申请日2017.12.14
公开(公告)日2018.03.20
IPC分类号C02F11/02
摘要
本发明涉及一种城镇污水处理厂活性污泥生物干化的方法，包括污泥预处理技术，污泥好氧发酵‑生物干化过程控制技术。所述污泥预处理技术，包括将含水率污泥与调理剂按一定比例在混合机内进行充分混合。所述污泥好氧发酵‑生物干化过程控制技术，包括污泥顶层发酵仓、中层发酵仓、底层发酵仓中微生物种群对污泥的降解及温度变化，各层中混合物温度与进风量联动自动调节过程控制及排气量过程控制，上层向下一层发酵料仓卸料的过程。
权利要求书
1.一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一污泥预处理
将污泥与调理剂混合均匀，获得混合物料;所述污泥与混合物的质量比为100：(18～30);控制混合物料的自由空域>30%;
步骤二好氧发酵-生物干化
将步骤一所得混合物料依次置于多层立式混翻发酵塔的顶层发酵仓、中层发酵仓、底层发酵仓中，在温度、进风量、排气量的共同控制下进行好氧发酵，发酵完成后，即获得干化的发酵料;
所述顶层发酵仓的发酵保温温度为62～72℃，通风速率为0～0.40m3空气/min.m3发酵料，发酵时间为22～26h;
所述中层发酵仓的发酵保温温度为50～65℃，通风速率为0.1～0.35m3/min.m3，发酵时间为46～50h;
所述底层发酵仓的发酵保温温度为45～60℃，通风速率为0.03～0.2m3/min.m3，发酵时间为94～96h。
2.根据权利要求1所述的一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，步骤一中，所述调理剂为谷壳、桔杆、锯木屑中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，所述多层立式混翻发酵塔，每层均设有独立的供风设备及排风设备。
4.根据权利要求1所述的一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，步骤二中，混合物料置于多层立式混翻发酵塔的顶层发酵仓中先进行布料，布料深度为1.5～2.0m，布料平整。
5.根据权利要求1所述的一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，混合物料置于顶层发酵仓中，完成布料后，温度逐步上升，温度达到40℃时，顶层发酵仓开始供风，温度继续上升，当温度上升达50℃时，顶层发酵仓开始排气，温度继续上升，通过进风量、排气量共同调节，控制顶层发酵仓保温温度为62～72℃。
6.根据权利要求1所述的一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，混合物料置于中层发酵仓先经翻混，温度下降至45℃，随后，温度上升达50℃时，中层发酵仓开始供风，温度继续上升至55℃，开启排风机，并通过进风量、排气量共同调节，控制中层发酵仓温度为55～65℃。
7.根据权利要求1所述一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，步骤三中，混合物料置于底层发酵仓先经翻混，温度下降至35℃，随后，温度上升，达到40℃，底层发酵仓开始供风，温度继续上升至45～60℃，当温度达到50℃时，开启排风机，通过进风量、排气量共同调节，控制温度为50～60℃，70～76h后，温度逐渐下降至45℃，停止排风机，通过进风量的调节控制温度为45～50℃，20～26h后，发酵完成。
8.根据权利要求1～6所述一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，步骤三中所得发酵料无臭味，发酵料的含水率为50%～55%。
9.根据权利要求1所述一种城镇污泥生物干化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一污泥预处理
将污泥与调理剂在混合机内混合5min，获得混合物料;将混合物料卸料至输送机;所述污泥与混合物的质量比为100：(18～30);控制混合物料的自由空域>30%;
步骤二好氧发酵-生物干化
将步骤一所得混合物料采用输送机送至多层立式混翻发酵塔的塔顶，并卸料至顶层发酵仓，先在顶层发酵仓布料，布料深度为1.5～2.0m，并布料平整，盖上顶盖后温度升高，温度达40℃，启动顶层供风机供风，温度继续上升，当温度上升达50℃时，开启顶层排风机，温度继续上升，调节进风量，控制通风速率为0～0.40m3/min.m3，并调节排气量，控制温度在62～72℃保持稳定，发酵22～26h，停止顶层供风机供风，并向中层发酵仓卸料。
混合物料转移至中层发酵仓，此时停止顶层排风机，经过翻混，温度下降至45℃，随后，温度上升，达50℃时，启动中层供风机，温度继续上升至50～65℃，调节进风量，控制通风速率为0.1～0.35m3/min.m3，并调节排气量，控制温度在50～65℃保持稳定发酵2天后，停止中层供风机供风，并向底层发酵仓卸料。
混合物料转移至底层发酵仓，此时停止中层排风机，经过翻混，温度下降至35℃，随后温度上升至45℃，启动底层供风机，调节进风量，控制通风速率为0.03～0.1m3/min.m3，温度在50℃时，开启排风机，并通过进风量、排气量共同调节，控制温度为50～60℃，3天后，温度逐渐下降至45℃，停止排风机，通过进风量的调节控制温度为45～50℃，1天后，发酵完成，获得干化的发酵料，停止底层供风机，停止底层排风机将发酵料卸出底层发酵仓外，由输送机送至堆场。
说明书
一种城镇污泥生物干化的方法
技术领域
本发明涉及的是污泥处理技术领域，尤其涉及一种城镇污水处理厂活性污泥生物干化的方法。
背景技术
城镇污水处理厂活性污泥是指经污水处理工艺处理后的剩余污泥，污泥含水率高75%～99%(其中间隙水约占70%，毛细结合水约占20%，表面粘附水约占7%，内部水约占3%)，有机质含量高(我国29个城市污泥有机质平均含量为38.4%)，颗粒细0.02～0.2mm，密度小1002～1006kg·m-3，呈胶体结构，易腐烂。污泥主要是由残余的有机物质、无机性颗粒、细菌菌体以及胶体等物质组成的成分极其复杂的混合体，另外还含有一些其他有害物质。
传统的污泥干化，是将污泥堆置在室外的干化场，通过自然通风和重力作用对污泥进行干化。现在普遍采用外供能源在污泥干化设备内进行热能干化。还有采用堆肥化技术，将污泥与调理剂(如桔杆或谷壳等)进行混合，在条朵式发酵槽内采用间断供氧、翻堆技术，杀死虫卵，同时降低含水量为目的堆肥化制有机肥料的方法。上述污泥干化方法，一是室外干化场地占用大，二是能源干化需大量外部能源，堆肥化则所需时间较长达一个月以上。
发明的内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用好氧发酵生物干化城镇污泥的方法，该法利用污泥中微生物种群对污泥中有机物的降解产生热能，将污泥含水率由75%～80%降低到50～55%，所需时间短，操作控制简单。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种城镇污泥生物干化的方法，包括如下步骤：
步骤一污泥预处理
将污泥与调理剂混合均匀，获得混合物料;所述污泥与调理剂的质量比为100：(18～30);控制混合物料的自由空域>30%;
步骤二好氧发酵-生物干化
将步骤一所得混合物料依次置于多层立式混翻发酵塔的顶层发酵仓、中层发酵仓、底层发酵仓中，在温度、进风量、排气量的共同控制下进行好氧发酵，发酵完成后，即获得干化的发酵料，
所述顶层发酵仓的发酵保温温度为62～72℃，通风速率为0～0.40m3空气/min.m3发酵料，发酵时间为22～26h;
所述中层发酵仓的发酵保温温度为50～65℃，通风速率为0.1～0.35m3/min.m3，发酵时间为46～50h;
所述底层发酵仓的发酵保温温度为45～60℃，通风速率为0.03～0.2m3/min.m3，发酵时间为94～98h。
在本发明中，所述混合物的自由空域是指混合物中的气体体积占总体积的百分比。
优选的方案，步骤一中，所述调理剂为谷壳、桔杆、锯木屑中的至少一种。
优选的方案，步骤二中，所述多层立式混翻发酵塔，在发酵塔的塔体顶部设有布料门，塔体内部由上至下设置有两层可翻转的发酵床，将塔体内部分隔成三个发酵仓，塔体的底部设有受料斗。
进一步的优选，所述发酵床由若干块连接转轴的翻板组成，所述翻板之间拼成盛放污泥原料的发酵床，翻板翻转后将污泥物料翻混至下方的发酵床上，即混合物料在顶层发酵仓中发酵完成后，通过顶层发酵仓中发酵床的翻转即完成卸料，直接进入中层发酵仓，并在重力的作用下获得一次翻混，即混合物料在中层发酵仓中发酵完成后，通过中层发酵仓中发酵床的翻转即完成卸料，直接进入底层发酵仓，并在重力的作用下获得一次翻混。
进一步的优选，所述多层立室混翻发酵塔，每层均设有独立的供风设备及排风设备，一方面可以根据混合物料在各层发酵仓生物发酵的情况，精准的控制进风量，为好氧微生物，提供充足的氧气环境，另一方面通过协同排风，共同控制温度，以及有效而及时的排出水份。
本发明的技术方案中采用的多层立式混翻发酵塔参见(CN 205420210 U)公开的“一种多层立式混翻发酵塔”。
优选的方案，步骤二中，混合物料置于多层立式混翻发酵塔的顶层发酵仓中先进行布料，布料深度为1.5～2.0m，布料平整。
优选的方案，混合物料置于顶层发酵仓中，完成布料后，由于嗜温微生物的降解作用，温度逐步上升，温度达到40℃时，顶层发酵仓开始供风，此时，嗜热微生物取代嗜温微生物，温度快速上升，当温度上升达50℃时，顶层发酵仓开始排气，温度继续上升，通过进风量、排气量共同调节，控制顶层发酵仓保温温度为62～72℃。
在本发明中，混合物料置于顶层发酵仓的初始阶段，由于混合物料自由空域>30%，含有充足的空气，污泥中的糖和蛋白质逐渐被嗜温的真菌、放线菌和细菌降解，温度逐渐升高，此阶段的温度在25～40℃。温度继续上升，此阶段嗜温微生物逐渐死去，并最终被嗜热微生物所取代，在35～55℃之间，嗜热真菌数量达到最大值，温度继续升高，真菌生长被抑制，而耐热和嗜热的细菌和放线菌依然很活跃，此时，分解作用的速度很快，并不断加速，直到通过控制温度达到62～72℃后保持稳定。且在温度到达50℃，以及后续继续升温，和在62～72℃的保温过程中通过排气及时排出降解和蒸发水分以实现在顶层发酵仓的物料快速干化。
在本发明中，污泥干化无需引入其它热源，仅利用污泥中微生物种群对污泥中有机物的降解产生热能以实现污泥干化。
优选的方案，混合物料置于中层发酵仓先经翻混，温度下降至45℃，随后，温度上升达50℃时，中层发酵仓开始供风，温度继续上升达到55℃时开启排风机，并通过进风量、排气量共同调节，控制中层发酵仓温度为55～65℃。
优选的方案，混合物料置于底层发酵仓先经翻混，温度下降至35℃，随后，温度上升，达到40℃，底层发酵仓开始供风，温度继续上升至45～60℃，当温度达到50℃时，开启排风机，通过进风量、排气量共同调节，控制温度为50～60℃，70～76h后，由于微生物可降解的有机物减少，温度逐渐下降至45℃，停止排风机，通过进风量的调节控制温度为45～50℃，20～26h后，发酵完成。
在本发明中，步骤二中所得发酵料无臭味，发酵料的含水率为50%～55%。
在本发明中，所述发酵时间是指物料在发酵仓中的时间，包含了物料温度变化的过程时间和保温的时间。
优选的方案，一种城镇污泥生物干化的方法，包括如下步骤：
步骤一污泥预处理
将污泥与调理剂在混合机内混合5min，获得混合物料;将混合物料卸料至输送机;所述污泥与调理剂的质量比为100：(18～30);控制混合物料的自由空域>30%;
步骤二好氧发酵-生物干化
将步骤一所得混合物料采用输送机送至多层立式混翻发酵塔的塔顶，并卸料至顶层发酵仓，先在顶层发酵仓布料，布料深度为1.5～2.0m，并布料平整，盖上顶盖后温度升高，温度达40℃，启动顶层供风机供风，温度继续上升，当温度上升达50℃时，开启顶层排风机，温度继续上升，调节进风量，控制通风速率为0～0.40m3/min.m3，并调节排气量，控制温度在62～72℃保持稳定，停止顶层供风机供风，并向中层发酵仓卸料。
混合物料转移至中层发酵仓，此时停止顶层排风机，经过翻混，温度下降至45℃，随后，温度上升，达50℃时，启动中层供风机，温度继续上升至50～65℃，调节进风量，控制通风速率为0.1～0.35m3/min.m3，温度继续上升达到55℃时开启排风机，并通过进风量、排气量共同调节，控制温度在55～65℃保持稳定，发酵2天后，停止中层供风机供风，并向底层发酵仓卸料。
混合物料转移至底层发酵仓，此时停止中层排风机，经过翻混，温度下降至35℃，随后温度上升，至45℃时，启动底层供风机，温度继续上升至45～60℃，调节进风量，控制通风速率为0.03～0.2m3/min.m3，温度在50℃时，开启排风机，通过进风量、排气量共同调节，控制温度为50～60℃，3天后，温度下降至45～50℃，1天后，发酵完成，获得干化的发酵料，停止底层供风机，停止底层排风机将发酵料卸出底层发酵仓外，由输送机送至堆场。
本发明的有益效果：
本发明将含水率为75%～80%的污泥与调理剂按比例混合，控制混合物料的自由空域大于30%，发酵仓内混合料深度为1.5～2.0m，另外协同上、中、底层发酵过程中采用不同的时间、温度、进风量、排风量的精细过程控制，一方面为混合物料的微生物种群创造最佳的生存环境，使得微生物种群能持续降解有机物并产生热能，以实现对污泥的干化，另一方面，通过进风量、排风量的控制，进一步的加速了水分的排出。
本发明无需额外引入其他热源，仅利用污泥中微生物种群对污泥中有机物的降解产生热能，即能实现污泥的干化，有效的节约了能源，降低了成本，另外本发明将含水率75%～80%的污泥干化至含水率为50～55%，仅需7天，所需时间远小于现有技术所需的污泥干化时间，进一步的提高了污泥干化的效率，降低了污泥干化的成本。
本发明在实际应用过程中，采用多层立式混翻发酵塔进行污泥的生物干化，所需场地少，操作方使，卸料过程即可完成翻混，且连续化作业方便。