一种以稻草为填充物的剩余污泥快速腐熟-干化方法
【专利摘要】本发明公开了一种以稻草为填充物的剩余污泥快速腐熟-干化方法，所述方法的具体步骤如下：(1)首先建筑一个槽形构筑物，在槽体底部设有通风区，通风区上方设置透水透风底板，透水透风底板上设有透水透风孔；(2)然后在透水透风底板上铺设稻草垫层，在稻草垫层上均匀设置圆锥形的稻草垛，稻草垛间距0.8-1.2m；(3)然后将剩余污泥通入该槽形构筑物中，进行堆放3-20天，即可完成对剩余污泥的干化及腐熟处理。本发明的方法具有节能减耗、投资低、操作过程简单、能耗和运行成本低、速度快等特点。本发明在污泥的处理过程中利用了农业生产过程中的废弃物-水稻秸秆，变废为宝，在处理污泥的同时还实现了农业生产废弃物的合理化处理。
【专利说明】一种以稻草为填充物的剩余污泥快速腐熟-干化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污水厂剩余污泥处理【技术领域】，尤其涉及一种以稻草为填充物的剩余污泥快速腐熟-干化方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国经济发展不断加速，城市污水处理厂的建设不断扩大，污水生物处理后产生的剩余污泥量也呈爆炸式增涨，剩余污泥的处理正在成为制约城市污水处理的一个技术难题。
[0003]目前，城市污水处理厂剩余污泥的处理方法主要如下:
[0004](I)脱水-填埋法:常见的机械脱水法主要有板框压滤、带式机械压滤、离心机械脱水、真空机械脱水等，这些方法脱水后剩余污泥的含油率仍高达80%左右，污泥处于半流动状态，导致污泥含水率高，污泥量大，污泥的运输费用高；同时，剩余活性污泥也会散发出难闻的异味，这些因素均难以达到垃圾填埋场处理的要求，导致垃圾填埋场不接收，污泥处理困难。
[0005](2)焚烧法；将含水率75~80%的污泥采用高温燃烧，杀死各种病菌，然后进行填埋或再处理，其弊端是处理费用高，污水处理厂难以接受。
[0006](3)烘干-填埋法:将含水率75% — 80%的污泥采用热气流干燥烘干脱水，烘干后污泥含水率降到40%以下，污泥量降低后运到垃圾填埋场处理，其优点是污泥体积大为降低，但是其主要缺点仍然是处理费用过高，污水处理厂难以接受。
[0007](4)厌氧消化法:我国上世纪80年代以前大多采用厌氧消化法处理，通过厌氧消化使剩余污泥中的有机物降低，同时杀灭污泥中的病原微生物，并产生部分可利用的沼气，且经厌氧消化后剩余污泥的脱水性能也大为改善，有利于污泥的脱水，经厌氧消化后的剩余污泥可作为农业用肥，提高污泥的综合利用。
[0008](5)生物堆肥法:向污泥中通入氧气，使污泥好氧高温发酵成为稳定的腐殖质，用于肥田或土壤改良。其优点是污泥的稳定所需时间大为降低，处理效率高，但是其缺点是堆肥过程中需要向污泥中通入氧气，同时还需要定期进行倒堆，处理费用高，处理过程复杂。
[0009]综上所述，目前的污泥处置方法均存在一定的缺陷，与污泥处理和处置的基本要求存在一定的矛盾，从而影响污水处理厂剩余污泥的最终处理。而我国是一个水稻种植大国，水稻种植产生大量的水稻桔杆，少量的水稻桔杆在产业较好的地区作为生产原料加以利用，而80%以上的水稻桔杆无法加以利用，成为农业生产的废弃物，农民往往采用焚烧等简单的方法来处理剩余的水稻桔杆，从而导致空气污染，加剧我国空气环境的污染。因此，将水稻桔杆用于处理城市污水处理厂剩余污泥，不但有利于剩余污泥的处理，还有利于水稻桔杆的综合利用，也有利于改善空气污染状况。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种以稻草为填充物的剩余污泥快速腐熟-干化方法，以克服现有剩余污泥脱水干化技术存在的缺陷。
[0011]本发明采用如下技术方案:
[0012]本发明的以稻草为填充物的剩余污泥快速腐熟-干化方法的具体步骤如下:(I)首先建筑一个槽形构筑物，在槽体底部设有通风区，通风区上方设置透水透风底板，透水透风底板上设有透水透风孔；
[0013](2)然后在透水透风底板上铺设稻草垫层，该层稻草的铺设采用无规律杂乱无章的铺设方法，以保证稻草层在拦截污泥槽内污泥流失的同时，引导污泥渗出的水分流向污泥槽下部的集水区，同时，该层稻草还具有将下部空气在污泥槽内均匀分布的功能，在稻草垫层上均匀设置圆锥形的稻草垛，稻草垛间距0.8-1.2m，每个垛体的体积约为0.15m3，根据稻草内含水量的多少每个垛体稻草用量约为6-8kg ；[0014]稻草垛在本发明中的作用有三个:
[0015]第一是利用稻草垛在污泥层中建立一个贯穿密集型是下部的集海淀他材料制佬污泥层通风导流系统，该系统利用稻草垛内稻草间的空隙，在污泥层内形成空气通道，污泥槽下部的空气通过该通道进入污泥层内，供给剩余污泥内和好氧和兼氧微生物进行新陈代谢活动，消耗剩余污泥内的有机物，同时产生热量，利用微生物新陈代谢产生的热量对污泥进行加热、干化脱水；
[0016]第二个作用是利用稻草垛上部小、下部大的圆锥形垛体及其内部存在的大量孔隙形成了类似于烟?的抽吸效果，剩余污泥内微生物的新陈代谢活动产生大量的热量，该热量加热空气通道内的空气后，通道内空气密度下降，因而在污泥层外空气作用下加速了空气通道内的气流速度，加强了向污泥层内的通气效果，同时，快速的内外空气交换也有助于污泥层内微生物的新陈代谢和污泥层内水分的蒸发过程，加速了污泥的干化速度；
[0017]第三，稻草垛还有助于污泥内渗出水分的外排，污泥层内水分的重力作用下被挤压出污泥层后，再通过稻草的引导作用，引流到污泥槽底板，再流出污泥槽从而排除。
[0018](3)然后将剩余污泥通入该槽形构筑物中，进行堆放3-20天，即可完成对剩余污泥的干化及腐熟处理。
[0019]由于稻草垛间距0.8~1.2m左右均匀分布直立放置于污泥干化熟化槽中，因此稻草垛向污泥层内传递的氧气只能向稻草垛周围的污泥内供给氧气，稻草垛周围的污泥内微生物处理好氧环境，进行好氧新陈代谢活动，而远离稻草垛的污泥内微生物进行的是厌氧代谢。好氧微生物的特点是新陈代谢速度快，有机物利用速度快，产生的热量也多，因此好氧微生物新陈代谢产生的热量传递给远离稻草的剩余污泥，使污泥层的温度上升，厌氧微生物在高温下新陈代谢活动加强，能加速利用污泥内的有机物进行新陈代谢活动，在污泥内好氧、厌氧微生物的共同作用下，剩余污泥内的有机物被氧化降解，污泥的含热值快速下降，达到快速腐化的效果。
[0020]在好氧微生物和厌氧微生物共同作用下，污泥的温度上升，高温作用下污泥中的水分快速蒸发，达到污泥快速干化的效果。
[0021]在上述过程的共同作用下，含水率为80%、比重为500~700kg/m3、有机质(VS)含量为60~70%、低位热值约为6~8KJ/kg的污水处理厂剩余活性污泥，经过3天的堆放后，污泥层内的温度可以达到30~50°C，在20天的堆放过程中，污泥槽内的温度最高值发生在堆放6~8天时，温度最高可以达到67.3°C，高温期可持续6~8天。[0022]采用上述方法处理后的剩余污泥，经过20天的堆放后，污泥的含水率下降低至45~50%，减重率可达到30~60%，减容率可达到30~40%，污泥中的有机质(VS)降解率达到30~40%，经处理后污泥的低位热值约为2~3KJ/kg。
[0023]上述过程中所利用的水稻桔杆，污泥槽透水通风底板上铺设的稻草桔杆经20天左右的过程后，其性质没有发生大的变化，仍能够回收用作污泥槽底板上的稻草垫层，而用来作为通风稻草垛，经污泥内微生物的新陈代谢作用后，稻草桔杆的有机质被微生物氧化分解为半腐败质有机物，该有机物能有效地改善污泥内有机物的成分等生物化学性质，同时该有机物还能有效改善污泥的孔隙率、粘性等物理性质，成为污泥性质的改良剂，并随着污泥的进一步处置过程而处理，实现了农业生产废弃物的有效处理。
[0024]步骤(1)中，槽形构筑物的高度为1.6-2.0m，透水透风底板距地面的距离不小于0.4mο
[0025]步骤(1)中，透水透风孔的直径为0.08-0.2m,透水通风孔的总面积不小于底板面积的30%。
[0026]步骤⑴中，所述的槽形构筑物和透水透风底板为钢筋混凝土结构。
[0027]步骤⑵中，稻草垫层的厚度不小于0.2m。
[0028]步骤(2)中，稻草垛的上部直径为0.1-0.3m，下部直径为0.4-0.8m，高度为
0.8-1.5m。优选稻草垛的上部直径为0.2m，下部直径为0.6m,高度为1.0m。
[0029]步骤(3)中，通入剩余污泥的高度为0.6-1.2m。
[0030]本发明的积极效果如下:
[0031]本发明的以稻草为填充物的剩余污泥快速腐熟-干化方法，污水处理厂剩余活性污泥在干化腐熟期间，利用污泥内微生物新陈代谢活动产生的热量对污泥进行加热，同时利用稻草垛的上部小、下部大的特点，结合污泥内产生的热量，在污泥内产生类似于窗囱的抽风效果向污泥层内的好氧微生物供给氧气，实现了不倒堆的剩余污泥快速干化、腐熟化的效果。剩余活性污泥的干化速度快、腐熟化效果好，整个系统无外加能量消耗，充分利用污泥自身的能量，同时在干化过程中污泥不需要倒堆，系统运行操作简单。
[0032]本发明的节能减耗效果是非常显著的，其最大特点是在系统的整个运行期间，不需要任何外加能量消耗，污 泥干化、腐熟化所需的所有能量均来源于微生物利用剩余活性污泥内的有机物所产生的热量，且在整个运行过程中产热量均匀，不需要额外的热量控制过程，因此是一种经济节能的环保型污泥处理系统。本技术的另一个特点是在污泥的干化腐化过程中不需要倒堆，同时也不需要向污泥中鼓入空气，与机械干化、热干化等技术相t匕，本发明具有投资低、操作过程简单、能耗和运行成本低、速度快等特点。本技术的第三个特点是在污泥的处理过程中利用了农业生产过程中的废弃物-水稻桔杆，变废为宝，在处理污泥的同时还实现了农业生产废弃物的合理化处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明的以稻草为填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟技术示意图。
[0034]I稻草垛、2槽形构筑物、3稻草垫层、4透水透风底板、5透水透风底孔、6通风区、7地面。【具体实施方式】
[0035]下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0036]实施例1:
[0037](I)所试验污水处理厂剩余活性污泥经带式压滤机脱水后污泥的重量含水率为79.4%,污泥的比重为640kg/m3,污泥中有机质的重量比为63.2%,污泥的低位热值为8400KJ/kg，剩余污泥在带式压滤机脱水的过程中添加有重量比为0.3%的阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)。
[0038](2)所建设的污泥槽的平面尺寸为3.0*8.0m，污泥槽的围墙结构采用钢筋混凝土结构建造，通风透水底板采用钢筋混凝土结构建造，底板上均布间距为300mm的直径IOOmm的通风孔，底板下部距离地面的高度为400mm，围墙底部靠近地面部分设有通风口，围墙总高度为2.0m，污泥槽底部设有坡度为0.5%的集水渠以收集污泥中渗出的水分。污泥槽中污泥层的厚度为1.0m。
[0039](3)污泥槽中稻草垛采用新近收割的稻草用草绳捆绑而成，所用稻草的平均长度为0.62m,采用搭接的方式将稻草捆绑为上部直径为0.2m左右，下部直径0.6m左右，高度为1.0Om的圆锥形垛体，每个垛体的体积约为0.15m3，每个垛体稻草用量约为9.3kg，稻草垛在污泥槽内的摆放间距为0.Sm，均匀分布直立放置于污泥干化熟化槽中，共放置稻草垛36个，使用稻草350kg。
[0040](4)试验期间的日气温为18.4°C，污泥槽内的污泥在堆放的第3天起有少量的污水渗出，堆放的第6天污水渗出量达到最大，最大日渗出量约为0.01lmVm3污泥，污水的渗出量在堆放起始的第13天起基本停止，整个堆放期从污泥堆内渗出的总污水量约为
0.04lm3/m3 污泥。
[0041](5)污泥层内温度在堆放起始的第7天达到最高，最高温度为65.2°C，在整个堆放的第7到14天这一段题意内，污泥堆内的温度保持在60~64°C之间，从堆放的第15天起污泥层内的温度开始下降，到第20天堆放结束时污泥层内的温度仍保持43.4°C，说明污泥层内微生物的新陈代谢作用良好，产热效果显著。
[0042](6)经20天的自然堆放，污泥内含水率降为46.7 %，有机质的重量比为37.3 %，减重率为49.1 %，减容率为26%，有机质降解率达到40%，所得干污泥的低位热值为4400KJ/
kg ο
[0043](7)在整个朝鲜族过程中不向污泥中通入空气，不倒堆，不对污泥进行任何形式的的扰动，没有任何形式的能量消耗，污泥干化效果良好，腐化效果良好，污泥经干化、腐化后可用作农用肥。
[0044]实施例2:
[0045](I)污水处理厂剩余活性污泥经带式压滤机脱水后污泥的重量含水率为81.2%，污泥的比重为650kg/m3,污泥中有机质的重量比为61%,污泥的低位热值为8100KJ/kg,剩余污泥在带式压滤机脱水的过程中添加有重量比为0.4%的阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)。
[0046] (2)所建设的污泥槽的围墙结构采用钢筋混凝土结构建造，通风透水底板采用钢筋混凝土结构建造，底板上均布间距为300mm的直径IOOmm的通风孔，底板下部距离地面的高度为400_，围墙底部靠近地面部分设有通风口，围墙总高度为2.0m,污泥槽底部设有坡度为0.5%的集水渠以收集污泥中渗出的水分。污泥槽中污泥层的厚度为1.1Om0[0047](3)污泥槽中稻草垛采用新近收割的稻草用草绳捆绑而成，所用稻草的平均长度为0.62m,采用搭接的方式将稻草捆绑为上部直径为0.2m左右，下部直径0.6m左右，高度为1.0Om的圆锥形垛体，每个垛体的体积约为0.15m3，每个垛体稻草用量约为9.3kg，稻草垛在污泥槽内的摆放间距为0.Sm，均匀分布直立放置于污泥干化熟化槽中，共放置稻草垛41个，使用稻草370kg。
[0048] (4)试验期间的日平均气温为16.7V，污泥槽内的污泥在堆放的第4天起有少量的污水渗出，堆放的第6天污水渗出量达到最大，最大日渗出量约为0.01mVm3污泥，污水的渗出量在堆放起始的第14天起基本停止，整个堆放期从污泥堆内渗出的总污水量约为
0.043m3/m3 污泥。
[0049](5)污泥层内温度在堆放起始的第7天达到最高，最高温度为63.4°C，在整个堆放的第7到14天这一段题意内，污泥堆内的温度保持在59~65°C之间，从堆放的第15天起污泥层内的温度开始下降，到第20天堆放结束时污泥层内的温度为保持41.7°C，污泥层内微生物的新陈代谢作用良好，产热效果显著。
[0050](6)经20天的自然堆放，污泥内含水率降为44.3%，有机质的重量比(包括部分稻草桔杆混杂)为41.6 %，减重率为51 %，减容率为29 %，有机质降解率达到32 %，所得干污泥的低位热值为4640KJ/kg。
[0051]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种以稻草为填充物的剩余污泥快速腐熟-干化方法，其特征在于:所述方法的具体步骤如下: (1)首先建筑一个槽形构筑物，在槽体底部设有通风区，通风区上方设置透水透风底板，透水透风底板上设有透水透风孔； (2)然后在透水透风底板上铺设稻草垫层，在稻草垫层上均匀设置圆锥形的稻草垛，稻草垛间距0.8-1.2m ； (3)然后将剩余污泥通入该槽形构筑物中，进行堆放3-20天，即可完成对剩余污泥的干化及腐熟处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(1)中，槽形构筑物的高度为1.6-2.0m，透水透风底板距地面的距离不小于0.4m。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(1)中，透水透风孔的直径为0.08-0.2m，透水通风孔的总面积不小于底板面积的30%。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(1)中，所述的槽形构筑物和透水透风底板为钢筋混凝土结构。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中，稻草垫层的厚度不小于0.2m。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中，稻草垛的上部直径为0.1-0.3m，下部直径为 0.4-0.8m,高度为 0.8-1.5m。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中，稻草垛的上部直径为0.2m，下部直径为0.6m,高度为1.0m。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(3)中，通入剩余污泥的高度为0.6-1.2mο
【文档编号】C02F11/02GK103951155SQ201410185296
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】王西峰, 胡晓莲, 任伯帜, 龚昕 申请人:湖南科技大学