利用污泥生产有机肥料的方法

专利名称：利用污泥生产有机肥料的方法
技术领域：
本发明涉及一种好氧发酵工程，尤其涉及污泥处理方法。
背景技术：
城市污水处理是我国"九五""十五"期间需重点解决的环保问题，而 大力进行污水处理的同时，又面临着对其伴生物一-污泥处理处置的难题。 采用城市污泥无害化、资源化农用技术，利用污泥作为原料，加入工业废弃
物——粉煤灰和N、 P、 K等添加物，制成颗粒状有机复合肥，不仅解决了城 市污水污泥的处理问题，还可对污泥、粉煤灰等污染物进行综合利用，推动 环保产业的发展，并为农业提供具有改良土壤特性、提高农作物产量的有机 复合肥料，促进农业生产。
在目前可用的污泥处置技术中，堆肥技术是最为自然的，既对环境是最 为友好的。用堆肥法处理后的城市污泥进行农业利用，具有经济简便、可资 源化等优点。所以污泥堆肥技术是可持续的技术。然而，厌氧堆肥和自然通 风好氧堆肥因为反应过程緩慢、周期长、占地面积较大和有臭气等缺点，现 已处于淘汰状态。强制通风好氧堆肥因为发酵周期短和臭气易于控制而得到 广泛重4见。目前国内只有极少数几家企业在进行好氧污泥堆肥的业务，而且 所用技术都是引进国外的早期技术。好氧污泥堆肥的关键技术就是主发酵 槽，最新技术目前都掌握在北美、日本和欧洲国家手里，这些国家已经开始 向中国市场进军，例如占地更小和臭气更易收集处理的圆形动态筒仓发酵 槽。因此开发具有自主知识产权的国有好氧堆肥技术是十分必要的，也是十分紧迫的。
在国外，污泥及其堆肥作肥源农用，已有多年的历史。美国早在19世 纪60年代初就有关于污泥农用的研究。日本在1954年建成第一座污泥堆 肥中心，到90年代末已建了 35座。目前日本最大的堆肥厂在北海道的札 幌市，发酵仓和生产线及袋装产品很具规模，而且机械化、自动化程度很高。 英国万历普厂引用了 Dano公司的机械堆肥技术年产粉状4万吨。在美国污 泥农地利用量占污泥产出总量的33%，葡萄牙高达80%,德国25%，日本11%, 英国51%。
近年来日本、韩国以及欧美一些国家相继研究开发出封闭仓式发酵系 统。以机械方式进料、通风和排料，虽然设备投资较高，但是由于自动化程 度高、周期短、日处理污泥量大、污泥处理后质量稳定、容易有效利用，而 且可以有效地控制臭气和其他污染环境的因素，所以综合效益好。
目前，国内也对污泥堆肥进行了研究，1997年何品晶等人在上海环境科 学期刊中，文献题目为污泥综合处理技术系统的可行性分析[J文章中证明 了我国城市污水厂污泥堆肥化处理的可行性，在污泥中加入木屑和煤渣，得 出发酵周期为12一15d，条垛式的布气管间距建议采用2m。张永豪等在1994 年在城市环境与城市生态期刊的第7巻第三期中，文献题目为消化污泥间歇 式堆肥操作气量控制方式[J]的1-4页中提到建立消化污泥间歇式堆肥阶段 无害化温度-时间标准(50°C-2h),并提出了通气量与消化污泥堆肥平均反 应速率的函数关系式，依此标准建立了 一种新型的堆肥操作气量控制方式， 依照无害化温度-时间标准调整气量，使物料在堆肥过程中恰好满足此标准 的最大气量为该控制方式的工艺气量。李艳霞在1999年第20期环境科学期 刊中，文献题目为环境温度对污泥堆肥的影响[J]的63-66页中计算了污泥 堆体的产热和散热平衡，得出了最小的污泥堆肥体积为0. 64m3，在合适的参 数条件下，5-8。C以上的环境温度均可以使污泥堆肥顺利升温。中国科学院生态环境研究中心、中国科学院地理研究所联合成功开发了污泥高效低耗堆 肥与复合肥制备成套技术。通过技术经济比较，选择了强制通风静态仓式堆 肥工艺，研制成功时间-温度反馈通风控制技术，实现了堆肥温度和通风控 制的自动化，建立了自然通风与强制通风相结合的堆肥操作工艺，高效低耗，
功效显著。杨意东在1996年第24期天津建设科:R的期刊中，文献题目为城 市污泥好氣堆肥影响因素的分析[J]第17-21页中提到早期的通风能迅速提 高堆温，为使堆温维持在最适温度，可利用倒垛和加大气量，特别是在堆肥 后期，使堆层中积累的热量通过水份的吸收，蒸发散热来防止堆温升高。陈 同斌在2002年第22巻第6期生态学报上，文献题目为城市污泥好氧堆肥过 程中积温规律的探讨[J]的第911-915页中提出调理剂比例低时，堆体升温、 降温速率都较慢，而且堆体温度较低，甚至达不到污泥高温堆肥所要求的杀 菌温度；调理剂比例高时，堆体升温、降温速率都较快，高温持续时间短； 可以加入适当比例的回流腐熟污泥。
同时，在污泥堆肥化过程中存在以下问题氮素损失严重，减量化效果 不高，堆肥时间长，有臭味，投资和运行费较高等。但从长远的眼光看，缩 短堆肥时间、减少堆肥过程中氮素损失才是解决堆肥化工艺广泛推广的主要 途径。所以，国内外从事堆肥研究的学者都对这两个问题进行了多方面的研 究，成为近年来堆肥研究的热点。

发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种利用废料生产有机肥 料的方法，经济简便、高效低耗的污泥稳定化无害化替代技术。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为 一种利用污泥生产有机肥 料的方法，该方法包括以下步骤
1)在压滤脱水后含水率为75~85%、重量比为65~75%的污泥中添加含水率10 ~ 20%、重量比为25 ~ 35%的添加剂。
2) 将得到的混合物堆积进行24 ~ 42天的发酵，且每天进行2 ~ 4次 翻抛；
3) 完成发酵的混合物即为有机肥料，再将其制成颗粒或粉状得到肥 料成品。
进一步，所述方法步骤2)之后还包括以下步骤
21) 排除发酵中混合物产生的水份；
22) 增加空气含量，加速所述混合物的发酵；
23) 除臭。
以上所述的3个步骤可以在步骤2中的任何阶段实施。 进一步，所述的步骤2)中将得到的混合物发酵的具体步骤
a) 所述的混合物在温度逐渐从常温升高至45°C ~ 55。C的条件下， 发酵2 3天；
b) 保持温度为45°C ~ 55。C的条件下，所述混合物再次发酵7 ~ 9
天；
c) 温度降至常温，所述混合物最后发酵15-30天。 进一步，在所述的步骤c)之后还包括以下步骤
d) 将温度降至常温后，此时所述的混合物温度保持常温状态，增 加对所述混合物的翻抛次数到5 ~ 10次。 一般来说混合物温度 到达常温以后， 一般不会再降温了，基本保持常温，可能含水 率变高，可以通过翻抛，去除混合物中的水分，降低含水率， 减小体积。
进一步，所述的添加剂为重量比为40~60%秸秆粉、重量比为15~30% 磷矿粉、重量比为15 ~ 30°/。重金属钝化剂及重量比为5 ~ 10%菌剂。
以上所述的秸秆粉是粉碎机把秸秆制成粉状物，提供碳和少量氮源。以上所述的磷矿粉有灰色或褐色两种，主要成分为氟一磷灰石，含全磷
(五氧化二磷)10-35%，其中3-5%的磷溶于弱酸，可被作物吸收利用，其它 大部分作物难于直接吸收利用，属于难溶性磷肥。施入土壤以后，主要依靠 土壤中的酸度、土壤;微生物、作物根系分泌的弱酸等的作用进行转化，才能 被作物吸收利用，其肥效很慢而且持久。施用一次，肥效可维持几年。
进一步，所述的重金属钝化剂为煤灰、或磷矿粉、或沸石、或草炭、或 生石灰、或珍珠岩。
以上所述的重金属钝化剂，污泥中可能含有重金属(Cu、 Zn、 Pb、 Cr等)， 可能超标，投加重金属钝化剂，通过化学、物理化学反应，使重金属稳定存 在于钝化剂中，不影响农作物。如煤灰、磷矿粉、沸石和草炭，生石灰，珍 珠岩等。
进一步，所述的的菌剂包括真菌、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌中的任 意一种或几种。
进一步，所述的真菌为康宁木霉或白腐真菌或假丝酵母菌或水栖丝孢酵 母菌或克鲁维酵母菌或白地霉菌或根霉菌；所述的细菌为芽孢杆菌或光合菌 或褐色球形固氮菌；所述的放线菌为嗜热放线菌。
以上所述的菌剂指的是孢子状态存在的具有解磷、解钾、固氮功能的活 体微生物。
本发明利用太阳能让污泥中的好氧^f數生物进行发酵的过程。还可以将污 泥按一定比例与各种秸秆、稻草、锯末、树叶等植物残体，或者与草炭、粉 煤灰、生活垃圾等混合，借助于混合微生物群落，在潮湿环境中对多种有机 物进行氧化分解，使有机物转化为类腐殖质。
本发明主要由调质混合系、光棚、发酵槽、翻抛机、移行车、通风除臭 系统、曝气系统等组成如附图1。物料在发酵槽停留时间一般为25到40天， 时间越长物料含水率越低。翻抛机在发酵槽上移动，通过齿耙翻动物料，同时在通过底部强制曝气，使物料与空气混合均匀，提高发酵效果。
本发明系统发酵产生的臭气，由设在发酵槽顶端的臭气收集管抽出，送
至涤气塔进行臭气净化。涤气塔采用酸液对臭气进行处理。
本发明系统含一套堆肥自动测控系统和相应曝气通风设备，该系统对堆
肥过程的信息进行采集、处理、储存，并根据堆肥进展进行反馈控制，实现
堆肥过程自动控制。
本发明的有益效果是
(l)投资少，占地小，处理周期短 该装置日处理1吨污泥的设备投资仅为其它污泥干化技术投资的
1/2-2/3，处理后的产品不需要堆放和二次发酵，直接可以作为产品使用。 对于土地紧缺的城市，独立处理单元可以立体组合，通过占用空间来节省土 地。发酵棚为轻钢结构的阳光棚，物料在发酵槽中均匀分布，建筑物对地耐 力的要求较小。
(2 )运行成本低
污泥发酵和干化过程所需热量来源于生物热能和太阳能，只有工艺设备 的机械运动消耗少量电能，处理每吨污泥用电量约5度。
因设备自动化程度较高，工艺流程简化，运行稳定，操作方法容易掌握， 操作人员较少，每条处理线需配备操作工人l-2人，人工成本相对较低。
因发酵棚为密闭式阳光棚，仅在设备工作期间与外界交换空气时需要除 臭设备工作，除臭成本较低。
设备运行环境pH值接近中性，防腐处理筒单，设备运行周期长，使用 寿命长，维修费用低。
(3)生产过程不产生三废
污泥发酵千化的全部生产过程，不产生废液，废法，经除臭后气味指标 符合国家二级空气标准。所有原料经处理后，除排出水蒸气和少量C02以夕卜，全部变成了营养土或肥料。
(4)生成物品质好
污泥等有机废弃物经持续5(TC以上的高温发酵后，发酵彻底，无异味， 杀菌灭卵，杀灭草籽，污泥经生物发酵生成的营养土，不但有机质含量高、 还有大量的有益菌和部分生理活性物质。在土壤中施用，能够增加土壤有机 质含量，提高土壤活性，改善土壤理化性，缓解土壤板结；还能够促进作物 生长发育，促进作物早熟，使作物根系发达，茎粗、叶厚。提高作物抗旱、 抗澇、抗寒、抗倒伏、抗病虫害能力，增产、增收效果明显。


图1为本发明实施例1结构示意图； 图2为本发明实施例2结构示意具体实施例方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1:提供一种利用污泥生产有机肥料的方法，该方法包括以下步
骤
1) 在压滤脱水后含水率为80°/ 、重量比为70%的污泥中添加含水率 15%、重量比为30%的添加剂。
2) 将得到的混合物堆积进行24天的发酵，且每天进行4次翻抛；
3) 排除发酵中混合物产生的水份；
4) 增加空气含量，加速所述混合物的发酵；
5) 除臭；
6) 完成发酵的混合物即为有机肥料，再将其制成颗粒状肥料成品。所述的步骤2 )中将得到的混合物发酵的具体步骤
a) 所述的混合物在温度逐渐从常温升高至55。C的条件下，发酵2天。
b) 保持温度为55。C的条件下，所述混合物再次发酵7天。
c) 温度降至常温，所述混合物最后发酵15天。 所述的添加剂为重量比为50%秸秆粉、20%磷矿粉、20%重金属钝化剂
及10°/。菌剂。
含水率80%污泥与含水率15%添加剂湿重混合后混合物含水率为60%。 所述的重金属钝化剂为沸石，所述的菌剂为假丝酵母菌、根霉菌、芽孢 杆菌。
实施例2，与实施例l相同，不同的是步骤2)中将得到的混合物堆积 进行42天的发酵，且每天进行2次翻抛；所述的步骤2 )中将得到的混合物 发酵的具体步骤如下
a) 所述的混合物在温度逐渐从常温升高至55。C的条件下，发酵3天。
b) 保持温度为55。C的条件下，所述混合物再次发酵9天。
c) 温度降至常温，所述混合物最后发酵30天。 在实施例1所述的步骤6)完成发酵的混合物即为有机肥料，再将其制
成粉状肥料成品。在混合物发酵的具体步骤中，在所述的步骤c)之后还包括 的步骤d)为将温度降至常温后，此时所述的混合物温度保持常温，并增加对 所述混合物的翻抛次数到8次。
所述的添加剂为重量比为60%秸秆粉、15%磷矿粉、15%重金属钝化剂及 10°/。菌剂。
所述的重金属钝化剂为煤灰，所述的菌剂为水栖丝孢酵母菌、白地霉菌、 光合菌。
如图l，图2,为可以实现本发明方法的一种装置，所述的装置包括有 光棚1，在光棚1内设有1个发酵槽2，在发酵槽2上方设有翻抛机3，在所述的光棚1的棚顶部设有阳光板5。所述的发酵槽2的长度为发酵槽2的出 料长度乘以所述混合物在发酵槽中堆放的天数。所述的储料槽高1. 35m,宽 6m，污泥堆积高度约lm。发酵长度为70tn。所述的装置还包括有堆肥自动测 控温系统，和相应曝气通风设备，自动测控温系统主要是在发酵槽2中安装 温度测控仪10,温度测控仪10测得的信号反馈给控制系统，由控制系统控 制温度。所述的曝气通风设备为鼓风机9，鼓风机9与发酵槽2的底部相连 通。所述的光棚上还设有通风除臭装置6，通风除臭装置6是在光棚1顶端 设有的臭气收集管61,臭气收集管61通过引风机62与洗涤塔63相连接。 所述的发酵槽2的底部设有排水系统7,所述的排水系统为每个发酵槽2内 设有排水管71,排水管71上设有孔，排水管71又与汇总管72相连接；在 所述的光棚1内还"i殳有排湿装置8，所述的排湿装置为轴流风机。本装置完 整的工作过程是每天用铲车将污泥产到发酵槽2中，发酵槽2的储料槽高 1. 35m，宽6m，污泥堆积高度约lm，发酵长度70m翻抛机每天翻抛2次，2 次总移动物料2. 8米。每槽每天进料2. 8米，每槽每天出料2. 8米，实现了 物料的连续循环。发酵均利用太阳能进行发酵，太阳光从发酵间上的阳光板 5射入，与物料充分接触，充分利用可再生清洁能源太阳能。通过鼓风机9 可以往发酵槽通入适量的空气，满足发酵过程中混合物对氧气的需要。随着 发酵天数的增多，产生大量的水分， 一部分水分从排水系统7排除出，另一 部分可以通过排湿装置8排入空气中。如果厂区对臭味控制严格，可以增加 除臭系统，通过引风机62送入至洗涤塔63，对臭气进行酸洗，去除臭气中 主要成分NH3。
图4中，发酵槽2为3个。发酵槽2的上方还设有移行车4，发酵槽2 的发酵长度为112m。此时移行车4可以把翻抛机将混合物从一个发酵槽转移 到另一个发酵槽，实现多个发酵槽可以共用同一个翻机抛3,节省设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
权利要求
1.一种利用污泥生产有机肥料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤1)在压滤脱水后含水率为75～85％、重量比为65～75％的污泥中添加含水率10～20％、重量比为25～35％的添加剂。2)将得到的混合物堆积进行24～42天的发酵，且每天进行2～4次翻抛；3)完成发酵的混合物即为有机肥料，再将其制成颗粒或粉状得到肥料成品。
2. 如权利要求1所述的利用污泥生产有机肥料的方法，其特征在于， 所述方法步骤2 )还包括以下步骤21) 排除发酵中混合物的水份；22) 增加空气含量，加速所述混合物的发酵；23) 除臭。
3. 如权利要求l所述的利用污泥生产有机肥料的方法，其特征在于， 所述的步骤2 )中将得到的混合物发酵的具体步骤a) 所迷的混合物在温度逐渐从常温升高至45 °C ~ 5 5 。C的条件下， 发酵2 ~ 3天；b) 保持温度为45°C 55。C的条件下，所述混合物再次发酵7 9天；c) 温度降至常温，所述混合物最后发酵熟化15 30天。
4. 如权利要求3所述的利用污泥生产有机肥料的方法，其特征在于， 在所述的步骤c)之后还包括以下步骤d) 将温度降至常温后，此时所述的混合物温度保持常温状态，增加对所述混合物的翻抛次数到5 ~ 10次。
5. 如权利要求1至3任一所述的利用污泥生产有机肥料的方法，其特 征在于，所述的添加剂按重量百分比计包括40 ~ 60%秸秆粉、15 ~ 30% 磷矿粉、15 ~ 3 0%重金属钝化剂及5 ~ 10%菌剂。
6. 如权利要求5所述的利用污泥生产有机肥料的方法，其特征在于， 所述的重金属钝化剂为煤灰、或磷矿粉、或沸石、或草炭、或生石 灰、或珍珠岩。
7. 如权利要求5所述的利用污泥生产有机肥料的方法，其特征在于， 所述的的菌剂包括真菌、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌中的任意一 种或几种。
8. 如权利要求5所述的利用污泥生产有机肥料的方法，其特征在于， 所述的真菌为康宁木霉或白腐真菌或假丝酵母菌或水栖丝孢酵母菌 或克鲁维酵母菌或白地霉菌或根霉菌；所述的细菌为芽孢杆菌或光 合菌或褐色球形固氮菌；所述的放线菌为嗜热放线菌。
全文摘要
本发明涉及一种好氧发酵工程，尤其涉及污泥处理方法。提供的一种利用污泥生产有机肥料的方法，该方法包括首先在污泥中添加添加剂；其次将得到的混合物堆积进行发酵，翻抛；再次完成发酵的混合物即为有机肥料，再将其制成颗粒或粉状得到肥料成品。本发明的优点是投资少，占地小，处理周期短，运行成本低，生产过程不产生三废且生成物品质好。
文档编号C05F7/00GK101575227SQ20091014839
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者彬 俞, 王少艮, 王玉慧, 陈广升 申请人:北京美华博大环境工程有限公司