申请日2014.01.10
公开(公告)日2014.04.30
IPC分类号C05F15/00; C05G5/00; C05F17/00
摘要
本发明公开了一种利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法，主要经过以下三个步骤进行：首先将污泥浓缩池中的污泥进行减量化，采用臭氧催化氧化的方法，减量化的污泥经过脱水进入亚临界水反应，然后出来的固体已经完成无害化处理，最后将改性过的凹凸棒粘土与无害化处理后的污泥、鸡粪、微生物有益菌剂混合发酵制成矿物生态有机肥。本发明绿色环保，实现了污泥的无害化与资源化处置，所得矿物有机肥可以明显改善土壤的结构性，使土壤的容重下降、孔隙增多、土壤的通气透水性变好，具有良好的控释效果，调节农作物均匀生长，从而提高农作物品质。
权利要求书
1.一种利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将臭氧催化氧化设备放置于污泥浓缩池外部，氧化时间为100-150分钟，使污泥中 臭氧投加量达到0.05～0.08gO3/gSS，从而实现污泥减量和消除部分重金属;
(2)从步骤(1)得到的污泥中投加絮凝剂进行压滤脱水，由于细胞破壁，大量细胞内 水被释放出来，实现污泥含水率达到40%～60%;
(3)将经步骤(2)压滤脱水得到的污泥加入到亚临界水反应釜内，进行亚临界水反应 步骤，得到含水率为10%～20%固态产物，同时消除污泥中的重金属，保留污泥中有机成 分，为初级肥料产品。
(4)将步骤(3)得到的初级肥料与微生物有益菌剂、改性凹凸棒粘土和鸡粪混合均匀， 制堆得到混合物进行发酵步骤;
(5)将经过步骤(4)发酵后的混合物采用挤压造粒、包装后得到矿物有机肥成品。
2.根据权利要求1所述的一种利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法，其特 征在于，步骤(2)所述絮凝剂是聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的一种利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法，其特 征在于，步骤(3)所述的亚临界水反应步骤的条件是：向所述亚临界水反应釜内加入氢氧 化钠调节污泥的pH至7.5～8.5，并通入蒸汽，调节温度至100～250℃，压力至1.0～4.0MPa， 反应时间为15～30min。
4.根据权利要求1所述的一种利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法，其特 征在于，步骤(3)所述初级肥料、改性凹凸棒粘土和鸡粪添加的重量比为6～8:9～12:2～ 3。
5.根据权利要求1所述的一种利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法，其特 征在于，步骤(4)所述发酵步骤的条件是，发酵温度为50～60℃，发酵时间5～7天，发 酵过程中当温度超过65℃时，进行自动机械翻堆。
说明书
一种利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法
技术领域
本发明属于污泥处理和农用肥料技术领域，具体涉及一种利用城市污水厂污泥制备矿 物有机肥的方法。
背景技术
随着我国城市化进程的迅速发展，城市污水处理厂的数量和规模快速增加，由于污水 处理厂多采用最普遍的活性污泥法，一般会产生占污水量体积0.3%～0.5%或约为污水量质 量的1%～2%的剩余污泥。目前，我国每年产生剩余污泥3000万吨左右，“十二五”后， 剩余污泥量还将逐年加倍。
城市污水处理厂剩余污泥所含成分复杂，富营养物质(有机营养物、钾、氮和磷等)、 生活污水、工业废水等含量丰富。还含有部分泥沙、纤维、动植物残体等固态、半固态、 液态絮状泥粒的废弃物。除此之外，微生物的存在所形成的群体及其吸附在该群体周围的 有机营养物、重金属元素、盐类化合物、寄生虫卵、致病菌等综合固体物质含量也很丰富。 此类物质含水量丰富、具有高度的腐败性质、腐臭味很浓。如将其任意排放，会使水体恶 化，有毒物质增加，威胁生态环境。如果污泥被直接利用到农业中，污泥中的铜、铝、镍、 铬、锌、汞等金属会污染土壤和农作物;微生物分解污泥中的有机物后会增加对大气环境 有害的物质含量，威胁空气质量。同时，难以降解的有毒物质(如致病菌、寄生虫、多氯 联苯、二恶英、放射性元素等)将威胁到生态环境和人类健康，后果不可估量。
目前污泥处理方式主要有焚烧、堆肥、填埋等。焚烧法的设备成本和运行费用高，短 期内也无法完全实现设备和工艺的改革，且在焚烧过程中可能对大气造成二次污染。堆肥 法更易引土壤和地下水污染等问题;现行的主要处置方式为垃圾填埋法。但是由于城市发 展迅速，地价不断上涨，填埋处理成本高昂，且作为垃圾填埋的污泥二次污染严重，不符 合我国可持续发展基本方针。近年来，世界各国污泥处理涌现了许多新技术，例如污泥热 化学液化处理使之转化为燃料油，低温热化学过程将污泥转化为燃料，利用污泥制砖、制 陶瓷等用作建筑材料等。但由于对资源化过程中污染物的迁移、转化规律缺乏系统和深入 研究，特别是在污泥高温资源化利用过程中对重金属固化除毒机理的研究不够，过高的安 全风险和低价值收益限制了这种资源化方法的发展。另一方面，污泥主要是由各种氨基酸 组成的菌体,主成份包括：总氮(1.6%～3.44%)、总磷(0.55%～1.98%)、钾(0.11%～ 0.79%)、氨基酸(35%～40%)、各种维生素和矿物质等，这些都是农作物生长所必须的肥 料成分，所以污泥是很好的肥料和土壤改良剂。因此，应大力开发剩余污泥处理新技术， 有效利用污泥，变废为宝，实现污泥处理与处置的“无害化”、“减量化”和“资源化”。
市场迫切的需要一种既不破坏环境、破坏土壤，又能够增产改善品质的化肥替代品。 有不少专利报道了关于有机肥的制作方法，例如：有机无机混配肥及制备方法(96120245.9)， 生物活性有机肥的生产方法(02133027.1)，农作物秸杆转化为液体燃料和有机肥料的方法 (01127346.1)，利用有机废弃物制造生物发酵活性有机肥料的生产方法及其装置 (03102255.3)等。但是这些方法都普遍存在重金属残留、有毒有害物质存在、发酵反应时 间较长、原料收集困难、缺乏营养元素等弊端。以凹凸棒粘土为原料制备肥料的专利有， 凹凸棒的成型制作方法(200810086721.3)，天然矿物肥料(201010554887.0)，主要是利用 凹凸棒粘土、鸡粪和菌种混合发酵而成，但是大量鸡粪收集将带来很大的麻烦，也会增加 制作肥料的成本。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了提供一种利用城市污水厂剩余污泥生产出高价值矿物 有机肥的方法，从污泥处理的源头开始，通过一系列污泥处理处置技术，生产出经济、环 保而且具有高价值的资源化产品。
技术方案：一种利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法，步骤如下：
(1)将臭氧催化氧化设备放置于污泥浓缩池外部，氧化时间为100-150分钟，使污泥中 臭氧投加量达到0.05～0.08gO3/gSS，从而实现污泥约50%的减量和消除部分重金属;
(2)从步骤(1)得到的污泥中投加絮凝剂进行压滤脱水，由于细胞破壁，大量细胞内 水被释放出来，实现污泥含水率达到40%～60%;
(3)将经步骤(2)压滤脱水得到的污泥加入到亚临界水反应釜内，进行亚临界水反应 步骤，得到含水率为10%～20%固态产物，为初级肥料产品。
(4)将步骤(3)得到的初级肥料与微生物有益菌剂、改性凹凸棒粘土和鸡粪混合均匀， 制堆得到混合物进行发酵步骤;
(5)将经过步骤(4)发酵后的混合物采用挤压造粒、包装后得到矿物有机肥成品。
优选地，步骤(2)所述絮凝剂是聚丙烯酰胺。
优选地，步骤(3)所述的亚临界水反应步骤的条件是：向所述亚临界水反应釜内加入 氢氧化钠调节污泥的pH至7.5～8.5，并通入蒸汽，调节温度至100～250℃，压力至1.0～ 4.0MPa，反应时间为15～30min。
优选地，步骤(3)所述初级肥料、改性凹凸棒粘土和鸡粪添加的重量比为6～8:9～12:2～ 3，微生物有益菌剂添加少量，占总体混合物重量的0.5～1%。
优选地，步骤(4)所述发酵步骤的条件是，发酵温度为50～60℃，发酵时间5～7天， 发酵过程中当温度超过65℃时，进行自动机械翻堆。
本发明所述的利用城市污水厂剩余污泥制备矿物有机肥的方法，主要经过以下三个步 骤进行：首先将污泥浓缩池中的污泥进行减量化，采用臭氧催化氧化的方法，减量化的污 泥经过脱水进入亚临界水反应，然后出来的固体已经完成无害化处理，最后将改性过的凹 凸棒粘土与无害化处理后的污泥、鸡粪、微生物有益菌剂混合发酵制成矿物生态有机肥。