专利名称：一种用脱水污泥酵制园林营养土的方法
技术领域：
本发明涉及城市生活垃圾的处理技术，具体涉及一种采用脱水污泥进行好氧-厌氧交替法酵制园林营养土的方法。
背景技术：
脱水污泥主要是指污水厂中经过脱水设备处理的、含水率80%左右的污泥，含有大量有机物、微生物和致病菌等，并有臭味。现有技术中，处理脱水污泥的方法主要有以下几种填埋法、焚烧法、好氧发酵法、厌氧好氧法、热干化法等，但其存在的问题是填埋法占地大、场地技术要求高、造成二次污染；焚烧法产生有毒有害气体污染大气、投资大、能耗高；热干化法成本较高；发酵法可用于污泥堆肥生产，但处理规模有限。现有的污泥发酵过程通常采用菇包、粉碎的秸秆，粉碎的枯枝落叶、木屑等与污泥进行混合后，然后进行发酵。 将脱水污泥用来酵制园林营养土，需要达到无害化、营养化、腐殖化(简称三化)的要求; 其无害化是指发酵后的污泥中大肠菌群低于100个/g，营养化是指发酵后的污泥中有效氮彡0. 12g 有效磷> 0. 03g Ag^腐殖化是指发酵后的污泥中腐殖质含量> IOg .kg-1. 常规的污泥发酵有好氧、厌氧两种方法，好氧法污泥升温高、升温快，杀灭大肠菌群效果好， 但有机质矿化程度高，难以保证发酵污泥的营养化和腐殖化；厌氧法升温低、升温慢，杀灭大肠菌群效果差，但有机质矿化程度低，较之好氧法发酵污泥营养化和腐殖化程度较高。但是，单纯的好氧法和厌氧法均难以实现污泥酵制园林营养土满足“三化”的目标。目前，国内外虽有污泥交替发酵研究，但以通气、停气的控制，而非氧浓度的控制来实现好、厌氧的交替发酵，更没有有针对性的解决污泥酵制园林营养土的无害化、营养化、腐殖化的问题，因此，急需一种更好的发酵方法来解决现有技术存在的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是解决了脱水污泥酵制园林营养土的无害化、营养化、腐殖化的问题，而提供一种操作简单、酵制效果好的利用好氧-厌氧交替法将脱水污泥酵制成园林营养土的方法。本发明采用的技术手段是一种用脱水污泥酵制园林营养土的方法，其特征在于， 所述方法包括如下步骤
1)脱水污泥的发酵
A、污泥处理取污水处理厂的污泥通过自然摊晾的方式使含水率下降为75%；
B、菇包处理将蘑菇种植后剩下的袋状基质废料进行粉碎，得到粉碎菇包；
C、制备菌种土将上述A步处理的污泥与上述B步处理的的粉碎菇包按体积比1 :1的方式进行混合后，喷洒复合发酵菌种液，混勻后进行好氧发酵，发酵温度50°C 70°C，时间维持5 7天，得到菌种土；
D、配制发酵物料将上述A步处理的污泥与上述B步处理的粉碎菇包和C步得到的菌种土按体积比为1:1:1的方式混勻，得到含水率为60 65%发酵物料；
2)装发酵物料
将步骤1)中配制的发酵物料装入发酵装置中，松紧自然，当所装发酵物料的的体积为发酵装置容积的4/5 5/6时，停止装料，盖上发酵装置的桶盖；
3)酵制园林营养土
采用好氧-厌氧交替法将步骤2)的发酵物料酵制成园林营养土，所述好氧-厌氧交替法中好氧-厌氧交替的次数为三次，每次好氧-厌氧交替的步骤为
①好氧，即先通气，时间为5min，通气量为1. 4 2. 8m3 · (h .t)—1 ；再停气，时间为30min ； 重复上述操作5天；
2.再厌氧停止通气3天。进一步，步骤1) C步中，所述复合发酵菌种液为放线菌、细菌、真菌中的两种或两种以上的复合发酵菌种液。进一步，步骤1) C步中，所述好氧发酵采用在发酵槽内用机器翻堆的方式在空气中进行发酵，按照发酵温度的不同，每天翻堆1 4次，发酵温度50 70°C维持5 7天。进一步，所述步骤3)中的好氧期的气态氧的体积百分浓度为5% 21% ；厌氧期的气态氧的体积百分浓度为< 5%。相比现有技术，本发明具有如下优点
1、本发明采用三次好氧-厌氧交替的使用，使得酵制的营养土达到了无害化、营养化、 腐殖化的园林用土要求，其不仅满足了我国园林用土得巨大市场需求，而且有助于城市污泥资源的规模化处理，实现废物的再利用，从而对三峡库区水环境保护产生了积极作用。2、本发明采用三次好氧-厌氧交替法将脱水污泥酵制成营养土，其中，三次好氧-厌氧交替方法为第一次好氧-厌氧交替过程为强力杀菌，使发酵污泥中大肠菌群存活率大幅下降；第二次好-厌氧交替过程为达标杀菌期，使发酵污泥中大肠菌群低于100个/ g，使发酵污泥达到园林绿化用土标准；同时，其有效氮磷含量达到园林用土优质土壤有效氮磷含量有效氮彡0. 12g · kg—1，有效磷彡0. 03g · kg—1 ；第三次好-厌氧交替过程为稳定杀菌期，使发酵污泥中大肠菌群得到控制，并使发酵物料的腐殖质含量> IOg · kg—1。3、本发明采用好氧-厌氧交替法将脱水污泥酵制成营养土，其中好氧期控制氧浓度是为保证好氧微生物的呼吸作用，以维持其生命活动，微生物分解污泥中的有机质同时释放热量，从而使污泥温度升高，达到无害化温度；且在好氧期实行通气、停气有规律重复一方面保证了微生物所需的氧气浓度，另一方面与持续通气相比节约能源消耗，而且冬季还有利于桶内发酵温度的保持；厌氧期不通气，发酵物料中氧浓度低于5%，有利于厌氧微生物分解难降解的木质素、纤维素等，有利于腐殖质的形成。从而保证了本发明方法能够使脱水污泥酵制成达到园林用土的无害化、营养化、腐殖化要求。4、本发明方法酵制园林营养土，方法节约能源，可减少酵制中的C02、CH4等排放， 节约电能消耗35%。5、本发明方法酵制园林营养土，方法简单、投资小、便于推广。本发明获得国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07315-002)，三峡库区城市污水处理厂污泥减量与资源化关键技术研究与示范(2009ZX07315-002-02)基金项目的支持。
图1是污泥交替发酵装置；其中
1-试验桶、2-保温层、3-布气板、4-支墩、5-发酵物料、6-出气口、7-进气管、8-电源、 9-时间继电器、10-电箱、11-电磁阀、12-气体流量计、13、空气泵； 图2是停气前后平均氧浓度变化； 图3是不同交替方式的温度变化。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。为确定好-厌氧交替法酵制园林营养土满足无害化、营养化、腐殖化要求的控制参数，在用脱水污泥酵制园林营养土的过程中，先进行可行性试验，再进行验证性试验，测试污泥交替发酵的温度、大肠菌群、蛔虫卵、有效氮、有效磷、腐殖质、气态氧浓度等指标，从而获得好氧-厌氧交替法的最优控制参数，分析所得最优控制参数的发酵污泥的综合效^ ο一、可行性试验
1材料与方法 1. 1发酵装置
发酵装置的规格、配置等见图1，发酵装置的主体部分包括试验桶1、布气板3、支墩4和保温层2 ；试验桶1内部放置三个支墩4，支墩4位于布气板3的下方，用于支撑布气板3 ； 布气板3上垫一层棕垫，棕垫上堆放发酵物料5 ；所述布气板3的下方与进气管7连通，进气管7通过布气板3下方由下向上给发酵物料5通气；所述试验桶1外部还包裹有保温层 2，保温层2用于保持试验桶内的发酵温度。发酵装置的自动控制部分包括电箱10、电磁阀 11和空气泵13 ；电箱10内设置有时间继电器9，时间继电器9与电磁阀11连接，电磁阀11 与空气泵13连接；当接通电源时，通过在时间继电器9上设置时间来控制电磁阀11的开或闭，电磁阀11的开或闭控制空气泵13的开或停，从而控制试验桶内的通气或停气；所述空气泵13与气体流量计12相连，气体流量计12用于调节空气泵13的通气量。所述保温层 2为橡塑保温棉，厚5cm。1.2试验仪器
ACO-012 空气泵(150L · mirT1、。· 042Mpa), CY-12CB 测氧仪，EST 温度计，TU-1900 紫外分光光度计，PHS-3C型数显酸度计，DDS-IlA型数显电导率仪，便携式土壤重金属测试仪， 马弗炉，LDZX-40B1型灭菌器，LRH-250A型恒温培养箱，数码显微镜。1. 3试验材料
脱水污泥重庆李家沱污水处理厂提供。污泥处理脱水污泥摊晾后含水率由80%降至75%时用于配料。菇包蘑菇种植后剩下的袋状基质废料(含水率30%)，由重庆市园林科学研究所提供。菌种土 按体积比1份污泥(含水率75%) +1份粉碎菇包，喷洒复合发酵菌种液混勻后于发酵装置中好氧发酵，该好氧发酵采用在发酵槽内用机器翻堆的方式在空气中进行发酵，按照发酵温度的不同，每天翻堆1 4次，发酵温度50 70°C维持5 7d (天)，得到菌种土(含水率45%)。复合发酵菌种液为放线菌、细菌、真菌中的两种或两种以上的复合发酵菌种液(由重庆市园林科学研究所提供)。发酵物料配比按体积比为含水率75%污泥1份+粉碎菇包1份+菌种土 1份， 配料混勻后含水率60 65%。发酵试验桶规格为420L，装入发酵物料量为0. 35m3。1. 4发酵物料氧浓度控制好氧期气态氧浓度为5% 21%，厌氧期气态氧浓度 < 5%。1. 5测试指标及方法
发酵温度测试每日8:00、14:00、20:00对发酵装置内物料中、上部进行发酵温度测试，氧浓度于通风和停气前后测试，确定不同发酵温度下氧气消耗情况，取各温度下同一时间氧浓度的平均值。取样方法好氧结束、厌氧结束时于发酵物料的上、中、下层的中部各取样200g， 混勻、风干、磨碎，分2 3组同时测试。无害化、营养化、腐殖化的测试指标大肠菌群、蛔虫卵、有效氮、有效磷、总钾、含水率、有机质、PH、电导率EC、腐殖质等。测试方法见《城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/ T 221-2005)。好氧-厌氧交替法可行性试验
实验方法试验共设计好氧、交替、厌氧三个组(其中好氧和厌氧试验为对照试验组)， 每组三个发酵装置，试验周期观天。好氧法试验设计第1 ^d (好氧)；交替发酵试验设计第1 7d (好氧)，第8 IOd (厌氧)，第11 15d (好氧)，第16 19d (厌氧)，第 20 23d (好氧)，第25 ^d (厌氧)；厌氧法试验设计第1 ^d (厌氧)；试验结果见表1交替法可行性试验测试结果。表1交替法可行性试验测试结果
权利要求
1.一种用脱水污泥酵制园林营养土的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤1)脱水污泥的发酵A、污泥处理取污水处理厂的污泥通过自然摊晾的方式使含水率下降为75%；B、菇包处理将蘑菇种植后剩下的袋状基质废料进行粉碎，得到粉碎菇包；C、制备菌种土将上述A步处理的污泥与上述B步处理的的粉碎菇包按体积比1 :1的方式进行混合后，喷洒复合发酵菌种液，混勻后进行好氧发酵，发酵温度50°C 70°C，时间维持5 7天，得到菌种土；D、配制发酵物料将上述A步处理的污泥与上述B步处理的粉碎菇包和C步得到的菌种土按体积比为1:1:1的方式混勻，得到含水率为60 65%发酵物料；2)装发酵物料将步骤1)中配制的发酵物料装入发酵装置中，松紧自然，当所装发酵物料的的体积为发酵装置容积的4/5 5/6时，停止装料，盖上发酵装置的桶盖；3)酵制园林营养土采用好氧-厌氧交替法将步骤2)的发酵物料酵制成园林营养土，所述好氧-厌氧交替法中好氧-厌氧交替的次数为三次，每次好氧-厌氧交替的步骤为①好氧，即先通气，时间为5min，通气量为1. 4 2. 8m3 · (h .t)—1 ；再停气，时间为30min ； 重复上述操作5天；2再厌氧停止通气3天。
2.根据权利要求1所述用脱水污泥酵制园林营养土的方法，其特征在于，步骤1)C步中，所述复合发酵菌种液为放线菌、细菌、真菌中的两种或两种以上的复合发酵菌种液。
3.根据权利要求1所述用脱水污泥酵制园林营养土的方法，其特征在于，步骤1)C步中，所述好氧发酵采用在发酵槽内用机器翻堆的方式在空气中进行发酵，按照发酵温度的不同，每天翻堆1 4次，发酵温度50 70°C维持5 7天。
4.根据权利要求1所述的用脱水污泥酵制园林营养土的方法，其特征在于，所述步骤 3)中的好氧期的气态氧的体积百分浓度为5% 21% ；厌氧期的气态氧的体积百分浓度为 < 5%。
全文摘要
本发明提供一种用脱水污泥酵制园林营养土的方法，该方法解决了脱水污泥酵制园林营养土的无害化、营养化、腐殖化的问题。所述方法将配制好的发酵物料采用好氧-厌氧交替发酵方式，好氧段≥5d，产生50℃以上的具有杀灭大肠菌群作用的发酵温度，(好氧5d-厌氧3d)×3的交替方法可使污泥发酵后达到园林营养土无害化标准，同时，三次交替发酵可促进发酵污泥的有效氮、有效磷、腐殖质的形成，提高发酵污泥的营养化和腐殖化，从而达到规模化利用城市垃圾，实现废物再利用的目的。
文档编号C05F17/00GK102303988SQ20111023927
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者何冰, 先旭东, 刘云霄, 刘娜娜, 包兵, 胡艳艳, 郭蔚华, 陈祥 申请人:重庆大学