污水厂脱水污泥与粉煤灰混合好氧发酵制取营养土的方法
【专利摘要】本发明提供一种污水厂脱水污泥与粉煤灰混合好氧发酵制取营养土的方法，污泥和粉煤灰混合的质量比例为1:0.7-1:1.。本发明提出的方法，可以有效的减少污泥和粉煤灰分别对环境造成的危害。污水厂脱水污泥和粉煤灰，对于市政部门来说都是当前面临的主要难题，难以寻求很好的处理措施。而将二者结合起来制作成营养土，则一举解决了两个难题。1吨脱水污泥可以消纳0.7到1吨左右的粉煤灰。
【专利说明】污水厂脱水污泥与粉煤灰混合好氧发酵制取营养土的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机肥料制备领域，具体涉及一种好氧发酵制备有机肥料的方法。
【背景技术】
[0002]污水厂脱水污泥，目前有多种处置工艺，其中好氧发酵工艺最近应用逐渐增加。污泥好氧发酵，主要是将含水率在80%左右的脱水污泥，与适量的辅料混合，使其含水率降至60%以下，并使污泥的黏滞性大幅度降低，形成比较松散的颗粒状固态堆料，在这种状态下，对堆体进行适当的通风，污泥中的好氧发酵菌可以很快形成生长优势，这些菌能够对污泥中其他种类的有机物形成快速分解的作用，同时释放大量的热量，使堆体温度升高，在高温作用下更加快污泥中微生物细胞的破壁过程，使胞内水大量释放，同时在高温的作用下蒸发到空气中。发酵过程中有机物得以快速分解，水分得以快速蒸发，从而不仅使污泥中的有机成分迅速减少，同时含水率也进一步降低。通过这一过程，不仅实现了污泥含水率降低至40%左右，同时发酵后的产物已经形成有利于植物生长的多种营养成分，如腐殖土等，可以作为园林绿化用土，或者在各种有害成分经检测符合农用标准时作为农田营养土使用。
[0003]目前用于作为污泥好氧发酵辅料的常用材料有秸杆、木屑、棉柴、园林绿化废料等物，但这些物质供应可能不够稳定，价格也并不便宜。比如，目前秸杆是堆肥的主要辅料来源，但市面上供应的秸杆一般每吨要三百元以上，而作为辅料掺混每吨污泥需秸杆量约为
0.3吨左右，仅此一项每吨污泥的处理成本就需要100元以上。木屑、棉柴等的费用也与秸杆大体相当。园林绿化废料用作辅料的季节性很强，因而供应能力不够可靠。
[0004]粉煤灰是一般火电厂在燃煤过程中产生的废弃物，一般5吨燃煤可以产生I吨左右的粉煤灰，其产量大而且稳定，但其处理也是一个难题，目前许多专家学者都在积极研究粉煤灰的处理问题，有研究用粉煤灰制砖、铺设路基、制作水泥等各种去向。也有学者在研究中发现，粉煤灰中含有大量土壤中缺乏的有益成分，如硅酸盐等，这些成分可以作为肥料使用，另外，粉煤灰中的硅酸盐、硫酸盐等成分，可以对一些重金属物质起到钝化的作用，在某些肥料中添加粉煤灰，可以使土壤中可能存在的重金属对农作物影响的有效性大为降低，从而减少重金属在农作物体内的富集，因而，将粉煤灰适当的施用于农田也是一个重要方向。
[0005]但不管怎样使用，粉煤灰的产生量仍然远远大于其可能予以应用的量，因而，粉煤灰的去向仍然是各地市政部门要解决的一个重要问题。污水厂脱水污泥，电厂或锅炉粉煤灰，二者都是市政部门的废弃物，目前其带来的处置难度越来越受到政府和业界的重视。注意到二者的有益成分可以相辅相成、有害因素可以相互抵消，本发明中将二者混合，进行好氧发酵处理，产品即可以成为有益于农林部门使用的营养土，也可以应用于对我国大量盐碱地进行改造，不仅有效的解决了两种废弃物的处置难题，而且还使两种废弃物转化为有益的产品。
【发明内容】
[0006]针对本领域研究方面之不足，本发明的目的是提出一种污水厂脱水污泥与粉煤灰混合好氧发酵制取营养土的方法。
[0007]实现本发明目的的技术方案为:
[0008]一种污水厂脱水污泥与粉煤灰混合好氧发酵制取营养土的方法，污泥和粉煤灰混合的质量比例为1:0.7-1:1。
[0009]本发明所述的方法，包括步骤:
[0010]I)污泥和粉煤灰的质量比例为1:0.7-1: 1，加入混料机混合，混合后的物料含水率为55-65%，物料状态蓬松，空隙丰富，在强制通风或翻堆的作用下可使空气与物料充分接触。
[0011]2)步骤I)混合后的物料均匀码垛，垛高Im-L 5m,垛宽3_8m，垛体边缘码成40-50度斜角，堆垛上覆盖防水透气膜；
[0012]3)堆垛下布设空气扩散管，采用风机通过扩散管向堆垛中供气，以提供微生物好氧发酵过程的供氧；
[0013]4)经过12-18天发酵，发酵后的产物进行转垛翻堆晾晒，晾晒时间为8-11天。以进一步降低含水率，使产品更适于做为营养土使用。
[0014]其中，所述步骤2)中，混合后的物料可以在发酵槽中发酵，在发酵槽中物料的堆高控制在1-1.5m,槽宽在5-8m,适度较宽的槽宽可以便于装载机在槽内通行作业,长度根据场地情况自由决定。将混合后的物料在发酵堆场发酵，则堆高控制在lm-1.5m左右,每条垛宽度可设置为3-5m，长度根据场地情况决定。
[0015]堆垛码好或发酵槽装填完毕后以防水透气膜予以覆盖，以保证发酵过程中水分能够透过防水透气膜蒸发到空气中，防水透气膜还能够有效的拦截可产生臭味的分子，使透过膜进入空气中的气体不含有臭味分子，保证工作现场空气质量良好。防水透气膜同时也可以防止雨水或融雪水进入堆垛中，保证发酵过程中含水率的稳定降低。
[0016]其中，所述污水厂脱水污泥取自污水处理系统的二沉池，含水率70-82%。
[0017]所述粉煤灰为燃煤电厂排放的固体废弃物，主要成分包括S12L 30?65.76%(质量比例，下同)、Al2O3L 59 ?40.12%, Fe2O3L 50 ?6.22%，CaO 1.44 ?16.80%, MgO
1.20 ?3.72%，SO3L 00 ?6.00%、Na2O 1.10 ?4.23%和 K2O 1.02 ?2.14%。燃煤电厂的各类粉煤灰均可应用于本发明。
[0018]其中，脱水污泥I立方米的重量约为I吨，I立方米粉煤灰的重量约为700公斤到I吨，混合后的含水率下降至60%左右。
[0019]优选地，所述步骤I)中使用犁刀式混料机进行混料，混料时间1.5-3分钟，混合后的物料状态蓬松，空隙丰富，在强制通风或翻堆的作用下可使空气与物料充分接触。
[0020]其中，所述步骤2)中，空气通入的体积比例为每立方米物料的通风量为0.025-0.1mVmin,
[0021]可根据堆体温度测定仪和氧份测定仪的检测情况确定供风时间及供风间隔，例如，可以是每小时通风8-12min。
[0022]本发明的有益效果在于:
[0023]1、可以有效的减少污泥和粉煤灰分别对环境造成的危害。污水厂脱水污泥和粉煤灰，对于市政部门来说都是当前面临的主要难题，难以寻求很好的处理措施。而将二者结合起来制作成营养土，则一举解决了两个难题。I吨脱水污泥可以消纳0.7到I吨左右的粉煤灰。
[0024]2、污泥和粉煤灰中，都分别含有可以作为肥料的有益成分，但如果分别使用，都需要经过一定的处理过程，需要增加大量的投资，而将二者混合发酵制成营养土，则使二者的有益成分可以在微生物的作用下天然的结合到一起，成为易于被植物吸收的有机肥料，这项成果，将对农林业的发展做出巨大贡献。
[0025]3、污泥和粉煤灰混合发酵的产品，可以有效的对盐碱土进行改良。据统计，我国盐碱土地面积总数与可耕地面积的总数大体相当，如能对盐碱土进行改良，将使我国的农业发展获得更大的空间。而这种产品，直接投放到盐碱土地上，同时对该地进行适当的技术处理，可以轻易的将盐碱土改良成农林绿化用土。
[0026]4、降低了各自的处理成本。目前，污泥进行好氧发酵的处理费用每吨约200元左右，其中辅料的成本就可达100元以上。而采用与粉煤灰混合堆肥的方式后，因二者均属于废弃物，如果能够得到有关部门的有效协调，则吨泥处理成本即可降到100元以下，可以认为是目前价格最低的污泥处理方式。
【具体实施方式】
[0027]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028]实施例1:
[0029]将脱水污泥(含水率76 % )和粉煤灰以质量比1:1的比例混合。混合后的含水率下降至60%。混合过程需使用犁刀式混料机，混合时间2min。将混合后的物料运送至发酵堆场，均匀的码成堆垛，堆高控制在1.5m，每条垛宽度设置为5m，长度10m。堆垛侧面码成倾斜角45度。
[0030]堆垛码好或发酵槽装填完毕后以防水透气膜材料予以覆盖，以保证发酵过程中水分能够透过膜材料蒸发到空气中，膜材料还能够有效的拦截可产生臭味的分子，使透过膜进入空气中的气体不含有臭味分子，保证工作现场空气质量良好。
[0031]堆垛的通风采用在下部埋设穿孔管的方式，另备风机通过穿孔管对堆垛定期进行通风曝气，以确保堆垛中的氧气充足。通风量0.05m3/min,每小时通风8min。
[0032]混合后的物料由于粉煤灰含有大量碱性物质，其碱度很高，可以有效地杀灭虫卵，但堆体中的大部分好氧发酵菌能够存活，并在随后堆放过程中快速生长，开始发酵过程，发酵过程中产生大量有机酸，使堆体中的碱性迅速下降，经测定，发酵约三天后，堆体的碱性消失，同时堆体温度迅速上升，发酵温度最高达到58度。经过15天的发酵过程，堆体的温度下降至35度，发酵过程基本结束，堆体的含水率下降至40%，发酵后的产物性质稳定，无臭味，不仅污泥原有的粘滞性完全消失，粉煤灰原有的粉末状态也完全消失了，整堆物料形成有机结合的松散土壤状态。
[0033]用装载机等设施将发酵后的产物转移到另外一处继续堆垛或装填入槽，进行后续的翻堆晾晒，转移过程和后续的翻堆晾晒过程可以进一步降低物料中的水分，经过十天的翻堆和晾晒过程，含水率降低至30%。将产品进行小麦种子发芽率实验，发芽率指标达到80%，完全满足营养土的使用要求(通常营养土发芽率应超过60% )。
[0034]实施例2:
[0035]将脱水污泥(含水率79% )和粉煤灰以体积比1:0.9的质量比例混合。混合后的含水率下降至55%。混合过程需使用犁刀式混料机，混合时间3min。
[0036]混合后的物料放在发酵槽中发酵，在发酵槽中物料的堆高控制在1.5m，槽宽8m，长度12m。
[0037]堆垛码好或发酵槽装填完毕后以防水透气膜材料予以覆盖，以保证发酵过程中水分能够透过膜材料蒸发到空气中，膜材料还能够有效的拦截可产生臭味的分子，使透过膜进入空气中的气体不含有臭味分子，保证工作现场空气质量良好。
[0038]堆垛的通风采用在下部埋设穿孔管的方式，另备风机通过穿孔管对堆垛定期进行通风曝气。发酵过程中需辅之以翻堆或鼓风通气，以确保堆垛中的氧气充足。通风量0.05m3/min,每小时通风 lOmin。
[0039]混合后的物料由于粉煤灰含有大量碱性物质，其碱度很高，可以有效地杀灭虫卵，但堆体中的大部分好氧发酵菌能够存活，并在随后堆放过程中快速生长，开始发酵过程，发酵过程中产生大量有机酸，使堆体中的碱性迅速下降，经测定，发酵约三天后，堆体的碱性消失，同时堆体温度迅速上升，发酵温度达58度。经过15天的发酵过程，堆体的温度下降至35 0C，发酵过程基本结束，堆体的含水率下降至40%，发酵后的产物性质稳定，无臭味，不仅污泥原有的粘滞性完全消失，粉煤灰原有的粉末状态也完全消失了，整堆物料形成有机结合的松散土壤状态。
[0040]用装载机等设施将发酵后的产物转移到另外一处继续堆垛或装填入槽，进行后续的翻堆晾晒，转移过程和后续的翻堆晾晒过程可以进一步降低物料中的水分，经过十天的翻堆和晾晒过程，含水率降低至30%。将产品进行小麦种子发芽率实验，发芽率80%。
[0041]以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种污水厂脱水污泥与粉煤灰混合好氧发酵制取营养土的方法，其特征在于，污泥和粉煤灰混合的质量比例为1: 0.7-1:1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括步骤: 1)污泥和粉煤灰的质量比例为1:0.7-1:1，加入混料机混合，混合后的物料含水率为55-65% ； 2)步骤I)混合后的物料均匀码垛，垛高lm-1.5m,垛宽3_8m，垛体边缘码成40-50度斜角，堆垛上覆盖防水透气膜； 3)堆垛下布设空气扩散管，采用风机通过扩散管向堆垛中供气，以提供微生物好氧发酵过程的供氧； 4)经过12-18天发酵，发酵后的产物进行转垛翻堆晾晒，晾晒时间为8-11天。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述污水厂脱水污泥取自污水处理系统的二沉池，含水率70-82% ；1立方米脱水污泥的重量为950-1100公斤。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰I立方米的重量为700公斤-1000公斤。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中使用犁刀式混料机进行混料，混料时间1.5-3分钟。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，空气通入的体积比例为每立方米物料的通风量为0.025-0.lm3/min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，空气通入的时间为:每小时通风8-12min。
【文档编号】C05F17/00GK104370593SQ201410570911
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】王旭, 李星文, 葛志强, 袁琳, 刘俊红 申请人:浦华环保有限公司, 紫光环保有限公司