CN116217032A - 一种污泥与农业废弃物协同处理的设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥与农业废弃物协同处理的设备及工艺，所述污泥与农业废弃物协同处理的设备包括浓缩装置，所述浓缩装置上端设有液体导管，所述浓缩装置中部设有出料导管，所述出料导管的另一端与好氧堆肥室的进料口连通，所述好氧堆肥室倾斜设置，平行所述好氧堆肥室的底面安装有搅拌组件，所述好氧堆肥室的底面安装有传输带组件，所述传输带组件倾斜向上运动，所述传输带组件的两侧安装有内敷气管，所述内敷气管外表面开设有气孔，所述内敷气管与鼓风机连通。本发明先对畜禽粪污和污泥进行重力沉降，优化畜禽粪污、污泥、秸秆的含水率和重量比，增加了内循环，使其反应更加均匀，充分利用太阳光，使得发酵时间短，能耗低，减量化率高。

Description

一种污泥与农业废弃物协同处理的设备及工艺

技术领域

本发明涉及农业废弃物处理，特别是一种污泥与农业废弃物协同处理的设备及工艺，应用范围为小型污泥与农业废弃物协同处理的设备。

背景技术

污泥处理背景技术：

污泥处理方式包括减量化和稳定化，处置方式包括无害化和资源化。其中减量化包括总量减少和体积减小两个方面，总量减少包括原位污泥减量技术以及异位污泥减量技术等，体积减小包括污泥脱水技术、污泥浓缩技术等。稳定化包括厌氧发酵、好氧消化、石灰稳定、干化等。无害化包括卫生填埋、土地利用、焚烧等。资源化包括建材利用等。

原位污泥减量技术是指：在污水处理过程中对污泥总量减少的工艺，主要分为溶胞-隐形生长、解偶联代谢、内源代谢、微生物捕食等四种污泥减量技术。

溶胞-隐形生长技术是指：微生物细胞衰亡后，胞内物质(含碳有机物及营养物质)通过溶胞释放到系统中，一部分被活细胞增长的再利用，另一部分作为呼吸代谢产物被释放从而实现污泥减量的过程。

解偶联代谢技术是指：不影响污水中污染物去除效果的基础下，通过解偶联作用将用于细胞合成的能量降低，减少污泥产量。

内源代谢技术是指：当外源基质匮乏时，微生物氧化降解内源基质来提供细胞维持自身生命活动所需的能量，而且此部分能量不用于细胞合成，这种在外源基质匮乏时不进行细胞合成而耗能维持生存的状态称为内源代谢。

微生物捕食技术是指：利用原生动物与后生动物捕食悬浮液中的细菌导致食物链中的能量损失，从而实现污泥产量的减少。

异位污泥减量技术是指：将污水处理系统中产生的剩余污泥，以外运的形式，集中于特定的污泥处理厂进行减量处理。

污泥脱水技术是指：将流态的污泥，通过物理方法脱除水分，并转化为半固态或固态泥饼的一种处理方法。主要包括带式压滤、板框压滤、离心脱水三个方面。为了提高污泥脱水的效率，一般会在污泥脱水之前对污泥进行预处理，这称之为污泥调节，污泥调节的方法包括化学调节法、热处理法、冷冻法、淘洗法四种。

厌氧发酵技术是指：在厌氧条件下，通过微生物作用将污泥中的有机物转化为沼气或者是挥发性有机小分子酸，从而使污泥中有机物稳定的过程。厌氧消化可降低污泥中有机物的含量，减少污泥体积，提高污泥的脱水性能。在厌氧发酵处理前，一般会对污泥进行预处理，包括酸预处理技术、碱预处理技术、超声波预处理技术、氧化预处理技术、微波预处理技术等，其中高温热水解预处理技术应用较为广泛。

好氧堆肥技术是指：好在高温好氧条件下，通过好氧微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程。

石灰稳定技术是指：通过向脱水污泥中投加一定比例的生石灰并均匀掺混，生石灰与脱水污泥中的水分发生反应，生成氢氧化钙和碳酸钙并释放热量，使污泥达到稳定化目的的工艺。

污泥干化技术是指：通过渗滤或蒸发等作用，从污泥中去除大部分水分的过程。有蒸汽式、热风式等。目前应用较多的污泥干化工艺设备包括流化床干化、带式干化、桨叶式干化、卧式转盘式干化、立式圆盘式干化和喷雾干化等六种工艺设备。

卫生填埋技术是指：对污泥经过简单消毒，与其它垃圾进行混合后，倾倒于垃圾填埋场坑体内，进行覆土压实填埋。

焚烧技术是指：通过焚烧炉将脱水污泥加温干燥，再用高温氧化污泥中的有机物，使污泥成为少量灰烬的工艺。分为直接焚烧技术和混合焚烧技术。

现有技术存在一定的问题，包括：原位污泥减量技术缺点：技术不成熟、运营困难；异位污泥减量技术缺点：经济成本高、外运过程容易泄露臭气；污泥脱水技术缺点：稳定与杀菌不足、产生恶臭、污泥中有机质含量没有降低；厌氧发酵技术缺点：维持厌氧消化所需温度需消耗大量热能、污泥厌氧消化工艺停留时间较长、厌氧消化池体积大、厌氧消化之后污泥的含水率仍较高，须进行后续处理；好氧堆肥技术缺点：停留时间长、容积大、卫生条件差、堆肥过程中产生大量的臭气，污染周边环境；石灰稳定技术缺点：由于添加石灰量大，减量化程度相对其他工艺不高、处理后污泥呈强碱性，土地利用价值低且面窄、药剂使用费高；污泥干化技术缺点：投资大，能耗高，运行成本高、易产生恶臭、干化过程粉尘控制要求严格，存在安全隐患；卫生填埋技术缺点：对垃圾填埋场影响较大，填埋处置不当还有可能导致污泥中包含的重金属成分污染土壤以及地下水等问题；焚烧技术缺点：运行费用高，处置过程中处置不当可能会产生大气污染等。

畜禽粪污处理背景技术：

粪污全量技术：对养殖场产生的粪便、粪水和污水集中收集，全部进入氧化塘贮存，粪污通过氧化塘贮存进行无害化处理，在施肥季节进行农田利用。

粪便堆肥利用模式：经好氧堆肥无害化处理后，就地农田利用或生产有机肥。

粪污能源化利用模式：对养殖场粪便和粪水，进行厌氧发酵，沼气发电上网或提纯生物天然气，沼渣生产有机肥农田利用，沼液农田利用或深度处理达标排放。

粪便垫料化技术：将粪污固液分离后，固体粪便进行好氧发酵无害化处理后回用作为牛床垫料，污水贮存后作为肥料进行农田利用。

粪便饲料化技术(主要养殖蚯蚓、蝇蛆、黑水虻等)：畜禽养殖过程中的干清粪与蚯蚓、蝇蛆及黑水虻等动物蛋白进行堆肥发酵，生产有机肥用于农业种植，发酵后的蚯蚓、蝇蛆及黑水虻等动物蛋白用于制作饲料等。

粪便燃料化技术(生物干化、生物质压块燃料)：畜禽粪便经过搅拌后脱水加工，进行挤压造粒，生产生物质燃料棒。

现有技术存在一定的问题，包括：粪污全量技术缺点：粪污贮存周期一般要达到半年以上，需要足够的土地建设氧化塘贮存设施；施肥期较集中，需配套专业化的搅拌设备、施肥机械、农田施用管网等；粪污长距离运输费用高，只能在一定范围内施用。粪便堆肥技术缺点：好氧堆肥过程易产生大量的臭气且仅适用于只有固体粪便、无污水产生的家禽养殖场或羊场等。粪污能源化技术缺点：一次性投资高，能源产品利用难度大，沼液产生量大集中，处理成本较高，需配套后续处理利用工艺。粪便垫料化技术缺点：作为垫料如无害化处理不彻底，可能存在一定的生物安全风险。粪便饲料化技术缺点：动物蛋白饲养温度、湿度、养殖环境的透气性要求高。粪便燃料化技术缺点：粪便脱水干燥能耗较高。

农作物秸秆处理背景技术：

秸秆还田技术：在小麦收割的时候直接将秸秆打碎还田，不仅可以减少焚烧秸秆对大气的污染，还可以增加土地的有机物质，增强土地的肥力。

秸秆制成型生物质燃料技术：利用农作物的秸秆、林木的枝叶、花生壳、稻壳等，经过粉碎-除杂-烘干-加压成型的新型燃料。

秸秆厌氧产沼气技术：沼气设备，以秸秆和畜禽粪便为发酵原料，在严格的厌氧环境和一定的温度、水分、酸碱度等条件下，经过厌氧发酵获得沼气等产品的一种秸秆利用技术。

制作饲料化技术：大部分的农作物秸秆在回收之后通过二次加工都可以制作成纤维饲料。

上述技术，除了秸秆就地还田技术之外，剩下的仅仅适合于规模化种植的地区，对于分散的秸秆，由于收集难的问题，不适用，但是秸秆还田也是存在非常大的弊端的，还田之后的秸秆如果发酵不好不仅容易滋生病虫害，成团的干枯秸秆在土壤之中还影响作物的生长。

公开号为CN110079448B的专利公开了一种秸秆和粪污三段式共发酵制备沼气的方法及其装置，包括了由启闭式好氧水解浸出槽、液体酸化罐、厌氧发酵罐、好氧堆肥装置、畜禽粪污收集池、石灰水池、高溶质液体收集池、硫化氢气体吸收器、氨气吸收器及系统自动控制柜；该发明还公开了一种秸秆和粪污三段式共发酵制备沼气的方法，包括秸秆粪污好氧水解、高溶质液体快速酸化以及高缓冲性厌氧发酵三个依次连续的共发酵过程。该发明提供了一种难降解秸秆配合高氮易腐畜禽粪污进行肥气联产的三段式沼气发酵方法和配套装备，通过提高秸秆的水解转化效率、减少厌氧发酵过程的抑制作用来提高厌氧发酵的效率，实现资源高效回收利用、减少沼液的污染负荷。该专利是针对大型粪污处理厂处理设备，设备较大，造价较高，运行费用较大，不适合应用于农村地区分散情况下处理粪污和秸秆。

另外，该专利处理后剩余污泥含水量高，单独发酵时，高含水率达不到好氧堆肥要求的含水率范围(污泥好氧堆肥的含水率通常是50～65％)，有机质含量低，不易进行好氧发酵。

农村地区污水处理过程中产生的剩余污泥的处理，与城镇地区大型污水处理厂不同，农村地区往往采用的是小型的一体化处理设备，这些一体化设备往往较为分散且处理规模比较小，从50t/d-1000t/d，相关产生的剩余污泥量也较小，同时，一般就地晾晒干化之后填埋处理，这种处理方式，对周围环境主要是空气和土壤影响较大，但如果采用统一收集统一处理的方式，往往由于其分散性，运费会增加。与城镇污水处理厂产生的污泥不同，农村地区的污泥重金属含量比较低、含水率较高、有机质含量及持久性有机物和致病菌含量较高，因此存在可以采用回归土地的利用方式。农村地区畜禽养殖产生的粪污，这类养殖通常点多、面广、规模小，没有配套相关的处理处置设施，粪便未经任何处理直接排放，附近水体污染严重，气味难闻；此外，虽然现在很多相关政策促进秸秆资源化利用，但是较为分散的秸秆难以收集，相关农户仍然采用焚烧等处理方式，产生污染。针对以上种种问题，本次发明主要提供一种适用于农村地区的固体废物处理设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种污泥与农业废弃物协同处理的设备，发酵时间短，能耗低，减量化率高，有效地对污泥以及农业废弃物进行处理，达到综合利用的效果。

本发明还提供了一种污泥与农业废弃物协同处理的工艺，发酵时间短，能耗低，减量化率高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种污泥与农业废弃物协同处理的工艺，包括以下步骤：

S1、取畜禽粪污和污泥，混合进行重力沉降；

S2、取S1中重力沉降得到的半固态物质，与秸秆混合进行堆肥，堆肥的过程中进行搅拌，混合堆肥时间为8～14天，含水率降低至30％以下，有机质含量降低至45％以下；

其中畜禽粪污、污泥、秸秆的重量比为4～6:1:2～3，污泥的含水率为99％-99.6％。

本申请中畜禽粪污、污泥、秸秆的重量比为4～6:1:2～3可实现高效堆肥，缩短堆肥时间。秸秆添加过量，导致原料碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其它微生物的生长就受到限制，有机物的分解速度就慢，发酵过程延长。畜禽粪污添加过量，导致碳氮比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则原料中的氮将变成氨态氮而挥发，导致大量的氮素损失而降低肥效。

本申请的农业废弃物包括畜禽粪污和秸秆。污泥采用的是农村地区的剩余污泥。

在本发明的一个优选的实施例中，S1中重力沉降得到的半固态物质的含水率需降低至50～60％。含水率是影响堆肥的重要因素，当原料含水率太低(低于30％)时将影响微生物的生命活动，太高也会降低堆肥速度，导致厌氧菌分解并产生臭气以及营养物质的析出。该含水率的混合物和该有机质含量的污泥有机质有利于与秸秆共同混合堆肥发酵。

在本发明的一个优选的实施例中，S2中堆肥过程需晒太阳，且需防止雨水进入。

采用本申请中的好氧堆肥室进行堆肥，好氧堆肥室顶部为PVC或者PE覆膜，既可以晒太阳，且可以防止雨水进入。

本发明充分利用了太阳光，相比一般的好氧堆肥设备而言，腐熟条件更合适，混合物的含水率下降更快，并且增加了充气管道，加大了空气的接触，因此好氧堆肥相比一般槽式或者跺式发酵周期会较低。

本发明还可在好氧堆肥室增设加热装置，当阴雨天时，利用加热装置提高物料发酵的温度。

农村一体化污水处理设备污泥重金属含量为Zn为130-230mg/kg，Cu为50-150mg/kg，Cr为10-40mg/kg，Ni为10-30mg/kg，Pb为5-20mg/kg，As为2-15mg/kg，Hg为0.02-0.10mg/kg；Cd为0.7-1.0mg/kg；含水率99.0-99.6％；有机质含量大概为75-85％。

本发明还公开了一种污泥与农业废弃物协同处理的设备，包括浓缩装置，所述浓缩装置上端设有液体导管，所述浓缩装置中部设有出料导管，所述出料导管的另一端与好氧堆肥室的进料口连通，所述好氧堆肥室倾斜设置，平行所述好氧堆肥室的底面安装有搅拌组件，所述好氧堆肥室的底面安装有传输带组件，所述传输带组件倾斜向上运动，所述传输带组件的两侧安装有内敷气管，所述内敷气管外表面开设有气孔，所述内敷气管与鼓风机连通。

本发明通过浓缩装置先对畜禽粪污和污泥进行重力沉降，降低含水率之后，再与秸秆一同加入好氧堆肥室，含水率低的畜禽粪污、污泥和秸秆在好氧堆肥室进行堆肥发酵，搅拌组件和传输带组件增加了堆肥发酵的内循环，使其反应更加均匀，缩短发酵周期。

本发明采用重力浓缩，相比其他机械浓缩(板框压滤和卧螺离心等)，使用成本更低。

在本发明的一个优选的实施例中，所述传输带组件包括传输带滚轮，环绕所述传输带滚轮安装的传输带皮带，传输带电机的主轴与所述传输带滚轮的转轴固定连接。

在重力的作用下，混合物向下滚动，这时好氧发酵仓内底部传输带滚轮在传输带电机的作用下逆时针转动，带动传输带皮带、向上方向移动，增加反应时间。

传输带增加了内循环，使其反应更加均匀，不会出现局部熟化过量的问题，一般好氧堆肥根据原料情况需要通风供氧，使堆肥原料有合适的氧浓度，不然会导致微生物生命活动将受到限制，堆肥进入厌氧状态而产生恶臭。综上所述，本发明在有效减少农业面源污染，降低处理成本方面有显著作用。

在本发明的一个优选的实施例中，所述传输带组件还包括安装于所述传输带皮带顶部侧面的挡板。在顶部挡板的作用下，避免混合物落入缝隙。

在本发明的一个优选的实施例中，所述传输带组件还包括安装于所述传输带皮带底部侧面的出料仓门，所述出料仓门的另一侧设置有出料滑斜槽。打开出料仓门，传输带皮带上的混合物滑出出料仓门，通过出料滑斜槽有机肥产品排出，用于苗木生长。

在本发明的一个优选的实施例中，所述好氧堆肥室的顶部安装有钢骨架，所述钢骨架上表面固定支撑有上覆膜，所述上覆膜为PVC或者PE覆膜，所述上覆膜位于所述传输带皮带上方安装，所述上覆膜两侧安装有透气覆膜。

阳光通过上覆膜照射进好氧发酵仓内，可以蒸发半固体状态的污泥、畜禽粪污以及秸秆混合物(简称：混合物)里面的水分，同时高温加快好氧堆肥的速度，水蒸气以及好氧堆肥过程中产生的其他气体如H₂S和NH₃等也通过好氧发酵仓外壁上的透气孔外排。

在本发明的一个优选的实施例中，所述搅拌组件包括固定于所述好氧发酵仓内的轴孔，所述轴孔上安装有平行于所述好氧堆肥室底面的搅拌轴，所述搅拌轴上安装有搅拌桨。

在本发明的一个优选的实施例中，所述浓缩装置包括外壁，固定于所述外壁底部的弹簧，固定于所述弹簧上端的弹簧上板，所述弹簧上板上方设有可伸缩内仓，所述可伸缩内仓的上端与所述外壁的顶部固定连接，所述液体导管和所述出料导管均与所述内仓连通。

内仓为软质防水材料。当污泥以及畜禽粪污较多时，在重力的作用下，将弹簧下压，内仓向下移动，随着液体以及半固体流出，仓内物质质量减少，内仓向上移动，这样可以避免内仓底部的半固体流不出。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

第一、本发明先对畜禽粪污和污泥进行重力沉降，优化畜禽粪污、污泥、秸秆的含水率和重量比，增加了内循环，使其反应更加均匀，充分利用太阳光，使得发酵时间短，能耗低，减量化率高，有效地对污泥以及农业废弃物进行处理。

第二、本设备主要用于处理农村地区的剩余污泥以及分散养殖畜禽产生的粪污和分散种植的农作物秸秆，从源头减少农业面源污染并达到资源化的目的，本发明主要的是农村地区的污泥以及较为分散的粪污和秸秆，减少了此类固体废物对周围环境的污染，由于本设备体积小，在农村地区可以根据原料多少进行调节，如果原料较少，占地面积不超过10m²，可以拆分为暂存浓缩池以及好氧堆肥室两个部分，可以在一个村的不同乡设立暂存浓缩池，而好氧堆肥室则可以置于车上，方便流动使用。

附图说明

图1为本发明一实施例中污泥与农业废弃物协同处理的设备结构示意图。

图2为本发明一实施例中污泥与农业废弃物协同处理的设备侧面结构示意图。

图3(a)为本发明一实施例中浓缩装置的左视图；

图3(b)为本发明一实施例中浓缩装置的立体图；

图3(c)为本发明一实施例中浓缩装置的右视图；

图4(a)为本发明一实施例中浓缩装置中放入最大体积混合物的弹簧状态示意图；

图4(b)为本发明一实施例中浓缩装置中放入较小体积混合物的弹簧状态示意图；

图5为本发明一实施例中好氧堆肥室的立体图；

图6(a)为本发明一实施例中好氧堆肥室的侧面图；

图6(b)为本发明一实施例中好氧堆肥室的仓内构建图；

图7(a)为本发明一实施例中好氧堆肥室的俯视图；

图7(b)为本发明一实施例中好氧堆肥室的底面结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1-2所示，一种污泥与农业废弃物协同处理的设备，包括浓缩装置和好氧堆肥室2。浓缩装置采用暂存浓缩池1，暂存浓缩池1包括进料口1.1、电动开关门1.2、外壁1.3、内仓1.4、弹簧1.5、出料导管1.6、第一手动阀1.7、液体导管1.8、第二手动阀1.9、弹簧上板1.10、侧方支撑1.11。好氧堆肥室2，包括好氧发酵仓2.1、好氧发酵仓外壁2.2、上覆膜2.3、卡槽2.4、钢骨架2.5、透气孔2.6、搅拌电机2.7、搅拌轴2.8、轴孔2.9、搅拌桨2.10、传输带电机2.11、传输带滚轮2.12、传输带皮带2.13、挡板2.14、鼓风机2.15、进气导管2.16、内敷气管2.17、气孔2.18、进料口2.19、电动开关门2.20、出料仓门2.21、出料滑斜槽2.22、支撑柱2.23、底板2.24。

所述浓缩装置上端设有液体导管1.8，所述浓缩装置中部设有出料导管1.6，所述出料导管1.6的另一端与好氧堆肥室2的进料口2.19连通。液体导管1.8上设有第二手动阀1.9。出料导管1.6上设有第一手动阀1.7。所述浓缩装置包括外壁1.3，固定于所述外壁1.3底部的弹簧1.5，固定于所述弹簧1.5上端的弹簧上板1.10，所述弹簧上板1.10上方安装有可伸缩内仓1.4，所述液体导管1.8和所述出料导管1.6均与所述内仓1.4连通。

所述好氧堆肥室2倾斜设置，平行所述好氧堆肥室2的底面安装有搅拌组件，所述好氧堆肥室2的底面安装有传输带组件，所述传输带组件倾斜向上运动，所述传输带组件的两侧安装有内敷气管2.17，所述内敷气管2.17外表面开设有气孔2.18，所述内敷气管2.17与鼓风机2.15连通。所述传输带组件包括传输带滚轮2.12，环绕所述传输带滚轮2.12安装的传输带皮带2.13，传输带电机2.11的主轴与所述传输带滚轮2.12的转轴固定连接。所述传输带组件还包括安装于所述传输带皮带2.13顶部侧面的挡板2.14。所述传输带组件还包括安装于所述传输带皮带2.13底部侧面的出料仓门2.21，所述出料仓门2.21的另一侧设置有出料滑斜槽2.22。所述搅拌组件包括固定于所述好氧发酵仓2.1内的轴孔2.9，所述轴孔2.9上安装有平行于所述好氧堆肥室2底面的搅拌轴2.8，所述搅拌轴2.8上安装有搅拌桨2.10。

所述好氧堆肥室2的顶部安装有钢骨架2.5，所述钢骨架2.5上表面固定支撑有上覆膜2.3，所述上覆膜2.3为PVC或者PE覆膜，所述上覆膜2.3位于所述传输带皮带2.13上方安装，所述上覆膜2.3两侧安装有透气覆膜2.6。

如图3所示，暂存浓缩池1将收集来的污泥以及畜禽粪污通过进料口1.1进入内仓1.4、进料口1.1上方为电动开关门1.2，该门向下打开，平时关闭，避免雨水流入以及臭气外泄。内仓1.4的污泥以及粪污在重力的作用下浓缩分层，上半部分为液态，下半部分为半固态，经过沉淀之后，打开第一手动阀1.7，半固态物质通过出料导管1.6流入好氧堆肥室2进行进一步处理，打开第二手动阀1.9，液体物质通过液体导管1.8进行进一步处理，考虑到本设备最终将作用于农村地区集成式一体化污水处理设备的污泥，考虑将该部分液体重新流入一体化污水处理设备初端进行处理。侧方支撑1.11作为好氧堆肥室2的支撑。

如图4所示，暂存浓缩池1分成两层其中内仓1.4置于外壁1.3的弹簧1.5的弹簧上板1.10之上，内仓1.4为软质防水材料，上端固定在外壁上部，出料导管1.6以及液体导管1.8与内仓1.4为一体结构。当污泥以及畜禽粪污较多时，在重力的作用下，内仓1.4向下移动，随着液体以及半固体流出，仓内物质质量减少，内仓向上移动，这样可以避免内仓1.4底部的半固体流不出。

如图5-7所示，经暂存浓缩池1浓缩过的半固体通过导管经进料口2.19进入好氧发酵仓2.1内，进料口2.19上有电动开关门2.20，防止雨水进入。好氧堆肥室2上有钢骨架2.5，支撑上覆膜2.3，该材料为阳光大棚所用的材料PVC或者PE，通过卡槽2.4固定在好氧堆肥室2上，阳光通过上覆膜2.3照射进好氧发酵仓2.1内，可以蒸发半固体状态的污泥、畜禽粪污以及秸秆混合物简称：混合物里面的水分，同时高温加快好氧堆肥的速度，水蒸气以及好氧堆肥过程中产生的其他气体如H2S和NH3等也通过好氧发酵仓外壁2.2上的透气孔2.6外排，此外好氧发酵仓外壁2.2采用保温的结构，可以进一步提供仓内温度。

搅拌轴2.8通过轴孔2.9架在好氧发酵仓2.1内，随着搅拌电机2.7的作用转动，搅拌桨2.10随着搅拌轴2.8在好氧发酵仓2.1搅拌如图六右，混合物在随之均匀混合并且与空气作用，该空气来自于鼓风机2.15、由进气导管2.16排入内敷气管2.17，最后由内敷气管2.17上的气孔2.18排出。在重力的作用下，混合物向下滚动，这时好氧发酵仓2.1内底部传输带滚轮2.12在传输带电机2.11的作用下逆时针转动，带动传输带皮带2.13、向上方向移动，增加反应时间，在顶部挡板2.14的作用下，避免混合物落入缝隙。

好氧堆肥室2下端外侧有出料仓门2.21，好氧反应完成之后，打开仓门，有机肥产品则可通过出料滑斜槽2.22排出，用于苗木生长。

好氧堆肥室2一端由侧方支撑1.11支撑，另一端由支撑柱2.23支撑，最后与底板2.24一齐形成稳定的结构。

使用时，可以考虑将本发明设备置于农村地区集成式一体化污水处理设备旁本发明不包括该一体化处理设备，将一体化设备产生的污泥以及养殖户处收集的畜禽粪污置于暂存浓缩池1，该暂存浓缩池1主要作用是对污泥以及畜禽粪污简称泥粪进行浓缩，降低固体含水率，经过浓缩脱水之后的泥粪通过出料导管1.6进入好氧堆肥室2，液体部分则通过液体导管1.8流入一体化污水处理设备进行进一步处理，达标后外排。农户收集的秸秆自行破碎，并通过进料口2.19进入好氧发酵仓2.1，阳光通过好氧发酵仓2.1上的上覆膜2.3进入仓内，仓内混合物水分随之蒸发并随着透气孔2.6排出，混合物在搅拌桨2.10的作用下，在仓体内搅拌，同时，在传输带皮带2.13向上移动混合物，进一步增加了内循环。同时气孔2.18将空气流入仓内，与混合物充分接触。待好氧堆肥过程完成之后，传输带滚轮2.12顺时针转动传输带皮带2.13向下移动，有机肥通过出料仓门2.21以及出料滑斜槽2.22流出。

本发明中污泥采用的是农村地区一体化污水处理设备产生的剩余污泥。相比城市剩余污泥来说，农村地区污水处理产生的污泥重金属含量更低、污泥含水率以及有机质含量更高，农村地区污水处理规模小、具有高度的分散性，农用潜力大。一体化污水处理设备常见型号有：5t/d、10t/d、15t/d、20t/d、30t/d、40t/d、50t/d、60t/d、70t/d、80t/d、90t/d、100t/d、120t/d、140t/d、160t/d、180t/d、200t/d、250t/d、300t/d、350t/d、450t/d、500t/d。

某城市污水处理厂污泥重金属含量大约为Zn为1100mg/kg，Cu为220mg/kg，Cr为80mg/kg，Ni为50mg/kg，Pb为80mg/kg，As为21mg/kg，Hg为0.35mg/kg；Cd为2mg/kg；含水率98.5％；有机质含量大概为50％。其农村一体化污水处理设备污泥重金属含量大约为Zn为180mg/kg，Cu为98mg/kg，Cr为26mg/kg，Ni为16mg/kg，Pb为8mg/kg，As为3.4mg/kg，Hg为0.03mg/kg；Cd为0.7mg/kg；含水率99％；有机质含量大概为80％。

好氧堆肥通常需要合适的碳氮比20～30、合适的含水率50～60％、合适的含氧率8％～18％等各种条件，但是单一的原料在进行堆肥时，往往难以达到合适的条件，剩余污泥含水率一般大约在99.2％-99.6％，畜禽粪污根据养殖种类不同，含水率不同，对于猪粪污来说，含水率92％-97％，牛粪污含水率在88％-95％、鸡粪含水率在67％-72％，加上冲洗养殖棚废水，含水率将更高，秸秆的含水率往往不同，玉米青贮含水率为65％～72％、玉米黄贮含水率为10％～30％、小麦黄贮含水率为10％～20％、水稻黄贮含水率为10％～20％，所以一般情况下，往往需要协同至少两种原料，用来调节含水率、碳氮比等各种因素。

现在有的堆肥方式主要是：畜禽粪污+农作物秸秆以及剩余污泥+农作物秸秆，前者没有对污泥进行有效处置，而后者往往需要添加较多的秸秆才能达到发酵的条件，而本发明将三者联合发酵，可以克服对污泥未有效处理这一方面。

剩余污泥含水率一般大约在99.2％-99.6％，畜禽粪污根据养殖种类不同，含水率不同，对于猪粪污来说，含水率92％-97％，牛粪污含水率在88％-95％、鸡粪含水率在67％-72％，加上冲洗养殖棚废水，含水率将更高。采用重力浓缩，污泥含水率一般可从99.2％-99.6％降到97％-98％，相对应的畜禽粪污的含水率也会降低。含水率是影响堆肥的重要因素，当原料含水率太低(低于30％)时将影响微生物的生命活动，太高也会降低堆肥速度，导致厌氧菌分解并产生臭气以及营养物质的析出。农村地区污泥有机质含量约为65％，无机质含量约为35％，不同种类畜禽粪污有机质含量不同，猪粪污有机质含量75％-86％，牛粪污含水率在75％-82％、鸡粪含水率在80％左右，经过处理之后，总体含水率降低至30％以下，其中污泥有机质含量降低至45％以下。以某农村配套1000t/d污水处理设备为例，1000t/d污水处理设备产泥约1t/d左右(含水率99.5％)，该乡家庭养殖生猪100头左右(分散养殖，一共100头)，每头猪产粪便2kg/d，尿3.3kg/d，合计5.3kg/d，每天产粪污合计5.3t/d，经过本设备进行好氧堆肥处理之后，减量化率达到90％，减量化一部分来自于污泥浓缩池的脱水作用，另一部分是好氧堆肥过程中，阳光通过上覆膜(2.3)，使原料中的水分蒸发，还有发酵过程中，温度升高引起的水分的蒸发以及好氧微生物的生命代谢作用—氧化、还原、合成等过程对有机固体废弃物进行生物降解。每天约产生0.63t/d有机肥。

一般污泥单独好氧堆肥的时间是8～24天，粪污单独堆肥的时间是20～40天，秸秆单独堆肥的时间是20～30天，但是本次混合堆肥时间大约在10～12天。

本发明中畜禽粪污、农作物秸秆以及污泥混合有一定的比例，以猪粪以及玉米秸秆为例，猪粪(含水率80％)：秸秆(含水率30％)：污泥(含水率99％)＝4～6:2～3:1，也就是说污泥添加1吨，则秸秆添加2到3吨，猪粪添加4到6吨。秸秆添加过量，导致原料碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其它微生物的生长就受到限制，有机物的分解速度就慢，发酵过程延长。畜禽粪污添加过量，导致碳氮比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则原料中的氮将变成氨态氮而挥发，导致大量的氮素损失而降低肥效。

对比例1(未设置暂存浓缩池)

该对比例1与实施例1的区别在于未设置暂存浓缩池。

一般污泥(含水率是50～60％)单独好氧堆肥的时间是8～24天，污泥如果没有进行浓缩处理，这个时间将大大延长。粪污单独堆肥的时间是20～40天，秸秆单独堆肥的时间是20～30天，但是实施例1中混合堆肥时间大约在10～12天。

Claims (10)

1.一种污泥与农业废弃物协同处理的工艺，其特征在于包括以下步骤：

S1、取畜禽粪污和污泥，混合进行重力沉降；

S2、取S1中重力沉降得到的半固态物质，与秸秆混合进行堆肥，堆肥的过程中进行搅拌，混合堆肥时间为8～14天，含水率降低至30％以下，有机质含量降低至45％以下；

其中畜禽粪污、污泥、秸秆的重量比为4～6:1:2～3，污泥的含水率为99％-99.6％。

2.根据权利要求1所述的污泥与农业废弃物协同处理的工艺，其特征在于，S1中重力沉降得到的半固态物质的含水率需降低至50～60％。

3.根据权利要求1所述的污泥与农业废弃物协同处理的工艺，其特征在于，S2中堆肥过程需晒太阳，且需防止雨水进入。

4.一种污泥与农业废弃物协同处理的设备，其特征在于包括浓缩装置，所述浓缩装置上端设有液体导管(1.8)，所述浓缩装置中部设有出料导管(1.6)，所述出料导管(1.6)的另一端与好氧堆肥室(2)的进料口(2.19)连通，所述好氧堆肥室(2)倾斜设置，平行所述好氧堆肥室(2)的底面安装有搅拌组件，所述好氧堆肥室(2)的底面安装有传输带组件，所述传输带组件倾斜向上运动，所述传输带组件的两侧安装有内敷气管(2.17)，所述内敷气管(2.17)外表面开设有气孔(2.18)，所述内敷气管(2.17)与鼓风机(2.15)连通。

5.根据权利要求4所述的污泥与农业废弃物协同处理的设备，其特征在于，所述传输带组件包括传输带滚轮(2.12)，环绕所述传输带滚轮(2.12)安装的传输带皮带(2.13)，传输带电机(2.11)的主轴与所述传输带滚轮(2.12)的转轴固定连接。

6.根据权利要求5所述的污泥与农业废弃物协同处理的设备，其特征在于，所述传输带组件还包括安装于所述传输带皮带(2.13)顶部侧面的挡板(2.14)。

7.根据权利要求5所述的污泥与农业废弃物协同处理的设备，其特征在于，所述传输带组件还包括安装于所述传输带皮带(2.13)底部侧面的出料仓门(2.21)，所述出料仓门(2.21)的另一侧设置有出料滑斜槽(2.22)。

8.根据权利要求5所述的污泥与农业废弃物协同处理的设备，其特征在于，所述好氧堆肥室(2)的顶部安装有钢骨架(2.5)，所述钢骨架(2.5)上表面固定支撑有上覆膜(2.3)，所述上覆膜(2.3)为PVC或者PE覆膜，所述上覆膜(2.3)位于所述传输带皮带(2.13)上方安装，所述上覆膜(2.3)两侧安装有透气覆膜(2.6)。

9.根据权利要求4所述的污泥与农业废弃物协同处理的设备，其特征在于，所述搅拌组件包括固定于所述好氧发酵仓(2.1)内的轴孔(2.9)，所述轴孔(2.9)上安装有平行于所述好氧堆肥室(2)底面的搅拌轴(2.8)，所述搅拌轴(2.8)上安装有搅拌桨(2.10)。

10.根据权利要求4-9任一项所述的污泥与农业废弃物协同处理的设备，其特征在于，所述浓缩装置包括外壁(1.3)，固定于所述外壁(1.3)底部的弹簧(1.5)，固定于所述弹簧(1.5)上端的弹簧上板(1.10)，所述弹簧上板(1.10)上方设有可伸缩内仓(1.4)，所述内仓(1.4)的上端与所述外壁(1.3)的顶部固定连接，所述液体导管(1.8)和所述出料导管(1.6)均与所述内仓(1.4)连通。

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