专利名称：低有机质含量污泥生物减水的方法
技术领域：
本发明涉及一种固体废物处理技术领域，具体来说，涉及一种减量化、无害化的低有机质含量污泥生物减水的方法。
背景技术：
污泥的处理处置首要解决的问题是“污泥量大”和“污泥危害大”这两大难题。根据中国环境保护远景目标纲要，到2010年，所有城市的污水处理率不得低于60%，全国城镇的污水处理率应达到50%，直辖市、省会城市、计划单列市和风景旅游城市的污水处理率不得低于70%。2010年，污水排放量约450亿立方米，污泥产量约占总处理水量的0. 3%计算，产生的污泥量达1.35亿吨(80%含水率)污泥，近年来，污泥产量呈现逐年快速增长的趋势。污水厂污泥不仅含有大量水分，还含有有机物、重金属、盐类及大量的病原体微生物和寄生虫卵，未经处理或者处理处置不当，都将对环境造成二次污染。现有城市污水厂污泥的处理处置技术普遍存在效率较低、能耗高、运行投资成本高等问题，开发运行投资低、节能增效、便于操作管理，适合当前国情的污泥处理技术变得尤为重要。污泥生物减水是解决污泥产量大，实现污泥减量化目标的重要手段，同时，也实现了污泥的无害化要求。根据环境保护部办公厅文件(环办[2010]157号)内容不具备污泥处理能力的污水处理厂，应当在本通知发布之日起2年内建成并运行污泥处理设施；污水处理厂以贮存(即不处理处置)为目的将污泥运出厂界的，必须将污泥脱水至含水率50% 以下。污水厂目前污泥的含水率为80%左右，要达到出厂含水率50%的要求，任务紧急又繁重。污泥干化技术根据目标含水率的不同可以分为半干化和全干化，半干化的目标是将含水率降低至40%以下，全干化的目标是将含水率降低至10%以下。根据干化的方式不同，干化技术可以分为自然干化、生物干化、热干化及石灰干化。自然干化已经逐渐被淘汰； 热干化和石灰干化技术已经比较成熟，但存在成本高等问题；生物干化是目前研究比较多的一种处理处置技术。生物干化即堆肥干化工艺，是利用微生物降解污泥中有机质过程中对污泥堆的升温过程，通过蒸发可使污泥含水率降低至35%以下。生物干化具有投资低、经济性好、适用等优点，但其缺点是周期长、效能低、占地大、而且受气候、场地等影响，推广有一定的局限性。
发明内容
针对以上的不足，本发明提供了一种减量化、无害化的低有机质含量污泥生物减水的方法，它通过对低有机质含量的城镇生活污水厂脱水污泥添加一定量的辅助剂，利用污泥中的好氧及兼性厌氧微生物在有氧条件下分解有机质产热，再连续供氧通风，热量以水蒸气的形式散发，从而达到减水的目的。本发明的低有机质含量污泥生物减水的方法包括1)将湿污泥和回料污泥按照 1 0.25 0.35的比例进行一次混合，湿污泥的含水率为75 80%，有机质含量低于
332%，回料污泥的含水率为15 20%，有机质含量为30% ；2)调节一次混合物料的含水率至62 65%，孔隙率为40 48% ；3)加入调节剂和蓬松剂形成的组合物进行二次混合， 组合物的含水率为10%以下，粒径为3 8mm，组合物占二次混合物料总量的6 10% ；4) 调节二次混合物料的有机质含量达到35 42%，含水率达到58 62%，孔隙率达到50 65% ；5)将二次混合物料堆置于发酵槽中；6)连续强制通风供氧，供氧量随堆体温度的变化自动调节升温阶段保持1 2天，温度控制在40 50°C，每吨堆体物料通风量为6 8m3/h ；高温阶段维持5 7天，温度控制在50 70°C，每吨堆体物料通风量为7 10m3/ h ；降温阶段保持1 2天，温度控制在50°C以下，每吨堆体物料通风量为5 6m3/h ；7)经过7 10天发酵后，堆体物料孔隙率达到40 ，堆体物料的含水率降至50%以下，有机质含量达到28 32%，温度在40 45°C之间；8)出料。所述步骤幻中的调节剂为稻草，所述蓬松剂为木屑。所述步骤3)中的调节剂与蓬松剂的比例为2 6 1。所述步骤6)中的通风供氧的入风口施置于发酵槽的底部。所述步骤6)中的发酵槽的顶部设置有出风口，由出风口出来的热气经干燥器干燥，然后进入热泵增温至80 100°C，干燥回料污泥至含水率15 20%作为备用，干燥回料污泥产生的废热经收集管道进入发酵槽墙体，用于给发酵槽物料提供保温，避免因环境温度变化带来的影响。所述步骤6)的干燥回料污泥产生的废热经过发酵槽墙体内的软体填料，使得其内的生物膜得到净化，净化后的废气与发酵产生的热气一起进入干燥器干燥，然后进入热泵增温，从而达到废热回收利用和废气净化双重功效。本发明的有益效果本发明通过对低有机质含量的城镇生活污水厂脱水污泥添加一定量的辅助剂，利用污泥中的好氧及兼性厌氧微生物在有氧条件下分解有机质产热，再连续供氧通风，热量以水蒸气的形式散发，从而达到减水的目的，而且发酵槽的顶部设置有出风口，由出风口出来的热气经干燥器干燥，然后进入热泵增温至80 100°C，干燥回料污泥至含水率15 20%作为备用，干燥回料污泥产生的废热一部分经收集管道进入发酵槽墙体，用于给发酵槽物料提供保温，避免因环境温度变化带来的影响；另一部分经过发酵槽墙体内的软体填料，使得其内的生物膜得到净化，净化后的废气与发酵产生的热气一起进入干燥器干燥，然后进入热泵增温，从而达到废热回收利用和废气净化双重功效，既节能又增效，能够大大降低成本。另外，本发明的辅助剂包括稻草调节剂和木屑蓬松剂，稻草与木屑的比例为2 6 1，辅助剂的利用率高、工艺简单、操作容易控制、受外界环境影响小、减水时间短、成本低，特别适用于低有机质含量的中小型城镇污水处理厂污泥的减量化、无害化处理。
图1为本发明低有机质含量污泥生物减水的方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行进一步阐述。本发明低有机质含量污泥生物减水的方法的基本原理为将湿污泥和回料污泥按照一定比例投入混合器进行混合均勻，再添加调节剂和蓬松剂组成的辅助剂，将混合物料的含水率、有机质含量、孔隙率调节至预定范围；混合均勻后的物料堆置于发酵槽内进行发酵反应，采用发酵槽底部连续强制通风供氧，供氧量随堆体温度的变化自动调节，每吨混合物料通风量为5 10m3/h，堆体温度为40 70°C，高温阶段温度50 70°C，保持时间为 5 7天，经过7 10天发酵后，物料含水率降低到50%以下。减水后的污泥一部分运出厂外，另一部分经过热干化至含水率为10 15%的回料污泥。一次发酵过程中产生的废热通过集中收集干燥处理，经热泵升温至80 110°C将回料污泥烘至含水率15 20%，产生的废热进入发酵槽墙体保温层，一方面给发酵槽提供保温，另一方面起到净化废气和去除水分的作用，净化的废气同一次发酵产生的废热一起经过废热收集系统，从而实现废热回收循环利用及废气净化处理双重效果。如图1所示，本发明低有机质含量污泥生物减水的方法流程为(1)将湿污泥(含水率75 80%，有机质含量32%以下)与回料污泥(含水率 15 20%，有机质含量30%左右)按照1 0. 25 0. 35的比例进行一次混合，调节含水率为62 65%，孔隙率为40 48%，从而达到接种菌种及调节堆体孔隙率、含水率的目的。(2)根据一次混合物料的有机质含量、含水率及孔隙率，加入调节剂稻草和蓬松剂木屑进行二次混合。调节剂及蓬松剂含水率为10%以下，粒径(3 8mm)，占二次混合物料总量的6 10%，使得有机质含量达到35 42%。同时，初始含水率达到58 62%，孔隙率达到50 65%，调节剂与蓬松剂的比例达到2 6 1。(3)将二次混合物料堆置于发酵槽中，堆高为1. 2 1. 5m。(4)连续强制通风供氧，曝气设施置于发酵槽底部，供氧量随堆体温度的变化自动调节，升温阶段保持1 2天(40 50°C )，每吨堆体物料通风量为6 8m3/h ；高温阶段维持5 7天(50 70°C )，每吨堆体物料通风量为7 10m3/h ；降温阶段保持1 2天 (50°C以下)，每吨堆体物料通风量为5 6m3/h。(5)发酵槽顶部设置废热收集系统，经干燥器干燥，进入热泵增温至80 100°C干燥回料污泥至含水率(15 20% )备用，干燥回料污泥产生的废热经收集管道进入发酵槽墙体净化和保温系统，一方面给发酵槽物料提供保温，避免因环境温度变化带来的影响，另一方面废气经过墙体内的软体填料生物膜得到净化，净化后的废气与发酵产生的热气一起进入干燥器干燥，进入热泵增温，从而达到废热回收利用和废气净化双重功效。(6)经过7 10天发酵后，堆体高度降至0. 8 1. 2米，孔隙率达到40 ； 堆体物料的含水率降至50%以下，有机质含量28 32%，温度在40 45°C之间，然后出料。实施例某城镇生活污水厂脱水污泥，含水率为76. 8%，有机质含量为30%。(1)物料准备。稻草含水率8.3%，有机质含量70.6%，粒径3mm;木屑含水率 8.7%,有机质含量82.3%，粒径5mm ；回料污泥含水率16 %，有机质含量30 %。( 物料混合。湿污泥与回料污泥按照1 0.35的比例进行一次混合，然后将稻草与木屑按照4 1的比例添加与一次混合的物料进行二次混合，将混合好的物料堆放与发酵槽内，堆体高度1. ail。(3)通风发酵。升温期间各测量点的温度为48 52°C，时间为2天，风量为6. 5m3/h ；高温阶段温度52 66°C，时间为5天，风量为7. 5m3/h ；降温阶段温度44 50°C，时间为2天，风量为6. 0m3/h。(4)墙体保温温度40 48°C，同时，软性填料已经挂膜，对反应过程中产生的轻微臭气进行了有效治理，并且能够除去部分水分。(5) 一次发酵反应后含水率降低至48%，回料含水率16. 8%。以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
权利要求
1.一种低有机质含量污泥生物减水的方法，其特征在于，它包括1)将湿污泥和回料污泥按照1 0.25 0.35的比例进行一次混合，湿污泥的含水率为75 80%，有机质含量低于32%，回料污泥的含水率为15 20%，有机质含量为30%;2)调节一次混合物料的含水率至62 65%，孔隙率为40 48%；3)加入调节剂和蓬松剂形成的组合物进行二次混合，组合物的含水率为10%以下，粒径为3 8mm，组合物占二次混合物料总量的6 10% ；4)调节二次混合物料的有机质含量达到35 42%，含水率达到58 62%，孔隙率达到50 65% ；5)将二次混合物料堆置于发酵槽中；6)连续强制通风供氧，供氧量随堆体温度的变化自动调节升温阶段保持1 2天，温度控制在40 50°C，每吨堆体物料通风量为6 8m3/h ；高温阶段维持5 7天，温度控制在50 70°C，每吨堆体物料通风量为7 10m3/h ；降温阶段保持1 2天，温度控制在 50°C以下，每吨堆体物料通风量为5 6m3/h ；7)经过7 10天发酵后，堆体物料孔隙率达到40 M%，堆体物料的含水率降至50% 以下，有机质含量达到28 32%，温度在40 45°C之间；8)出料。
2.根据权利要求1所述的低有机质含量污泥生物减水的方法，其特征在于，所述步骤 3)中的调节剂为稻草，所述蓬松剂为木屑。
3.根据权利要求1所述的低有机质含量污泥生物减水的方法，其特征在于，所述步骤 3)中的调节剂与蓬松剂的比例为2 6 1。
4.根据权利要求1所述的低有机质含量污泥生物减水的方法，其特征在于，所述步骤 6)中的通风供氧的入风口施置于发酵槽的底部。
5.根据权利要求1所述的低有机质含量污泥生物减水的方法，其特征在于，所述步骤 6)中的发酵槽的顶部设置有出风口，由出风口出来的热气经干燥器干燥，然后进入热泵增温至80 100°C，干燥回料污泥至含水率15 20%作为备用，干燥回料污泥产生的废热经收集管道进入发酵槽墙体，用于给发酵槽物料提供保温，避免因环境温度变化带来的影响。
6.根据权利要求1所述的低有机质含量污泥生物减水的方法，其特征在于，所述步骤 6)的干燥回料污泥产生的废热经过发酵槽墙体内的软体填料，使得其内的生物膜得到净化，净化后的废气与发酵产生的热气一起进入干燥器干燥，然后进入热泵增温，从而达到废热回收利用和废气净化双重功效。
全文摘要
本发明公开了一种减量化、无害化的低有机质含量污泥生物减水的方法，首先，将湿污泥和回料污泥按照一定比例投入混合器进行混合；然后添加调节剂和蓬松剂组成的辅助剂；再将混合物料的含水率、有机质含量、孔隙率调节至预定范围；接着，将混合均匀后的物料堆置于发酵槽内进行发酵；发酵过程中，从发酵槽底部连续强制通风供氧，供氧量随堆体温度的变化自动调节。一次发酵过程中产生的废热通过集中收集干燥处理，经热泵升温至80～110℃，将一部分出料的回料污泥烘至含水率15～20％，产生的废热另一方面给发酵槽提供保温，同时经生物膜得到净化，净化的废气同一次发酵产生的废热一起经过废热收集系统，从而实现废热回收循环利用及废气净化处理双重效果。
文档编号C02F11/04GK102503068SQ20111031739
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者区岳州, 吴德华, 吴艳, 岳建雄, 王志宏, 谢光健, 谭艳来, 陈大志, 黄力彦 申请人:广东省工程技术研究所