CN115368195A - 一种污泥堆肥方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥堆肥方法，其包括将混合物料堆放后获得好氧堆肥，然后向好氧堆肥中投加活性炭，通风充氧、定时翻抛，再经过陈化获得发酵产物；混合物料包括污泥和辅料；辅料包括杉木与乳源木莲的混合凋落物。本发明通过将堆肥辅料选为杉木与乳源木莲凋落物，制成高有机质、高养分有机肥，其不仅能有效地调节C/N比和降低污泥含水率，还能缩短堆料发酵时间，充分利用有机资源，减少污泥对猪场环境污染，解决猪场污泥处理难题。同时杉木与乳源木莲凋落物易得到、成本低，易降解，不会对环境造成二次污染。

Description

一种污泥堆肥方法及其应用
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体而言，涉及一种污泥堆肥方法及其应用。
背景技术
堆肥是利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进固体废物中可生物降解的有机物向稳定的类腐殖质生化转化的微生物学过程，在一定温度、湿度、碳氮比、含氧量、pH值条件下，使有机物发生生物化学降解，形成一种类似腐殖质土壤的物质。
污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的复杂的非均质体。其主要特性是含水率高(可高达99％以上)，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。
目前一些地区养殖业规模化生产比重越来越大，每年污泥产生量大，无法消纳且大量堆积，对环境造成极大危害，若不加以合理利用，不仅会导致有机物资源的大量浪费，而且还会造成环境的二次污染。目前堆肥化技术工艺较为简单，发展较为缓慢。根据目前污泥堆肥处理情况，污泥发酵存在的主要问题有：(1)污泥量大、含水率高，需购买大量辅料；(2)臭气收集处理困难。污泥堆肥过程中会产生大量臭气，而堆肥车间通常占地面积大、难以完全密封，臭气收集处理较为困难，极易造成二次污染；(3)污泥含有重金属物质直接用于施肥会对土壤环境造成污染。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供种污泥堆肥方法及其应用，该堆肥方法发酵时间短，能有效地调节C/N比和降低污泥含水率，充分利用有机资源，减少污泥对猪场环境污染，解决猪场污泥处理难题。同时发酵过程中无臭味，不会造成二次污染。
本发明是这样实现的：
本发明提供了一种污泥堆肥方法，其包括将混合物料堆放后获得好氧堆肥，然后向好氧堆肥中投加活性炭，通风充氧、定时翻抛，再经过陈化获得发酵产物；
混合物料包括污泥和辅料；辅料包括杉木与乳源木莲的混合凋落物。
在一些实施方式中，污泥与辅料的添加质量比为(5.5-6.5):(3.5-4.5)。
在一些实施方式中，辅料中杉木与乳源木莲凋落物的添加质量比为(2.5-3.5):1。
在一些实施方式中，混合物料还包括发酵菌剂，发酵菌剂包括EM菌。
在一些实施方式中，混合物料中发酵菌剂的添加量占污泥质量的0.1-0.5％。
在一些实施方式中，混合物料还包括反混料，反混料取自发酵产物。混合物料中反混料的添加量占污泥质量的3-6％。
在一些实施方式中，活性炭添加量为好氧堆肥后的产物质量的0.80％-0.85％。
在一些实施方式中，混合物料堆放步骤中工艺条件为：发酵周期为：10-12d；发酵温度：55～70℃；翻抛频率：每天翻抛一次；含水率为：55％～65％；混合物料堆放后的碳氮比(C/N)为：(25～35)：1。
在一些实施方式中，陈化步骤中工艺条件为：陈化周期为：12-16d；陈化温度控制在：40～45℃；陈化后发酵产物中的含水率为：25％～35％；陈化后的发酵产物中碳氮比为(C/N)：≤20∶1。
本发明还提供了一种如上述污泥堆肥方法获得的堆肥产品在制备高效农肥或土壤改良剂中的应用。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过将堆肥辅料选为杉木与乳源木莲凋落物，其不仅能有效地调节C/N比和降低污泥含水率，还能缩短堆料发酵时间，充分利用有机资源，减少污泥对猪场环境污染，解决猪场污泥处理难题。同时杉木与乳源木莲凋落物易得到、成本低，易降解，不会对环境造成二次污染。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供了一种污泥堆肥方法，其包括将混合物料堆放后获得好氧堆肥，然后向好氧堆肥中投加活性炭，通风充氧、定时翻抛，再经过陈化获得发酵产物；发酵产物的一部分作为肥料，另一部分作为反混料重新进入发酵槽；
混合物料包括污泥、辅料、反混料和发酵菌剂。
其中，辅料包括杉木与乳源木莲的混合凋落物。
辅料是指为了使污泥堆肥过程能以较快速度进行，提高堆肥产品质量，而在污泥中加入的辅助物料。辅料种类很多，根据其作用可分为接种剂、膨胀剂、调节剂和重金属钝化剂等。
本发明采用的辅料为杉木和乳源木莲凋落物，杉木是我国南方非常重要的速生经济用材树种，其规模和蓄积量在我国主要造林树种中都是屈指可数的，同时，乳源木莲是杉木混交的常用伴生树种，二者的凋落物年产生量也是巨大的，将其作为辅料可调整污泥含水率，解决污泥脱水难的问题，而且杉木与乳源木莲凋落物易得到，易分解，可缩短发酵时间，从而降低制肥成本。
在一些实施例中，辅料中杉木与乳源木莲凋落物的添加质量比为(2.5-3.5):1，较为优选地，杉木与乳源木莲凋落物的添加质量比为3:1。
经过发明人的研究表明，杉木与乳源木莲以(2.5-3.5):1，特别是3:1的比例混合用利于有机质分解，养分释放，同时影响微生物的多样性、丰富度和生理活性。
在一些实施例中，污泥与辅料的添加质量比为(5.5-6.5):(3.5-4.5)，具体地，污泥与杉木与乳源木莲凋落物的添加质量比为(5.5-6.5):(2.5-3.5):1，较为优选地，污泥与杉木与乳源木莲凋落物的添加质量比为6:3:1。
根据堆肥试验研究，采用投配比为：60％污泥+30％杉木凋落物+10％乳源木莲凋落物，污泥发酵效果好。
在一些实施例中，混合物料中添加有反混料，反混料的添加量占污泥质量的3-6％。较为优选地，反混料的添加量占污泥质量的5％。
辅料添加后，再混入5％的反混料，可以调整脱水污泥的含水率和C/N比，并加大疏松程度，增加与空气的接触面积。
在一些实施例中，混合物料中添加有发酵菌剂，较为优选的发酵菌剂为EM菌。
EM菌用途广泛，常见用于有机肥发酵、水产养殖、环保除臭、饲料生产等。EM菌是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为主的10个属80余个微生物复合而成的一种微生物菌制剂，菌群中微生物浓度高。其含有酵母菌群可发酵分解有机物，防止有机物腐化，能够迅速分解有机物，且无臭味。
在一些实施例中，混合物料中发酵菌剂的添加量占污泥质量的3％-5％。
在一些实施例中，混合物料堆放步骤中工艺条件为：发酵周期为：10-12d；发酵温度：55～70℃；翻抛频率：每天翻抛一次；含水率降为：55％～65％；混合物料堆放后的碳氮比(C/N)为：(25～35)：1。
本发明中发酵前脱水污泥的C/N为15左右，通过添加辅料进行调质，调节C/N到25-35，接入EM菌生物菌群，在发酵车间内堆放，进行好氧发酵。发酵后的含水率大幅度降低(一般下降到40％左右)，即可进行下一步操作。
在一些实施例中，活性炭添加量为好氧堆肥后的产物质量的0.80％-0.85％。较为优选地，活性炭添加量为好氧堆肥后的产物质量的0.82％。
本发明一方面通过堆肥，减小污泥中重金属的活性和毒性，提高了污泥农用的环境安全性；另一方面，投加活性炭对重金属进行物理吸附，减少重金属对土壤环境的破坏。
在一些实施例中，陈化步骤中工艺条件为：陈化周期为：12-16d；陈化温度控制在：40～45℃；陈化后发酵产物中的含水率为：25％～35％；陈化后的发酵产物中碳氮比为(C/N)：≤20∶1。
在本发明中，陈化的目的是将有机物中剩余大分子有机物被进一步分解、稳定、干燥，以满足后续制肥工艺的要求。堆肥阶段后期大部分有机物已被降解，由于有机物的减少及代谢产物的累积，微生物的生长及有机物的分解速度减缓，发酵温度开始降低，此时用皮带机将发酵槽内的物料移至陈化车间进行二次发酵，堆肥的温度逐渐下降，稳定在40℃左右时，堆肥腐熟，形成腐殖质。
在一些实施例中，陈化后的发酵物料经筛分-粉碎后，筛下物可直接作为肥料包装储存。筛上大颗粒有机物作为混返料重新进入发酵槽。
具体地，本发明的污泥堆肥方法包括以下步骤：
(1)挑选辅料和发酵菌剂；辅料可以为杉木与乳源木莲的混合凋落物，发酵菌剂可以为EM菌。
添加辅料调整污泥的含水率和碳氮比(C/N)，同时添加菌种以促进发酵过程快速进行。若含水率过高，影响供氧，导致厌氧发酵，温度急剧下降；若含水率过低，则不利于微生物的生长。所以需要添加辅料控制污泥堆料含水率为60％～65％，提高堆料的C/N比，C/N比最好为(25～35)∶1，降低比重，并加大堆体的疏松程度，增加与空气的接触面积，有利于好氧发酵。
(2)将污泥、辅料、反混料和发酵菌剂按一定比例混合均匀，得到混合物料，混合物料堆放在发酵槽内，通过槽底鼓风管路进行通风充氧，并且定时翻抛；其中，污泥与杉木与乳源木莲凋落物的添加质量比为(5.5-6.5):(2.5-3.5):1；发酵菌剂的添加量占污泥质量的0.1-0.5％；反混料的添加量占污泥质量的3-6％；工艺条件为：发酵周期为：10-12d；发酵温度：55～70℃；翻抛频率：每天翻抛一次；混合物料堆放后的碳氮比(C/N)为：(25～35)：1；污泥含水率在加入辅料等添加物后从75-80％降为60％～65％，堆放后降为55％～60％。
一方面利用翻堆机通过翻拌作用使发酵物料充分混匀，水分快速挥发，同时发生物料的位移；另一方面通过安装在发酵槽底部的曝气系统采取强制通风方式供给氧气，避免堆肥过程形成厌氧环境，同时挥发水分。堆肥开始后，堆体温度迅速升高并在2到3d就能进入高温分解阶段(>55℃)，在这个过程中，微生物消耗部分水溶性有机物和养分而大量繁殖，有机质在氧气充足的条件下强烈分解，由此产生大量的热量。堆体温度在>55℃条件下保持3d以上即可杀灭堆料中所含的致病微生物。堆肥周期为12天，经过一个周期的堆肥，发酵后的含水率大幅度降低(一般下降到40％左右)，经出料机送到陈化车间。
(3)将步骤(2)中发酵后的产物中投加活性炭；活性炭添加量为好氧堆肥后的产物质量的0.80％-0.85％。
(4)陈化；陈化步骤中工艺条件为：陈化周期为：12-16d；陈化温度控制在：40～45℃；陈化后发酵产物中的含水率为：25％～35％；陈化后的发酵产物中碳氮比为(C/N)：≤20∶1。
(5)陈化后，发酵物料经筛分-粉碎后，筛下物可直接包装储存。筛上大颗粒有机物作为返料重新进入发酵槽。
为详细说明技术方案的技术内容、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。
实施例
本实施例提供一种污泥堆肥方法，具体步骤如下：
(1)挑选辅料和发酵菌剂；辅料为杉木与乳源木莲的混合凋落物，发酵菌剂为EM菌。
(2)将污泥、辅料、反混料和发酵菌剂按一定比例混合均匀，得到混合物料，混合物料堆放在发酵槽内，通过槽底鼓风管路进行通风充氧，并且定时翻抛；其中，污泥与杉木与乳源木莲凋落物的添加质量比为6:3:1；发酵菌剂的添加量占污泥质量的4％；反混料的添加量占污泥质量的5％。
工艺条件为：发酵周期为：12d；发酵温度：55～70℃；翻抛频率：每天翻抛一次；混合物料堆放后的碳氮比(C/N)为：(25～35)：1；污泥含水率在加入辅料等添加物后从75-80％降为60％～65％，堆放后降为55％～60％。
(3)将步骤(2)中发酵后的产物中投加活性炭；活性炭添加量为好氧堆肥后的产物质量的0.82％。
(4)陈化；陈化步骤中工艺条件为：陈化周期为：12d；陈化温度控制在：40～45℃；陈化后发酵产物中的含水率为：25％～35％；陈化后的发酵产物中碳氮比为(C/N)：≤20∶1。
(5)陈化后，发酵物料经筛分-粉碎后，筛下物作为堆肥产品。筛上大颗粒有机物作为返料重新进入发酵槽。
对比例1
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥：40％杉木凋落物。
对比例2
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:40％乳源木莲凋落物。
对比例3
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:20％杉木凋落物:20％乳源木莲凋落物。
对比例4
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:10％杉木凋落物:30％乳源木莲凋落物。
对比例5
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:40％蘑菇渣。
对比例6
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:30％杉木凋落物:10％火力楠凋落物。
对比例7
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:30％杉木凋落物:10％台湾相思凋落物。
对比例8
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:30％火力楠凋落物:10％台湾相思凋落物。
对比例9
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:30％台湾相思凋落物:10％乳源木莲凋落物。
对比例10
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:30％火力楠凋落物:10％乳源木莲凋落物。
对比例11
与实施例的区别在于污泥与辅料的添加质量比为：60％污泥:30％台湾相思凋落物:10％火力楠凋落物。
实验例
并实施例与对比例1-11将所得堆肥送往青岛市华测检测技术有限公司进行检测，检测结果如表1所示。
表1实施例与对比例1-11的检测结果
检测项目 有机质％ 水分％ 总养分(氮+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>+K<sub>2</sub>O)％
实施例 60.68 19.5 13.7
对比例1 39.1 23.4 8.8
对比例2 31.4 28.7 6.2
对比例3 54.6 21.6 10.1
对比例4 43.9 22.7 9.6
对比例5 31.2 20.0 5.3
对比例6 56.2 21.6 12.0
对比例7 50.4 22.9 10.7
对比例8 49.5 21.7 11.1
对比例9 45.9 23.0 8.9
对比例10 47.4 26.4 8.1
对比例11 44.3 24.1 9.7
根据表1的结果可得，实施例60％污泥+30％杉木凋落物+10％乳源木莲凋落物堆肥产品有机质60.68％，水分均28.5％，总养分(氮+P2O5+K2O)13.7％，满足有机肥料标准(NY525-2012)的要求，且有机质、总养分含量均优于其他对比例。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种污泥堆肥方法，其特征在于，包括将混合物料堆放后获得好氧堆肥，然后向好氧堆肥中投加活性炭，通风充氧、定时翻抛，再经过陈化获得发酵产物；
所述混合物料包括污泥和辅料；所述辅料包括杉木与乳源木莲的混合凋落物。
2.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于，所述污泥与辅料的添加质量比为(5.5-6.5):(3.5-4.5)。
3.根据权利要求2所述的污泥堆肥方法，其特征在于，所述辅料中杉木与乳源木莲凋落物的添加质量比为(2.5-3.5):1。
4.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于，所述混合物料还包括发酵菌剂，所述发酵菌剂包括EM菌；
优选地，所述混合物料中发酵菌剂的添加量占所述污泥质量的3％-5％。
5.根据权利要求4所述的污泥堆肥方法，其特征在于，所述混合物料还包括反混料，所述反混料取自所述发酵产物；
优选地，所述混合物料中反混料的添加量占所述污泥质量的3-6％。
6.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于，所述活性炭添加量为所述好氧堆肥后的产物质量的0.80％-0.85％。
7.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于，所述混合物料堆放步骤中工艺条件为：发酵周期为：10-12d；发酵温度：55～70℃；翻抛频率：每天翻抛一次；含水率降为：55％～65％；所述混合物料堆放后的碳氮比(C/N)为：(25～35)：1。
8.根据权利要求1所述的污泥堆肥方法，其特征在于，所述陈化步骤中工艺条件为：陈化周期为：12-16d；陈化温度控制在：40～45℃；陈化后发酵产物中的含水率为：25％～35％；陈化后的发酵产物中碳氮比为(C/N)：≤20∶1。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的污泥堆肥方法获得的堆肥产品在制备高效农肥或土壤改良剂中的应用。
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