一种生化污泥的无害化制得营养土系统及营养土制备方法与流程

本发明属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种生化污泥的无害化制得营养土系统及营养土制备方法。

背景技术：

随着中国城市化进程的加快和污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥的产量也大幅增加，据统计我国每年产生污泥超过5000万t(以含水率80％计)。城市污泥的妥善处理已成为中国每个城市所面临的难题，并且成了制约污水处理厂进一步发展的瓶颈。城市污泥由于有机物含量高、营养元素丰富等特点，被认为是一种潜在的、可利用的能源化资源。污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化，鼓励回收和利用污泥中的能源和资源，在安全、环保和经济的前提下实现污泥的处理处置和综合利用，以便达到节能减排和发展循环经济的目的。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种生化污泥的无害化制得营养土系统及营养土制备方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种生化污泥的无害化制得营养土系统，包括：智能控制单元、预处理单元、水解热处理单元、压滤脱水单元和营养土制备单元；

所述智能控制单元分别与所述预处理单元、所述水解热处理单元、所述压滤脱水单元和营养土制备单元控制连接；

所述预处理单元能够受所述智能控制单元的控制将需要处理的生化污泥进行智能均质预处理分别获得有机污泥和无机垃圾；

所述预处理单元与能够将获得的有机污泥输送至所述水热解处理单元；

所述水热解处理单元能够将有机污泥进行水热解处理获得无害化的污泥；

所述水热解处理单元能够将无害化的污泥输送至所述压滤脱水单元；

所述压滤脱水单元能够将无害化的污泥进行处理获得泥饼和滤渣；

所述压滤脱水单元能够将获得的泥饼和滤渣输送至所述营养土制备单元，用以制备获得营养土。

优选地，水解热处理单元包括：进料仓、进料罐、加热罐和蒸汽发生器；

所述进料仓用以存储生化污泥并能够将内部存储的生化污泥根据需要传输至所述进料罐内；

所述进料罐用以存储待处理的生化污泥，并能够将内部存储的生化污泥根据需要传输至所述加热罐内；

所述蒸汽发生器用以产生蒸汽并能够根据需要将产生的蒸汽导入所述加热罐内，用以加热所述加热罐内的生化污泥；

所述加热罐内的生化污泥能够自行通过水热反应和生化反应达到无害化处理的目的；

所述进料仓上设有进料口和出料口；

所述进料口与所述预处理单元连通；

所述出料口与所述进料罐连通。

优选地，所述进料罐与所述加热罐之间设有第一输送管道；

所述蒸汽发生器与所述加热罐之间设有第二输送管道；

所述进料罐通过所述第一输送管道将将有机污泥输送至所述加热罐内；

所述蒸汽发生器能够通过所述第二输送管道将蒸汽输送入所述加热罐内。

优选地，所述水解热处理单元还包括：隔膜泵；

所述隔膜泵位于所述进料罐与所述加热罐之间的所述第一输送管道上；

所述进料罐借助于所述隔膜泵的动力将有机污泥输送入所述加热罐内。

优选地，所述压滤脱水单元包括：板框压滤机、液压泵和空压机；

所述加热罐与所述板框压滤机之间设有第三输送管道；

所述液压泵和所述空压机均能够为所述板框压滤机提供驱动力，用以完成对无害化的污泥进行压滤处理。

优选地，所述营养土制备单元包括：泥饼传送装置、泥饼粉碎机、生物菌调和剂储备装置和混合搅拌装置；

所述泥饼传送装置与所述板框压滤机对接，并能够将所述板框压滤机中制备的泥饼和滤渣输送至所述泥饼粉碎机中；

所述泥饼粉碎机能够将泥饼和滤渣粉碎打磨为泥粉，并能够将泥粉输送至所述混合搅拌罐中；

所述生物菌调和剂储备罐能够为所述混合搅拌装置提供生物菌调和剂，用以制备营养土。

优选地，所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述第三输送管道上分别设有第一智能控制阀、第二智能控制阀和第三智能控制阀；

所述第一智能控制阀、所述第二智能控制阀和所述第三智能控制阀分别用以控制所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述第三输送管道的打开和关闭；

所述智能控制单元还分别与所述第一智能控制阀、所述第二智能控制阀、所述第三智能控制阀、隔膜泵、板框压滤机、液压泵、空压机、泥饼传送装置、泥饼粉碎机、生物菌调和剂储备装置和混合搅拌装置控制连接。

本技术方案还提供一种基于上述任一项方案所述生化污泥的无害化制得营养土系统的营养土制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1、智能均质预处理：将需要处理的生化污泥放入预处理单元经过除杂、破碎、均质和浆化于一体工序后得到有机污泥；

s2、水热解处理：将s1中的有机污泥放入进料仓中，启动智能控制单元，将进料仓中的有机污泥经进料罐输送至加热罐中进行水热解处理，获得无害化的污泥；

s3、压滤脱水处理：将经过无害化的污泥输送如压滤脱水单元中进行压滤脱水工序，获得泥饼和滤渣，并将获得的泥饼和滤渣通过泥饼传送装置输送至泥饼粉碎装置；

s4、粉碎处理：泥饼粉碎装置将获得的泥饼和滤渣粉碎打磨为泥粉，并将泥粉输送至混合搅拌罐中；

s5、混合搅拌处理：受智能控制单元的控制所述生物菌调和剂储备罐将生物菌调和剂按照合适的比例输送入混合搅拌罐中，混合搅拌罐能够将泥粉和生物菌调和剂搅拌均匀获得营养土。

优选地，所述步骤s2中的水热解反应的温度为180℃-200℃；

所述步骤s2中的水热解反应的周期为4小时；

所述步骤s2中的无害化的污泥含水率为80％；

所述步骤s3还包括：将输入压滤脱水单元中的污泥冷却至90度以下，然后启动液压泵，再将板框压滤机板框压至紧密状态后，关闭液压泵；启动隔膜泵，保持相应的进料压力，将污泥泵入压滤机，待完全压入后，关闭隔膜泵，启动空压机，进行二次压榨，启动液压泵，将压滤机滤框慢慢松开、卸泥饼和滤渣。

优选地，所述步骤s5中的生物菌调和剂包括：根瘤菌剂、固氮菌剂、溶磷菌剂、硅酸盐菌剂、菌根菌剂、光合菌剂、有机物料腐熟剂、复合菌剂和土壤修复菌剂中的一种或多种。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明提供一种生化污泥的无害化制得营养土系统及营养土制备方法，具有以下有益效果：

通过水热反应和生化反应对污泥进行无害化处理，通过板框压滤脱水后使固相残留脱水减量，减量后的固废可以达到除臭、杀灭病虫害和降低污染物含量。污泥中病原微生物在高温高压环境下被彻底杀灭；通过高温下的重金属溶出与钝化，可以显著降低脱水后泥饼中重金属的含量，使得资源化能够实现。

本发明制得的营养土是把无机营养元素、有机质、微生物菌有机结合于一体，体现无机化学肥料、有机肥料以及微生物肥料的综合效果，是化解土壤板结现象，修复和调理土壤，提高化学肥料利用率，提高果实品质及产量的首推肥料。

附图说明

图1为本发明提供的一种生化污泥的无害化制得营养土系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1所示：本实施例中公开了一种生化污泥的处理系统，包括：智能控制单元、预处理单元、水解热处理单元、压滤脱水单元和营养土制备单元。

所述智能控制单元分别与所述预处理单元、所述水解热处理单元、所述压滤脱水单元和营养土制备单元控制连接。

应说明的是：这里的智能控制单元可以为远程pc或其它控制终端，比如位于远程机房，同时需要在系统厂房内合理布置传感器和监控设备进行采集数据。

所述预处理单元能够受所述智能控制单元的控制将需要处理的生化污泥进行智能均质预处理分别获得有机污泥和无机垃圾；

具体地，本实施中所述的预处理单元与能够将获得的有机污泥输送至所述水热解处理单元。

所述水热解处理单元能够将有机污泥进行水热解处理获得无害化的污泥。

所述水热解处理单元能够将无害化的污泥输送至所述压滤脱水单元。

所述压滤脱水单元能够将无害化的污泥进行处理获得泥饼和滤渣。

所述压滤脱水单元能够将获得的泥饼和滤渣输送至所述营养土制备单元，用以制备获得营养土。

本实施例中所述的水解热处理单元包括：进料仓、进料罐、加热罐和蒸汽发生器。

所述进料仓用以存储生化污泥并能够将内部存储的生化污泥根据需要传输至所述进料罐内。

所述进料罐用以存储待处理的生化污泥，并能够将内部存储的生化污泥根据需要传输至所述加热罐内；

所述蒸汽发生器用以产生蒸汽并能够根据需要将产生的蒸汽导入所述加热罐内，用以加热所述加热罐内的生化污泥。

应说明的是：这里的蒸汽发生器为智能控制单元所控制产生需要的蒸汽，用以加热位于加热罐中的污泥。

所述加热罐内的生化污泥能够自行通过水热反应和生化反应达到无害化处理的目的。

该水热反应是将污泥置于密闭的反应釜中加热至一定温度下进行水解反应，在此过程和压力的共同做用下使污泥中的微生物细胞中胶体结构被破坏、粘性有机物水解，降低污泥颗粒对水分子的束缚作用，根本上改变污泥中的水分分布，从而改善脱水性能和厌氧消化性能的技术，也称热调质。

本实施例中所述的进料仓上设有进料口和出料口。

所述进料口与所述预处理单元连通；所述出料口与所述进料罐连通。

详细地，所述进料罐与所述加热罐之间设有第一输送管道；所述蒸汽发生器与所述加热罐之间设有第二输送管道；所述进料罐通过所述第一输送管道将将有机污泥输送至所述加热罐内。

所述蒸汽发生器能够通过所述第二输送管道将蒸汽输送入所述加热罐内。

本实施例中所述水解热处理单元还包括：隔膜泵。

所述隔膜泵位于所述进料罐与所述加热罐之间的所述第一输送管道上；

所述进料罐借助于所述隔膜泵的动力将有机污泥输送入所述加热罐内。

本实施例中所述的压滤脱水单元包括：板框压滤机、液压泵和空压机。

所述加热罐与所述板框压滤机之间设有第三输送管道。所述液压泵和所述空压机均能够为所述板框压滤机提供驱动力，用以完成对无害化的污泥进行压滤处理。

本实施例中所述营养土制备单元包括：泥饼传送装置、泥饼粉碎机、生物菌调和剂储备装置和混合搅拌装置；

所述泥饼传送装置与所述板框压滤机对接，并能够将所述板框压滤机中制备的泥饼和滤渣输送至所述泥饼粉碎机中；

所述泥饼粉碎机能够将泥饼和滤渣粉碎打磨为泥粉，并能够将泥粉输送至所述混合搅拌罐中；

所述生物菌调和剂储备罐能够为所述混合搅拌装置提供生物菌调和剂，用以制备营养土。

本实施例中所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述第三输送管道上分别设有第一智能控制阀、第二智能控制阀和第三智能控制阀。

所述第一智能控制阀、所述第二智能控制阀和所述第三智能控制阀分别用以控制所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述第三输送管道的打开和关闭。

所述智能控制单元还分别与所述第一智能控制阀、所述第二智能控制阀、所述第三智能控制阀、隔膜泵、板框压滤机、液压泵、空压机、泥饼传送装置、泥饼粉碎机、生物菌调和剂储备装置和混合搅拌装置控制连接。

本实施例中还提供一种基于上述实施例中所述生化污泥的无害化制得营养土系统的营养土制备方法，包括如下步骤：

s1、智能均质预处理：将需要处理的生化污泥放入预处理单元经过除杂、破碎、均质和浆化于一体工序后得到有机污泥；

s2、水热解处理：将s1中的有机污泥放入进料仓中，启动智能控制单元，将进料仓中的有机污泥经进料罐输送至加热罐中进行水热解处理，获得无害化的污泥；

s3、压滤脱水处理：将经过无害化的污泥输送如压滤脱水单元中进行压滤脱水工序，获得泥饼和滤渣，并将获得的泥饼和滤渣通过泥饼传送装置输送至泥饼粉碎装置；

s4、粉碎处理：泥饼粉碎装置将获得的泥饼和滤渣粉碎打磨为泥粉，并将泥粉输送至混合搅拌罐中；

s5、混合搅拌处理：受智能控制单元的控制所述生物菌调和剂储备罐将生物菌调和剂按照合适的比例输送入混合搅拌罐中，混合搅拌罐能够将泥粉和生物菌调和剂搅拌均匀获得营养土。

本实施例中所述步骤s2中的水热解反应的温度为180℃-200℃；

所述步骤s2中的水热解反应的周期为4小时；

所述步骤s2中的无害化的污泥含水率为80％。

本实施例中所述步骤s3还包括：

将输入压滤脱水单元中的污泥冷却至90度以下，然后启动液压泵，再将板框压滤机板框压至紧密状态后，关闭液压泵；

启动隔膜泵，保持相应的进料压力，将污泥泵入压滤机，待完全压入后，关闭隔膜泵，启动空压机，进行二次压榨，启动液压泵，将压滤机滤框慢慢松开、卸泥饼和滤渣。

本实施例中所述步骤s5中的生物菌调和剂包括：根瘤菌剂、固氮菌剂、溶磷菌剂、硅酸盐菌剂、菌根菌剂、光合菌剂、有机物料腐熟剂、复合菌剂和土壤修复菌剂中的一种或多种。

本实施例中选取了3个批次约0.6t污泥(含水率为80％)进行系统调试。通过检测污泥处理前后含水率变化来调整系统参数，最终获取系统稳定、高效运行条件下的优化工艺参数。

本次调试得出系统的最佳操作参数：(1)进泥含水率为80％左右，泥质均匀，经机械均质后进入加热罐，设定好蒸汽阀门参数自动加热到设定温度后，保持一定时间；(2)污泥冷却至90度以下；(3)启动液压泵，将板框压滤机板框压至紧密状态，关闭液压泵，启动隔膜泵，保持相应的进料压力，将污泥泵入压滤机，待完全压入后，关闭隔膜泵，启动空压机，进行二次压榨，启动液压泵，将压滤机滤框慢慢松开、卸泥饼。

污泥减量化及资源化效果

共计7个批次的污泥进行了减量化。试验数据如表所示。

表1试验阶段7家污水厂污泥处理前后含水率、污染物含量污泥重量变化情况

由表1可知本污泥处理技术广泛适用于佛山大型污水厂脱水污泥的直接处理。处理后的污泥含水率降至50％以下，脱水减量比例70％-80％。污泥残渣污染物浓度达到gb4284-2018相应规定，满足污泥的稳定化处理要求。四家市政污泥及两家印染厂污泥在脱水减量效果上非常明显。

根据第三方检测的初始数据，污泥残渣各项污染物除砷其余指标均达到gb4284-2018a级泥质要求。

本实施例中制得的营养土能够施用于花卉、草坪等，既可远离食物链，又可就近消化生化污泥，还能减少化学肥料的用量。营养土还能被使用在森林土地的施用上，实验表明：施用一段时间后，林木的高度和直径随营养土施用量的增加而增加。