
将某市政生活污水厂的初沉污泥(含水率80％)，与碎料均匀混合，混料的重量比例为，污泥:碎料＝4:1。
根据以上所提供的方法检测混合物中的C/N比。
(4)好氧发酵
工艺参数和发酵周期：采用静态堆肥，建堆完成后，24小时内，通风量10m3/(m3·h)，防止因为重力作用塌陷导致孔隙度降低，整个发酵周期内，通风量在5-8m3/(m3·h)范围内。发酵周期，15天完成无害化，25天完全腐熟。
(5)发酵产物检测
根据以上所提供的方法检测堆肥中的水溶性氮含量以及发芽指数。
(6)测试数据
*以上数据均为所有样本的平均值
(7)数据分析
从以上测试数据可以看出，当碎料密度高于300公斤/立方时，堆肥的水溶性氮含量以及发芽指数显著降低。
实施例2
本实施例主要测试不同碎料的密度对发酵效果的影响，因此采用不同生物质碳源的秸秆，分别为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆。每种秸秆选用5个样本量。
(1)秸秆破碎
采用秸秆旋切揉搓机，整包进料，破碎揉搓后进入滚动筛，滚筒筛孔径8mm，筛上物可作为饲料进行销售，筛下物除包含一定秸秆外，还含有土渣等，即为秸秆碎料。
(2)秸秆牛饲料碎料的处理
碎料的品质与投加量：秸秆打包过程中不可避免的要带入一定的渣土，如果渣土含量过高，则会对碎料的品质产生一定的影响，进而影响碎料的投加量和污泥发酵效果。如果碎料的密度大于300公斤/立方，则难以达到较好的效果。
在本实施例中，可以采用风力分离机、管式分离机或其它合适的设备去除的渣土，控制碎料的密度为300公斤/立方。
(3)制作发酵混合物
提供某市政生活污水厂的初沉污泥(含水率80％)，与碎料均匀混合。混料的重量比例为，污泥:碎料＝4:1。
根据以上所提供的方法检测混合物中的C/N比。
(4)好氧发酵
工艺参数和发酵周期：采用静态堆肥，建堆完成后，24小时内，通风量10m3/(m3·h)，防止因为重力作用塌陷导致孔隙度降低，整个发酵周期内，通风量在5-8m3/(m3·h)范围内。发酵周期，15天完成无害化，25天完全腐熟。
(5)发酵产物检测
根据以上所提供的方法检测堆肥中的水溶性氮含量以及发芽指数。
(6)测试数据
*以上数据均为所有样本的平均值
(7)数据分析
从以上测试数据可以看出，采用玉米秸秆时，堆肥的水溶性氮含量以及发芽指数最优。
实施例3
本实施例主要测试不同C/N比对发酵效果的影响，控制污泥与碎料的混合比例可以控制C/N比，发酵混合物C/N比分别为20/1、25/1、30/1、35/1、40/1、45/1、50/1、55/1。
(1)玉米(Zea mays L.)秸秆破碎
采用秸秆旋切揉搓机，整包进料，破碎揉搓后进入滚动筛，滚筒筛孔径8mm，筛上物可作为牛饲料进行销售，筛下物除包含一定秸秆外，还含有土渣等，即为秸秆碎料。
(2)秸秆牛饲料碎料的处理
碎料的品质与投加量：秸秆打包过程中不可避免的要带入一定的渣土，如果渣土含量过高，则会对碎料的品质产生一定的影响，进而影响碎料的投加量和污泥发酵效果。如果碎料的密度大于300公斤/立方，则难以达到较好的效果。
在本实施例中，可以采用风力分离机、管式分离机或其它合适的设备去除的渣土，控制碎料的密度为300公斤/立方。
(3)制作发酵混合物
提供某市政生活污水厂的初沉污泥(含水率80％)，与碎料均匀混合。控制污泥与碎料的混合比例可以控制C/N比，发酵混合物C/N比分别为20/1、25/1、30/1、35/1、40/1、45/1、50/1、55/1。每种C/N比采用5个样本量。
(4)好氧发酵
工艺参数和发酵周期：采用静态堆肥，建堆完成后，24小时内，通风量10m3/(m3·h)，防止因为重力作用塌陷导致孔隙度降低，整个发酵周期内，通风量在5-8m3/(m3·h)范围内。发酵周期，15天完成无害化，25天完全腐熟。
(5)发酵产物检测
根据以上所提供的方法检测堆肥中的水溶性氮含量以及发芽指数。
(6)测试数据
*以上数据均为所有样本的平均值
(7)数据分析
从以上测试数据可以看出，当C/N比低于30/1或高于40/1时，堆肥的水溶性氮含量以及发芽指数显著降低。
实施例4
本实施例主要测试污泥的不同含水率对发酵效果的影响，获得污泥后采用干燥发获得不同含水率的污泥，分别选用含水率为80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％的污泥。
(1)玉米(Zea mays L.)秸秆破碎
采用秸秆旋切揉搓机，整包进料，破碎揉搓后进入滚动筛，滚筒筛孔径8mm，筛上物可作为牛饲料进行销售，筛下物除包含一定秸秆外，还含有土渣等，即为秸秆碎料。
(2)秸秆牛饲料碎料的处理
碎料的品质与投加量：秸秆打包过程中不可避免的要带入一定的渣土，如果渣土含量过高，则会对碎料的品质产生一定的影响，进而影响碎料的投加量和污泥发酵效果。如果碎料的密度大于300公斤/立方，则难以达到较好的效果。
在本实施例中，可以采用风力分离机、管式分离机或其它合适的设备去除的渣土，控制碎料的密度为300公斤/立方。
(3)制作发酵混合物
污泥后采用干燥发获得不同含水率的污泥，分别选用含水率为80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％的污泥，每种含水率采用5个样本量，然后与碎料均匀混合。控制混料的重量比例使得C/N比为大约35/1。
(4)好氧发酵
工艺参数和发酵周期：采用静态堆肥，建堆完成后，24小时内，通风量10m3/(m3·h)，防止因为重力作用塌陷导致孔隙度降低，整个发酵周期内，通风量在5-8m3/(m3·h)范围内。发酵周期，15天完成无害化，25天完全腐熟。
(5)发酵产物检测
根据以上所提供的方法检测堆肥中的水溶性氮含量以及发芽指数。
(6)测试数据
*以上数据均为所有样本的平均值
(7)数据分析
从以上测试数据可以看出，当污泥的含水率低于60％时，堆肥的水溶性氮含量以及发芽指数显著降低。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:提供污泥及辅料:
S1-1:提供含有秸秆碎料与渣土的辅料原料，所述辅料原料的密度高于300公斤/立方；
S1-2:去除辅料混合物中的渣土得到辅料，所述辅料的密度不高于300公斤/立方，所述辅料含有粒径在8mm以下的生物质碳源；
S2:混合所述污泥及辅料，得到发酵混合物：将辅料与污泥按照4:1的比例进行混合，得到发酵混合物；
S3:将所述发酵混合物进行好氧发酵得到堆肥：将发酵混合物进行静态堆肥，建堆完成后，好氧发酵的前24小时的通风量不少于10m3/(m3·h)，好氧发酵的24小时以后的通风量为5-8m3/(m3·h)，发酵周期，15天完成无害化，25天完全腐熟。
2.根据权利要求1中所述的利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，其特征在于：所述S1中辅料的密度不高于300公斤/立方。
3.根据权利要求1中所述的利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，其特征在于：所述S1中生物质碳源为玉米秸秆。
4.根据权利要求1中所述的利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，其特征在于：所述S2中发酵混合物的有机碳氮比为30/1～40/1。
5.根据权利要求1中所述的利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，其特征在于：所述S2中污泥为市政生活污水厂的初沉污泥。
6.根据权利要求1中所述的利用污泥好氧发酵制作堆肥的方法，其特征在于：所述S2中污泥的含水率为60％～80％。
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