专利名称：一种利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法
技术领域：
本发明属于城镇污水处理厂剩余污泥资源化领域，涉及剩余污泥的综合利用技术，具体涉及一种利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法。
背景技术：
随着城镇化进程的加快，城镇污水处理量越来越大，由此产生的剩余污泥大幅度增长。如何有效处置与利用剩余污泥已成为经济与社会发展中迫切需要解决的问题。利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料是剩余污泥资源化利用的重要途径，目前主要的技术方法包括1)将剩余污泥堆肥发酵后制有机-无机复混肥料高建炳等利用剩余污泥进行好氧发酵法堆肥，可制备出有机质、全氮、全磷和全钾的平均含量分别达43. 06%,3. 44%、I. 86%和O. 35%的堆肥产品，按50%干燥的堆肥产品、20%尿素、15%磷酸一铵、15%硫酸钾复配制得符合国家标准《有机-无机复混肥料》(GB 18877— 2002)标准要求的有机-无机复混肥料产品；张益民等以发酵30d的剩余污泥作为有机料与尿素、氯化钾、磷酸一铵、氯化铵等按比例混合生产有机-无机复混肥料。2)直接利用剩余污泥制有机-无机复混肥料武建军等将污水处理厂脱水污泥晾晒7 IOd后作为有机原料，添加适量磷酸一铵、氯化钾、尿素、硫酸铵等无机原料生产颗粒状有机-无机复混肥料；许太明等直接利用剩余污泥通过添加氮磷钾等营养成分和有机质，然后加热、膨化、干燥制得有机-无机复混污泥颗粒肥料。3)将剩余污泥非发酵处理后制有机-无机复混肥料张从军等先将剩余污泥用98%浓硫酸处理后再添加有机物、氮磷钾原料、液氨等造粒、烘干、筛选制成复混肥料。综上所述，现有的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料技术存在的主要问题有(1)堆肥耗时长，堆肥产品品质低，无机养分含量少；(2)需要另外添加氮磷等营养成分，制肥成本较高。
发明内容
发明目的针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，能够缩短制肥时间，在不需要另外添加氮磷等营养成分的条件下获得品质符合国家标准《有机-无机复混肥料》(GB 18877— 2009)要求的有机-无机复混肥料，节省制肥成本，高效利用剩余污泥，变废为宝。技术方案为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为
一种利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于，包括以下步骤
(1)将剩余污泥在碱性条件下厌氧发酵，获得水解酸化液；
(2)调节水解酸化液pH为4.O 4. 5，获得预处理后的水解酸化液；
(3)向预处理后的水解酸化液中投加白云石，控制pH为4.O 4. 5，搅拌反应6. Oh以上，离心获得钙离子和镁离子浓度分别不低于800mg/L和400mg/L的溶出液；
(4)调节溶出液pH为8.O 10. 0，反应5 60min，然后离心，获得沉淀物及上清液；按投加镁磷摩尔比为O. 30 I. 60:1将上清液投加到预处理后的水解酸化液中，调节pH为8. 5 10. O,反应5 30min，离心获得沉淀物；
(5)干燥沉淀物，获得有机-无机复混肥料。
步骤(I)中，剩余污泥厌氧发酵方法为将剩余污泥加入水解酸化反应器中，用I. O 4. OmoI/L的氢氧化钠溶液维持反应体系pH为8. 5 9. O,反应器连续运行，每天180 240rpm搅拌反应20 22h，按照投配率5 10%取得反应液，所投配的剩余污泥VSS/TSS为33 60%，含水率91 97%，将反应液在5000 Xg离心力下离心30min，其上清液为水解酸化液；
步骤(3)中，白云石的颗粒目数范围优选为50 80目。步骤(2)和步骤(3)中，用浓度为2. O 6. OmoI/L的盐酸溶液调节pH。步骤(3)中，溶出液中的钙离子和镁离子浓度分别为1400 1850mg/L和500 600mg/L。步骤(4)中，用浓度为I. O 4. OmoI/L的氢氧化钠溶液调节pH。步骤(4)中溶出液反应pH优选为8. O 9. 5。步骤(4)中投加镁磷摩尔比优选为O. 30 I. 60:1。步骤(4)中按镁磷摩尔比投加上清液后反应pH优选为9. O 10. O。步骤(5 )中，60 65 °C下，干燥沉淀物。所述的有机-无机复混肥料为品质符合国家标准《有机-无机复混肥料》(GB18877—2009)中I型要求的肥料。剩余污泥含有丰富的有机质和氮磷等营养元素，将剩余污泥在碱性条件下进行常温水解酸化，剩余污泥中的有机质和氮磷等营养元素能充分释放到液相中，然后在5000 X g离心力下离心30min获得水解酸化液，水解酸化液pH为8. 56 8. 70，COD浓度为2947. I 10970. 8mg/L，SCOD 浓度为 2169. 6 5260. lmg/L，正磷浓度为 91. 9 183. 9mg/L，NH:_N 浓度为387. 7 665. 8mg/L, VFAs (C1-C5脂肪酸含量总和)浓度为772. 6 2758. 8mg/L。因此，可以利用磷酸钙盐和磷酸铵镁沉淀法及钙镁离子助凝原理在碱性条件下从剩余污泥水解酸化液中获得富含营养成分和有机质的沉淀产物。文献表明，沉淀法常用的钙镁源主要以氯化钙、氯化镁、氢氧化钙等化学药剂为主，占成本的70%左右。寻找合适的钙镁源降低生产成本也是目前研究的重点。白云石是一种用途非常广泛的非金属矿产资源，在我国有极其丰富的蕴藏量，市场价格低廉。白云石是菱镁矿(MgCO3)和方解石(CaCO3)组成为1:1的复盐，其化学式为CaMg (CO3)2，属三方晶系的碳酸盐矿物，遇冷稀盐酸时能缓慢起泡而溶于稀盐酸，因此可以提供廉价且充足的钙镁源。本发明使用的白云石主要化学成分见下表。 白云石的主要化学成分(质量百分含量，％)
权利要求
1.一种利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)将剩余污泥在碱性条件下厌氧发酵，获得水解酸化液； (2)调节水解酸化液pH为4.O 4. 5，获得预处理后的水解酸化液； (3)向预处理后的水解酸化液中投加白云石，控制pH为4.O 4. 5，搅拌反应6. Oh以上，离心获得钙离子和镁离子浓度分别不低于800mg/L和400mg/L的溶出液； (4)调节溶出液pH为8.O 10. 0，反应5 60min，然后离心，获得沉淀物及上清液；按投加镁磷摩尔比为O. 30 I. 60:1将上清液投加到预处理后的水解酸化液中，调节pH为8. 5 10. O,反应5 30min,离心获得沉淀物； (5)干燥沉淀物，获得有机-无机复混肥料。
2.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于步骤(I)中，剩余污泥厌氧发酵方法为将剩余污泥加入水解酸化反应器中，用I. O 4.OmoI/L的氢氧化钠溶液维持反应体系pH为8. 5 9. O,反应器连续运行，每天180 240rpm搅拌反应20 22h，按照投配率5 10%取得反应液，所投配的剩余污泥VSS/TSS为33 60%，含水率91 97%，将反应液在5000 Xg离心力下离心30min，其上清液为水解酸化液。
3.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于步骤(3)中，白云石的颗粒目数范围为50 80目。
4.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于步骤(2)和步骤(3)中，用浓度为2. O 6. Omol/L的盐酸溶液调节pH。
5.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于步骤(3)中，溶出液中的钙离子和镁离子浓度分别为1400 1850mg/L和500 600mg/L。
6.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于步骤(4)中，用浓度为I. O 4. Omol/L的氢氧化钠溶液调节pH。
7.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于步骤(4)中溶出液反应pH为8. O 9. 5。
8.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于步骤(4)中按镁磷摩尔比投加上清液后反应pH为9. O 10. O。
9.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于步骤(5 )中，60 65 °C下，干燥沉淀物。
10.根据权利要求I所述的利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法，其特征在于所述的有机-无机复混肥料为品质符合国家标准《有机-无机复混肥料》(GB 18877-·2009)中I型要求的肥料。
全文摘要
本发明公开了一种利用剩余污泥制备有机-无机复混肥料的方法。首先将剩余污泥进行水解酸化获得水解酸化液，然后将水解酸化液酸化后与白云石颗粒混合，在酸性条件下获得富含钙镁和有机质的溶出液。调节溶出液反应pH为8.0～9.5，离心获得沉淀物及上清液；将上清液按镁磷摩尔比0.30～1.60:1投加到酸化后的水解酸化液中，调节反应pH为9.0～10.0，离心获得沉淀物。两阶段沉淀物的主要成分为富含氮磷的养分和富含腐植酸的有机质，品质符合国家标准《有机-无机复混肥料》(GB18877—2009)中I型肥料要求。本方法制肥耗时短，无需另外添加无机养分，成本低，既有环境效益又有经济效益。
文档编号C05G1/00GK102976834SQ201210565429
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者梅翔, 王欣, 夏红艳, 毕良绣, 吴芳芳, 张寅丞, 张朋, 陈波 申请人:南京林业大学