一种污泥制复合肥料的处理方法与装置与流程

本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种污泥制复合肥料的处理方法与装置。

背景技术：

污泥中含有丰富的有机质、氮、磷、钾营养成分，是一种值得利用的肥源。对于我国这样一个发展中的农业大国，污泥土地利用更具重要意义，尤其对于污泥中含量较高，全球范围内比较稀缺的磷资源。磷矿属于不可再生资源，目前磷矿资源可持续开采50年左右，且产地主要集中少数几个国家，磷矿资源的稀缺性和不可替代性决定这种资源的估值更应该高于其它的资源。另外，我国磷矿富矿资源可供开采的部分仅够供应十年左右，这意味着磷矿资源将在未来迅速枯竭，所以磷矿资源已经被我国定性为战略性资源。然而，磷资源又是不可取代资源，磷肥对农作物的增产起着重要作用，磷是生物细胞质的重要组成元素，也是植物生长必不可少的一种元素。世界上84%~90%的磷矿用于生产各种磷肥，中国的磷矿消费结构中磷肥占71%。因此，将污泥经处理后制成肥料，以补充植物及农作物所需磷资源是污泥未来的处置趋势。

然而，污泥中又含有致病微生物和重金属这类污染物质，污泥直接堆肥后施用会造成农地和作物污染。因此，污泥经必要的预处理，去除污泥中的重金属和致病微生物，然后进行堆肥，进而满足土地合理施用的研究十分必要。

技术实现要素：

本发明提供一种污泥制复合肥料的处理方法与装置，能够保留污泥中的氮、磷、钾营养元素以及部分有机质，杀灭污泥中的细菌及致病微生物，去除污泥中的重金属，并将污泥堆肥处理后制成肥料。

本发明采用的技术方案是：

一种污泥制复合肥料的处理装置，包括：

好氧曝气池，其进口与污水厂浓缩池相连接；

污泥调质罐，其进口与所述好氧曝气池出口相连接，配有搅拌装置和调质剂加药罐；

一次洗涤混合槽，其进口与所述污泥调质罐出口相连接，配有搅拌装置；

一次洗涤沉淀槽，与所述一次洗涤混合槽相连接；

二次洗涤混合槽，其进口与所述一次洗涤沉淀槽底部沉淀出口相连接，配有搅拌装置；

二次洗涤沉淀槽，与所述二次洗涤混合槽相连接；

除砂装置，其进口与所述二次洗涤沉淀槽底部沉淀出口相连接；

有机污泥储池，其进口与所述除砂装置有机污泥出口相连接，配有有机污泥中和剂加药罐；

营养元素回收混合槽，其进口与所述一次洗涤沉淀槽液体出口、所述除砂装置底部砂粒出口相连接，配有搅拌装置、沉淀剂加药罐和沉淀补充剂加药罐；

营养元素回收沉淀槽，与所述营养元素回收混合槽相连接；

调理罐，其进口与所述营养元素回收沉淀槽底部沉淀出口相连接，配有搅拌装置和调理剂加药罐；

脱水装置，其进口与所述调理罐的出口相连接；

堆肥陈化装置，其进口与所述脱水装置的出泥口相连接；

污水处理装置，其进口与所述营养元素回收沉淀槽液体出口、所述脱水装置出水口相连接；

空气净化装置，其进口与所述污泥调质罐的气体出口、一次洗涤混合槽的气体出口和堆肥陈化装置的气体出口相连接。

进一步地，还包括一号回流泵，其进口与所述二次洗涤罐沉淀槽上部液体出口相连接，其出口与一次洗涤罐混合槽相连接。

进一步地，还包括二号回流泵，其进口与所述污水处理装置出水口相连接，其出口与所述二次洗涤罐混合槽进口相连接。

一种污泥制复合肥料处理方法，具有如下步骤：

（a）污水厂浓缩池的污泥泵入曝气搅拌池，在曝气搅拌池中进行曝气，使污泥颗粒充分打散，并防止污泥厌氧产生臭气；

（b）曝气后的污泥溶液进入污泥调质罐，在污泥调质罐中加入调质剂，并搅拌，使污泥与调质剂充分反应，在调质剂的作用下，微生物菌胶团包裹的重金属离子和磷酸盐以及其他可溶的无机盐释放出来，重金属离子以及磷酸根溶解到液相中；

（c）调质后的污泥进入一次洗涤混合槽进行一次洗涤，对污泥溶液中溶解到液相的重金属离子和磷酸根进行稀释，洗涤后的污泥溶液进入一次洗涤沉淀槽进行沉淀分离；

（d）一次洗涤沉淀后的污泥进入二次洗涤混合槽进行二次洗涤，洗涤后的污泥溶液进入二次洗涤沉淀槽进行沉淀分离；

（e）二次洗涤后的污泥进入除砂装置进行除砂，较轻的有机污泥溶液进入有机污泥储池；

（f）有机污泥在有机污泥储池中与中和剂反应，形成有机污泥，可进一步资源化利用；

（g）一次洗涤清液以及除砂装置脱除的较重的砂粒和一部分有机污泥进入营养元素回收混合槽，在搅拌作用下与沉淀剂和沉淀补充剂反应生成沉淀，沉淀中含有丰富的氮磷钾营养元素，重金属离子仍存在于液相中，反应后的混合溶液进入营养元素回收沉淀槽进行沉淀分离，分离后的含有重金属离子的上清液进入污水处理装置；

（h）沉淀分离的污泥进入调理罐，在搅拌的作用下与调理剂反应，形成中性的、含有有机质及丰富氮、磷、钾的复合污泥；

（i）调理后的污泥进入脱水装置进行脱水，脱除的水进入污水处理装置中，脱水后的污泥进入堆肥陈化装置进行堆肥陈化处理，堆肥陈化后得到复合肥料；

（j）收集的污水在污水处理装置中处理后达标排放；

（k）调质、一次洗涤、堆肥陈化过程中产生的少量臭气通过空气净化装置净化后泵入污水厂生化系统曝气装置中。

进一步地，所述步骤（c）中一次洗涤的洗涤液可以是自来水、污水处理装置出水或者二次洗涤的上清液。

进一步地，所述步骤（e）中二次洗涤的洗涤液可以是自来水或者污水处理装置出水。

进一步地，所述调质剂为稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸、稀醋酸中的任意一种或几种，加药量为2~4mol氢离子/kg干泥。

进一步地，所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或几种；所述沉淀补充剂为氯化铁、硫酸铁、氯化铝、硫酸铝中的一种或几种。

进一步地，所述调理剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或几种。

本发明的有益效果为：

污泥中含有有机质、氮磷钾营养元素、重金属、细菌及致病微生物，将污泥中的细菌及致病微生物杀灭的方法较为成熟，现有技术通常将污泥中的重金属钝化，再进行堆肥处理，而钝化的重金属对环境及农作物仍具有潜在危险。本申请通过先将污泥中的有机质与重金属及部分营养元素分离，再将重金属与部分营养元素分离，再将有机质部分分成含有机物多的有机污泥和含有机物少的砂粒混合物，剩余的有机污泥中有机质含量≥65%，可进行资源化利用，将去除重金属后的部分营养元素与含有机物少的砂粒混合物再结合的方式，制成复合肥料。生活污泥经本申请处理后得到的复合肥料中，有机质的质量分数≥20%，总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数≥15%，水分（鲜样）的质量分数≤10%，复合《gb18877-2009有机-无机复混肥料》标准，干基质中，总砷含量≤15mg/kg，总汞含量≤2mg/kg，总铅含量≤50mg/kg，总镉含量≤3mg/kg，总铬含量≤150mg/kg。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种污泥制复合肥料处理装置示意图。

图2为本发明实施例二的一种污泥制复合肥料处理装置示意图。

图3为本发明实施例三的一种污泥制复合肥料处理装置示意图。

图1中：1-好氧曝气池，2-污泥调质罐，31-一次洗涤混合槽，32-一次洗涤沉淀槽，41-二次洗涤混合槽，42-二次洗涤沉淀槽，5-除砂装置，6-有机污泥储池，71-营养元素回收混合槽，72-营养元素回收沉淀槽，8-调理罐，9-脱水装置，10-堆肥陈化装置，11-污水处理装置，12-空气净化装置，13-一调质剂加药罐，14-有机污泥中和剂加药罐，15-沉淀剂加药罐，16-沉淀补充剂加药罐，17-调理剂加药罐，18-一号回流泵，19-二号回流泵，20-三号回流泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种污泥制复合肥料的处理装置，包括：

好氧曝气池，其进口与污水厂浓缩池相连接；

污泥调质罐，其进口与所述好氧曝气池出口相连接，配有搅拌装置和调质剂加药罐；

一次洗涤混合槽，其进口与所述污泥调质罐出口相连接，配有搅拌装置；

一次洗涤沉淀槽，与所述一次洗涤混合槽相连接；

二次洗涤混合槽，其进口与所述一次洗涤沉淀槽底部沉淀出口相连接，配有搅拌装置；

二次洗涤沉淀槽，与所述二次洗涤混合槽相连接；

除砂装置，其进口与所述二次洗涤沉淀槽底部沉淀出口相连接；

有机污泥储池，其进口与所述除砂装置有机污泥出口相连接，配有有机污泥中和剂加药罐；

营养元素回收混合槽，其进口与所述一次洗涤沉淀槽液体出口、所述除砂装置底部砂粒出口相连接，配有搅拌装置、沉淀剂加药罐和沉淀补充剂加药罐；

营养元素回收沉淀槽，与所述营养元素回收混合槽相连接；

调理罐，其进口与所述营养元素回收沉淀槽底部沉淀出口相连接，配有搅拌装置和调理剂加药罐；

脱水装置，其进口与所述调理罐的出口相连接；

堆肥陈化装置，其进口与所述脱水装置的出泥口相连接；

污水处理装置，其进口与所述营养元素回收沉淀槽液体出口、所述脱水装置出水口相连接；

空气净化装置，其进口与所述污泥调质罐的气体出口、一次洗涤混合槽的气体出口和堆肥陈化装置的气体出口相连接。

进一步地，还包括一号回流泵，其进口与所述二次洗涤罐沉淀槽上部液体出口相连接，其出口与一次洗涤罐混合槽相连接。

进一步地，还包括二号回流泵，其进口与所述污水处理装置出水口相连接，其出口与所述二次洗涤罐混合槽进口相连接。

一种污泥制复合肥料处理方法，具有如下步骤：

（a）污水厂浓缩池的污泥泵入曝气搅拌池，在曝气搅拌池中进行曝气，使污泥颗粒充分打散，并防止污泥厌氧产生臭气；

（b）曝气后的污泥溶液进入污泥调质罐，在污泥调质罐中加入调质剂，并搅拌，使污泥与调质剂充分反应，在调质剂的作用下，微生物菌胶团包裹的重金属离子和磷酸盐以及其他可溶的无机盐释放出来，重金属离子以及磷酸根溶解到液相中；

（c）调质后的污泥进入一次洗涤混合槽进行一次洗涤，对污泥溶液中溶解到液相的重金属离子和磷酸根进行稀释，洗涤后的污泥溶液进入一次洗涤沉淀槽进行沉淀分离；

（d）一次洗涤沉淀后的污泥进入二次洗涤混合槽进行二次洗涤，洗涤后的污泥溶液进入二次洗涤沉淀槽进行沉淀分离；

（e）二次洗涤后的污泥进入除砂装置进行除砂，较轻的有机污泥溶液进入有机污泥储池；

（f）有机污泥在有机污泥储池中与中和剂反应，形成有机污泥，可进一步资源化利用；

（g）一次洗涤清液以及除砂装置脱除的较重的砂粒和一部分有机污泥进入营养元素回收混合槽，在搅拌作用下与沉淀剂和沉淀补充剂反应生成沉淀，沉淀中含有丰富的氮磷钾营养元素，重金属离子仍存在于液相中，反应后的混合溶液进入营养元素回收沉淀槽进行沉淀分离，分离后的含有重金属离子的上清液进入污水处理装置；

（h）沉淀分离的污泥进入调理罐，在搅拌的作用下与调理剂反应，形成中性的、含有有机质及丰富氮、磷、钾的复合污泥；

（i）调理后的污泥进入脱水装置进行脱水，脱除的水进入污水处理装置中，脱水后的污泥进入堆肥陈化装置进行堆肥陈化处理，堆肥陈化后得到复合肥料；

（j）收集的污水在污水处理装置中处理后达标排放；

（k）调质、一次洗涤、堆肥陈化过程中产生的少量臭气通过空气净化装置净化后泵入污水厂生化系统曝气装置中。

进一步地，所述步骤（c）中一次洗涤的洗涤液可以是自来水、污水处理装置出水或者二次洗涤的上清液。

进一步地，所述步骤（e）中二次洗涤的洗涤液可以是自来水或者污水处理装置出水。

进一步地，所述调质剂为稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸、稀醋酸中的任意一种或几种，加药量为2~4mol氢离子/kg干泥。

进一步地，所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或几种；所述沉淀补充剂为氯化铁、硫酸铁、氯化铝、硫酸铝中的一种或几种。

进一步地，所述调理剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或几种。

本发明的有益效果为：

污泥中含有有机质、氮磷钾营养元素、重金属、细菌及致病微生物，将污泥中的细菌及致病微生物杀灭的方法较为成熟，现有技术通常将污泥中的重金属钝化，再进行堆肥处理，而钝化的重金属对环境及农作物仍具有潜在危险。本申请通过先将污泥中的有机质与重金属及部分营养元素分离，再将重金属与部分营养元素分离，再将有机质部分分成含有机物多的有机污泥和含有机物少的砂粒混合物，剩余的有机污泥中有机质含量≥65%，可进行资源化利用，将去除重金属后的部分营养元素与含有机物少的砂粒混合物再结合的方式，制成复合肥料。生活污泥经本申请处理后得到的复合肥料中，有机质的质量分数≥20%，总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数≥15%，水分（鲜样）的质量分数≤10%，复合《gb18877-2009有机-无机复混肥料》标准，干基质中，总砷含量≤15mg/kg，总汞含量≤2mg/kg，总铅含量≤50mg/kg，总镉含量≤3mg/kg，总铬含量≤150mg/kg。

实施例1

某生活污泥，含水率94%，有机质含量（以干基计）为38%，重金属含量（hg+cd+cr+as+zn+cu+ni）（以干基计）为2150mg/kg。污泥曝气停留时间为8小时；调质剂为稀硫酸，加入量为2mol氢离子/kg干泥，调节ph=3.5；沉淀剂为氢氧化钠，沉淀补充剂为氯化铁，调节ph=4.5；调理剂为氧化钙，调节ph=6.5，一次洗涤液为二次洗涤液出水，二次洗涤液为污水处理装置出水。有机污泥烘干后，有机物含量大于等于65%；堆肥处理后，肥料中有机质含量为10%，总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数为30%，干基质中，总砷含量≤15mg/kg，总汞含量≤2mg/kg，总铅含量≤50mg/kg，总镉含量≤3mg/kg，总铬含量≤150mg/kg，满足《nyn525-2002复合肥料》标准。

实施例2

某生活污泥，含水率96.5%，有机质含量（以干基计）为43%，重金属含量（hg+cd+cr+as+zn+cu+ni）（以干基计）为1850mg/kg。污泥曝气停留时间为24小时；调质剂为稀盐酸，加入量为4mol氢离子/kg干泥，调节ph=3.0；沉淀剂为氢氧化钙，沉淀补充剂为硫酸铝，调节ph=5.0；调理剂为氢氧化镁，调节ph=7.5，一次洗涤液为污水处理装置，二次洗涤液为污水处理装置出水。有机污泥烘干后，有机物含量大于等于65%；堆肥处理后，肥料中有机质含量为20%，总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数为19%，干基质中，总砷含量≤15mg/kg，总汞含量≤2mg/kg，总铅含量≤50mg/kg，总镉含量≤3mg/kg，总铬含量≤150mg/kg，满足《nyn525-2002复合肥料》标准。

实施例3

某生活污泥，含水率95%，有机质含量（以干基计）为35%，重金属含量（hg+cd+cr+as+zn+cu+ni）（以干基计）为1850mg/kg。污泥曝气停留时间为16小时；调质剂为稀醋酸，加入量为3mol氢离子/kg干泥，调节ph=3.5；沉淀剂为氢氧化钙和氢氧化钠，沉淀补充剂为氯化铝，调节ph=5.5；调理剂为氧化钙，调节ph=7.5，一次洗涤液为二次洗涤上清液，二次洗涤液为自来水。有机污泥烘干后，有机物含量大于等于60%；堆肥处理后，肥料中有机质含量为18%，总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数为26%，干基质中，总砷含量≤15mg/kg，总汞含量≤2mg/kg，总铅含量≤50mg/kg，总镉含量≤3mg/kg，总铬含量≤150mg/kg，满足《nyn525-2002复合肥料》标准。