一种污泥炭作辅料的堆肥方法与流程

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种污泥炭作辅料的堆肥方法。

背景技术

随着我国城镇污水处理事业的快速发展，污水处理厂数量不断增多，污水处理过程中伴随产生的污泥量也日益增加。据统计，目前我国城镇污水处理厂污泥年产生量已达到5000万吨左右。污泥主要成分包括：灰分（含n、p、k等养分）、固定碳、可挥发性有机物以及水分，可采用堆肥、碳化等方式进行处理。

污泥堆肥是指微生物在有氧条件下进行好氧呼吸作用产生较高温度使污泥中有机物生物降解，生成性质稳定熟化污泥的过程，堆肥后的腐熟产物可作为有机肥料用于土地改良、园林绿化等。目前国内外污泥堆肥技术主要存在以下问题：

（1）辅料消耗量大：由于污泥含水率高、密度大，堆肥过程中极易压实，导致堆体内部通风困难，因此需要添加大量秸秆粉、花生壳粉、锯末等辅料，而上述辅料密度小、体积大，且产量具有季节性，不易储存运输。中国发明专利（cn201310158220.2）提出了一种无辅料污泥堆肥方法，但是需要对微生物进行培养以制备发酵剂，技术较为复杂，不利于工程化推广应用；中国发明专利（cn201310077278.4）利用木炭作为辅料，中国发明专利（cn200810137214.8）利用沸石作为辅料，堆肥后通过筛分对辅料进行回收，但是混料、翻抛及进出料过程辅料容易破碎，回收率难以保证。

（2）臭气收集处理困难。污泥堆肥过程中会产生大量臭气，而堆肥车间通常占地面积较大，难以完全密封，臭气收集处理较为困难，既影响车间环境卫生条件，又容易对周边环境造成二次污染。

污泥碳化是指在高温、无氧条件下，污泥中的水分和挥发性有机物逸出，在污泥颗粒表面形成众多小孔，最终产生疏松多孔污泥炭的过程。污泥炭具有密度小、孔隙率高、比表面加大、吸附性能强、疏水等特点，但是由于其灰分含量高、机械强度低，导致目前污泥炭用途较为有限。本发明基于污泥炭特点，创新提出利用污泥炭作为堆肥辅料，以解决污泥堆肥所存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种污泥炭作辅料的堆肥方法，以解决污泥堆肥辅料来源问题，并通过源头除臭改善堆肥环境。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种污泥炭作辅料的堆肥方法，包括以下主要步骤：

步骤（1）：将污泥、返混料和污泥炭按一定质量比混合均匀，得到混合物料；

步骤（2）：将步骤（1）中混合物料放入发酵仓或者发酵反应器内，通过静态强制通风方式向堆体供氧，并定期进行人工或者机械翻堆以控制堆体温度、防止物料压实；

步骤（3）：堆肥时间达到设计发酵周期后，将堆肥产物移出发酵仓或者发酵反应器，一部分作为返混料用于步骤（1），其余部分作为有机肥料。

优选地，步骤（1）所述的污泥含水率为85%以下，有机物含量为40%以上。

优选地，步骤（1）所述的返混料含水率为40%以下，颗粒粒径不大于20mm。

优选地，步骤（1）所述的污泥炭含水率为15%以下，颗粒粒径为2mm~10mm，比表面积为500㎡/g以上。

优选地，步骤（1）所述的污泥、返混料、污泥炭的质量比为100：（50~60）：（10~20），混合物料含水率为55%~65%，有机物含量为40%以上，碳氮比为20~30，ph值为6~9，容重为0.6g/cm³~0.7g/cm³，孔隙率为30%~40%，颗粒粒径不大于20mm。

优选地，步骤（2）所述发酵仓或者发酵反应器内堆体高度为1.2m~2.0m。

优选地，步骤（2）所述静态强制通风强度为0.05~0.20（m³/（min•m³）。

优选地，步骤（2）所述人工或者机械翻堆频次为：发酵升温期，堆体温度首次上升至55℃～60℃，翻堆一次；发酵高温期，堆体温度保持在55℃～65℃，每2d～5d翻堆一次；发酵降温期，堆体温度低于55℃以后，每7d～12d翻堆一次；当堆体温度下降至35℃以下，且连续两天温度差不超过±2℃时，停止翻堆。

优选地，步骤（3）所述发酵周期为20d~50d。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、利用疏松、多孔、轻质的污泥炭作为堆肥辅料，可防止物料压实、改善通风供氧效果；污泥炭能够为微生物生存提供附着位点和较大空间，表面官能团和富里酸物质能够促进污泥堆肥腐殖质分子结构芳香化，有利于提高堆肥效果。

2、污泥炭具有比表面积大、吸附能力强的特点，与污泥混合后进行堆肥，堆肥过程产生的部分臭气可以直接被污泥炭吸附，从源头减少臭气排放，有利于改善堆肥环境。

3、利用污泥碳化产物作为辅料进行污泥堆肥，可实现污泥衍生品利用与污泥处理的有机结合，堆肥后不需要对辅料进行筛分回收，有利于简化堆肥流程。

附图说明

图1是本发明利用污泥炭作辅料的堆肥方法工艺流程图。

图2是本发明实施例中污泥堆肥过程温度变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例

如图1所述，一种污泥炭作辅料的堆肥方法，包括以下主要步骤：

（1）将污泥、返混料和污泥炭按一定质量比混合均匀，得到混合物料；

（2）将步骤（1）中混合物料放入发酵仓或者发酵反应器内，通过静态强制通风方式向堆体供氧，并定期进行人工或者机械翻堆以控制堆体温度、防止物料压实；

（3）物料堆肥时间达到设计发酵周期后，将堆肥产物移出发酵仓或者发酵反应器，一部分可作为返混料用于步骤（1），其余部分可作为有机肥料用于土地改良、园林绿化等。

具体来说，步骤（1）所述的污泥含水率为80%~85%，有机物含量为50%~65%。

具体来说，步骤（1）所述的返混料含水率为35%~40%，颗粒粒径不大于20mm。

具体来说，步骤（1）所述的污泥炭含水率为10%~15%，颗粒粒径为5mm~8mm。

具体来说，步骤（1）所述的污泥、返混料、污泥炭的质量比为6：3：1，混合物料含水率为60%~65%，有机物含量为40%以上，碳氮比为20~30，ph值为6~9，容重为0.6g/cm³~0.7g/cm³，孔隙率为30%~40%，颗粒粒径不大于20mm。

具体来说，步骤（2）所述发酵仓形式为槽式，堆体高度为1.5m~2.0m。

具体来说，步骤（2）所述静态强制通风强度为0.05（m³/（min•m³）~0.20（m³/（min•m³）。在这个单位里，两个m³代表的涵义不一样，一个是曝气体积，一个是堆体体积。

具体来说，步骤（2）所述人工或者机械翻堆频次为：发酵升温期，堆体温度首次上升至55℃～60℃，翻堆一次；发酵高温期，堆体温度保持在55℃～65℃，每2d～5d翻堆一次；发酵降温期，堆体温度低于55℃以后，每7d～12d翻堆一次；当堆体温度下降至35℃以下，且连续两天温度差不超过±2℃时，停止翻堆。

具体来说，步骤（3）所述发酵周期为20d。

堆肥过程中臭气集中收集后采用生物除臭处理，满足《恶臭污染物排放标准》gb14554的有关要求后集中排放。堆肥过程中堆体温度变化如图2所示，堆肥20d后，产物含水率降低到35%~38%，耗氧速率达到0.1（o2%）/min以下，种子发芽指数达到70%以上，可满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（gb/t23486-2009）和《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》（gb/t24600-2009）标准要求，可进行资源化利用。

需要进一步说明的是，在步骤（1）中最开始是仅仅将污泥和污泥炭混合均匀，得到混合物料，接着经过步骤（2）和步骤（3）后得到堆肥产物，将堆肥产物部分作为返混料加入步骤（1）中，在初期，返混料的比例可从0逐步提高，而污泥炭的比例逐步减小，直至最后形成稳定状态，稳定状态时污泥、返混料、污泥炭的质量比100：（50~60）：（10~20）。

根据本发明的具体实施例，污泥炭由干化污泥进行热解处理而成，所述污泥炭调理剂含水率为15%以下，颗粒粒径为2mm~10mm，比表面积为500㎡/g以上，所述污泥炭的制备工艺步骤如下：

步骤a：对城镇污水处理厂沉淀池产生的污泥进行脱水处理，脱水污泥含水率为70%~85%；

步骤b：对步骤a中脱水污泥进行造粒，污泥颗粒粒径为5mm~10mm；

步骤c：对步骤b中污泥颗粒进行热干化，干化污泥含水率为10%~30%；

步骤d：对步骤c中干化污泥进行热解处理，产生污泥炭。

优选地，步骤d所述污泥热解处理在无氧条件下进行，热解过程升温速率为10℃/min~30℃/min，热解终温为300℃~550℃，终温持续时间为30min~120min。升温速率、热解终温以及终温持续时间可根据污泥有机物含量、含水率、产物要求等因素确定，升温速率越快、终温越高、持续时间越长，污泥中有机物转化成热解气的比例越高，污泥炭的产量越低；但是温度过低，或者反应时间不足，则可能会导致所产生的污泥炭孔隙率偏低，影响后续堆肥效果。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。