申请日2011.01.14
公开(公告)日2011.06.15
IPC分类号C02F11/16
摘要
本发明涉及一种城市生活脱水污泥生物干化处理方法，属于环境保护技术领域。将脱水污泥与破碎辅料混合后送入发酵仓中，从仓顶加入新鲜腐熟污泥，密闭发酵仓，进行发酵反应，将污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥混合后撒入发酵仓中，搅拌均匀后，从仓底部均匀通风曝气，同时从发酵仓顶部抽风，至堆体中心温度达到55-65℃;从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，以使发酵仓内堆体中心温度维持，保持3～6天，同时对堆体搅拌，再维持2～4天，至堆体水分下降，继续从发酵仓底部通风和顶部引风，并搅拌，至堆体水分小于40%后停止，并出料。本方法的脱水污泥为性质稳定、无害无臭的产品，可用于农林业及填埋场做肥料、覆盖用土等。
权利要求书
1.一种城市生活脱水污泥生物干化处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将含水率小于80%的脱水污泥与粒径小于3厘米的破碎辅料按1∶1～2的体积比进行均匀混合，得到第一混合料，使第二混合料的含水率为55%-65%，将第一混合料输送入发酵仓中，堆成高度为1.5～2米、长度和宽度与发酵仓相等的堆体，堆体顶部离发酵仓顶距离为10～20厘米，并从发酵仓的仓顶加入含水率小于20%的新鲜腐熟污泥，腐熟污泥与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体搅拌均匀后，密闭发酵仓，反应3～8小时;
(2)将污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥混合，得到第二混合料，其中污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥的质量比为1∶10，将第二混合料撒入发酵仓中，第二混合料与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体，搅拌均匀后，密封发酵仓，从发酵仓底部均匀通风曝气，同时从发酵仓顶部抽风，对堆体进行通风供氧，其中底部通风的风压为1.5～3千帕，通风频率每0.5～1小时，通风5～10分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每0.5～1小时，引风5～10分钟，当堆体与发酵仓顶空余处的湿度大于85%时，开启发酵仓顶部引风，对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，至堆体中心温度达到55-65℃;
(3)堆体中心温度上升至55-65℃后，从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，以使发酵仓内堆体中心温度维持在55～65℃，保持3～6天，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟;
(4)从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，通风风压为1.5～3千帕，通风频率每0.5～1小时通风5～10分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每0.5～1小时通风5～10分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，维持2～4天，至堆体水分降至45%以下;
(5)从发酵仓底部通风和顶部引风，通风风压为1.5～3千帕，通风频率每12小时通风30分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每12小时通风30分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，通风频率调整至每12小时通风30分钟，同时对堆体每天搅拌30～60分钟，持续时间10～20天，至堆体水分小于40%后停止，并出料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的破碎辅料为农业废弃物秸秆或火电废弃物粉煤灰。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的污泥专用发酵菌剂为由降解聚丙烯酰胺菌剂与堆肥发酵菌剂的混合物，降解聚丙烯酰胺菌剂与堆肥发酵菌剂的混合质量百分比为1∶1，其中的降解聚丙烯酰胺菌剂为好氧微球菌，堆肥发酵菌剂为高温芽孢杆菌、高温真菌和高温放线菌群以任何比例混合的混合物。
说明书
一种城市生活脱水污泥生物干化处理方法
技术领域
本发明涉及一种城市生活脱水污泥生物干化处理方法，属于环境保护技术领域。
背景技术
随着我国城市化迅速进展，以及国家对环境水污染治理的重视力度的逐年提高，我国近几年建设了一大批新污水处理厂，来满足城市化建设的需要。但随之而来的脱水污泥问题也逐渐引起了政府和公众的注意。由于我国之前对污泥问题的不够重视，污泥基本以填埋为主的处置方式已经对环境造成了严重的二次污染，污泥问题目前已经成为我国水务行业越来越头痛的烂尾工程。由于污泥富集了污水中绝大部分污染物，加之含水率高、黏度大、易产生恶臭，现在污泥已经成为各填埋场拒绝接受的填埋物体，随之而来的污泥乱倒现象也十分严重，所以污泥综合性处理已经提上水务规划的日程。
综合世界上12个发达国家对污泥处置方式，其中污泥土地利用占了绝大部分比例，达到45.3%，焚烧方式为10.5%，其他为填埋和排海方式。从这里可以看出，国外目前普遍倾向于污泥生物处理的方式。
由于污泥的复杂性，各种污泥处理方式均有自己独特的特点。而生物处理具有不可替代的无二次污染(大气、土地以及水环境)、减量化及无害化能力突出、节能环保等特点，所以越来越多的科研机构及企业加入了污泥生物处理研发的行列。但是生物处理一般具有土地占有率高、处理时间长、操作不方便等问题，而我国又有地少人多、资源人均占有率少、污泥产量高、处置不方便的国情。所以，如何解决生物处理的这些制约难点，如何让污泥生物处理能有效地与污水处理厂现有工艺结合起来，这些都是污泥生物处理在我国推广使用的关键。
目前我国污泥生物处理方面主要工艺为厌氧发酵和好氧发酵两种，厌氧方面对设施要求高，对发酵条件要求严格;好氧发酵虽然较易操作，但也存在升温过程缓慢，发酵时间过长、能效比不高，以及二次污染(臭气、渗滤液等)等问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种城市生活脱水污泥生物干化处理方法，对现有的污泥处理方法进行改进，将污泥的厌氧发酵与好氧发酵两种工艺结合在一起，让污泥厌氧发酵仅进行到水解阶段后，迅速进入到好氧发酵过程中。充分利用厌氧与好氧发酵菌群的优势，对污泥中各类有机质进行充分降解，并保证好氧升温阶段的快捷性。
本发明提出的城市生活脱水污泥生物干化处理方法，包括以下步骤：
(1)将含水率小于80%的脱水污泥与粒径小于3厘米的破碎辅料按1∶1～2的体积比进行均匀混合，得到第一混合料，使第二混合料的含水率为55%-65%，将第一混合料输送入发酵仓中，堆成高度为1.5～2米、长度和宽度与发酵仓相等的堆体，堆体顶部离发酵仓顶距离为10～20厘米，并从发酵仓的仓顶加入含水率小于20%的新鲜腐熟污泥，腐熟污泥与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体搅拌均匀后，密闭发酵仓，反应3～8小时;
(2)将污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥混合，得到第二混合料，其中污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥的质量比为1∶10，将第二混合料撒入发酵仓中，第二混合料与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体，搅拌均匀后，密封发酵仓，从发酵仓底部均匀通风曝气，同时从发酵仓顶部抽风，对堆体进行通风供氧，其中底部通风的风压为1.5～3千帕，通风频率每0.5～1小时，通风5～10分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每0.5～1小时，引风5～10分钟，当堆体与发酵仓顶空余处的湿度大于85%时，开启发酵仓顶部引风，对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，至堆体中心温度达到55-65℃;
(3)堆体中心温度上升至55-65℃后，从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，以使发酵仓内堆体中心温度维持在55～65℃，保持3～6天，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟;
(4)从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，通风风压为1.5～3千帕，通风频率每0.5～1小时通风5～10分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每0.5～1小时通风5～10分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，维持2～4天，至堆体水分降至45%以下;
(5)从发酵仓底部通风和顶部引风，通风风压为1.5～3千帕，通风频率每12小时通风30分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每12小时通风30分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，持续时间10～20天，至堆体水分小于40%后停止，并出料。
本发明提出的城市生活脱水污泥生物干化处理方法，其优点是：使用本发明方法处理含水率小于80%的脱水污泥，10天即可成为性质较为稳定、无害无臭的产品，20天即可成为腐熟度较好的农用产品。本发明方法中，采用了密闭仓系统，将翻堆搅拌与通风曝气均在一个仓内完成，有效防止了臭气臭液的外漏。并将厌氧发酵与好氧发酵结合在一起，控制厌氧发酵在水解阶段结束，立即进入好氧发酵阶段。为了增强发酵效果，每个阶段均加入一定量的发酵菌剂及腐熟污泥。好氧发酵阶段采用了时间-温度控制系统对堆体曝气进行控制，并结合了翻堆搅拌模式，最大限度的让堆体充分均匀的进行发酵。故本发明能效比高，且发酵周期短，堆体水分含量可在10天左右降低至45%以下。污泥熟化阶段，可根据污泥用处不同，不同时间段出料后继续处理。本发明方法既可以用于城镇污水污泥、下水道污泥、有机工业废水可生化污泥的处理，也可用于农用有机固体废弃物、食品加工业等有机固体废弃物的处理，处理产物可以用于农林业及填埋场做肥料、覆盖用土等。
具体实施方式
本发明提出的城市生活脱水污泥生物干化处理方法，包括以下步骤：
(1)将含水率小于80%的脱水污泥与粒径小于3厘米的破碎辅料按1∶1～2的体积比进行均匀混合，得到第一混合料，使第二混合料的含水率为55%-65%，将第一混合料输送入发酵仓中，堆成高度为1.5～2米、长度和宽度与发酵仓相等的堆体，堆体顶部离发酵仓顶距离为10～20厘米，并从发酵仓的仓顶加入含水率小于20%的新鲜腐熟污泥，腐熟污泥与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体搅拌均匀后，密闭发酵仓，反应3～8小时;
(2)将污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥混合，得到第二混合料，其中污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥的质量比为1∶10，将第二混合料撒入发酵仓中，第二混合料与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体，搅拌均匀后，密封发酵仓，从发酵仓底部均匀通风曝气，同时从发酵仓顶部引风，对堆体进行通风供氧，其中底部通风的风压为1.5～3千帕，通风频率每0.5～1小时，通风5～10分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每0.5～1小时，引风5～10分钟，当堆体与发酵仓顶空余处的湿度大于85%时，开启发酵仓顶部引风，对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，至堆体中心温度达到55-65℃;
(3)堆体中心温度上升至55-65℃后，从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，以使发酵仓内堆体中心温度维持在55～65℃，保持3～6天，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟;
(4)从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，通风风压为1.5～3千帕，通风频率每0.5～1小时通风5～10分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每0.5～1小时引风5～10分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，维持2～4天，至堆体水分降至45%以下;
(5)从发酵仓底部通风和顶部引风，通风风压为1.5～3千帕，通风频率每12小时通风30分钟，引风风压为0.5～1千帕，引风频率每12小时引风30分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌10～30分钟，搅拌机转速为5～30转/分钟，持续时间10～20天，至堆体水分小于40%后停止，并出料。
本发明方法中，所述的破碎辅料可以为农业废弃物秸秆或火电废弃物粉煤灰。
本发明方法中，所述的污泥专用发酵菌剂可以是由降解聚丙烯酰胺菌剂和堆肥发酵菌剂组成的混合物，降解聚丙烯酰胺菌剂与堆肥发酵菌剂的混合质量百分比为1∶1，其中的降解聚丙烯酰胺菌剂为好氧微球菌，堆肥发酵菌剂为高温芽孢杆菌、高温真菌和高温放线菌群以任何比例混合的混合物。本发明实施例中所用的降解聚丙烯酰胺菌剂与堆肥发酵菌剂，均由中国农业大学提供
本发明方法中，通过底部均匀通风曝气与顶部抽风相结合方式对堆体进行通风供氧。采用时间控制风机的形式进行通风曝气。抽风机则采用时间及空气湿度相结合的控制方式将堆体通风曝气产生的含水蒸气的废气抽出发酵仓。为防止堆体压实及曝气不均匀，每天需在仓内密闭翻堆两次以上，翻堆时产生的废气仍然由顶部抽出。当堆体温度达到55-65℃以上时，采用堆体中心温度控制风机通风曝气的方式对堆体进行保温，保温时间应符合国家要求的堆肥卫生标准。抽风机则采用温度及湿度相结合的控制方式将堆体通风曝气产生的含水蒸气的废气抽出发酵仓。每天需在仓内密闭翻堆两次以上，翻堆时产生的废气仍然由顶部抽出。保温阶段结束后，采用时间控制风机的形式进行通风曝气及抽风除湿。每天需在仓内密闭翻堆两次以上，翻堆时产生的废气仍然由顶部抽出。至堆体含水率降至45%以下时，污泥高温好氧发酵阶段结束。将时间控制风机进行通风曝气以及抽风除湿的频率降低，以保证堆体含水率大于30%达到10天以上，让堆体充分腐熟。为了使堆体整体发酵均匀，每天仍需翻堆一次以上。至整个堆体含水率降至20%以内，堆体颗粒呈褐色松散状，无臭味有腐殖质特殊气味时，污泥熟化阶段结束.
本发明方法将污泥厌氧发酵与好氧发酵在一个发酵仓内完成。发酵仓密闭，采用抽风除湿的方式排出废气，此方式可以有效防止发酵过程的臭气溢出现象。在污泥发酵过程中，可根据污泥产品用处不同，在高温好氧发酵过程结束后，在熟化阶段选择不同的时间段出料。
以下介绍本发明方法的实施例：
实施例一
(1)将3吨含水率为75%的脱水污泥与粒径小于3厘米的破碎秸秆按1∶1的体积比进行均匀混合，得到第一混合料，使第二混合料的含水率为60%，将第一混合料输送入发酵仓中，堆成高度为1.5米、长度和宽度与发酵仓相等的堆体，堆体顶部离发酵仓顶距离为20厘米，并从发酵仓的仓顶加入3公斤含水率小于20%的新鲜腐熟污泥，腐熟污泥与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体搅拌均匀后，密闭发酵仓，反应5小时;
(2)将污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥混合，得到第二混合料，其中污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥的质量比为1∶10，将3公斤第二混合料撒入发酵仓中，第二混合料与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体，搅拌均匀后，密封发酵仓，从发酵仓底部均匀通风曝气，同时从发酵仓顶部引风，对堆体进行通风供氧，其中底部通风的风压为2千帕，通风频率每0.5小时，通风5分钟，引风风压为0.5千帕，引风频率每0.5小时，引风5分钟，当堆体与发酵仓顶空余处的湿度大于85%时，开启发酵仓顶部引风，对堆体每隔12小时搅拌30分钟，搅拌机转速为20转/分钟，至堆体中心温度达到60℃;
(3)堆体中心温度上升至60℃后，从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，以使发酵仓内堆体中心温度维持在60℃，保持5天，同时对堆体每隔12小时搅拌30分钟，搅拌机转速为20转/分钟;
(4)从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，通风风压为2千帕，通风频率每0.5小时通风10分钟，引风风压为0.5千帕，引风频率每0.5小时引风10分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌30分钟，搅拌机转速为20转/分钟，维持3天，至堆体水分降至45%以下;
(5)从发酵仓底部通风和顶部引风，通风风压为2千帕，通风频率每12小时通风30分钟，引风风压为0.5千帕，引风频率每12小时引风30分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌30分钟，搅拌机转速为10转/分钟，持续时间10天，至堆体水分小于40%后停止，并出料。
实施例二
(1)将2吨含水率位80%的脱水污泥与粒径小于3厘米的火电废弃物粉煤灰按1∶2的体积比进行均匀混合，得到第一混合料，使第二混合料的含水率为65%，将第一混合料输送入发酵仓中，堆成高度为1.5米、长度和宽度与发酵仓相等的堆体，堆体顶部离发酵仓顶距离为20厘米，并从发酵仓的仓顶加入2公斤含水率小于20%的新鲜腐熟污泥，腐熟污泥与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体搅拌均匀后，密闭发酵仓，反应8小时;
(2)将污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥混合，得到第二混合料，其中污泥专用发酵菌剂与新鲜腐熟污泥的质量比为1∶10，将0.2公斤第二混合料撒入发酵仓中，第二混合料与第一混合料的质量比为1∶1000，翻动堆体，搅拌均匀后，密封发酵仓，从发酵仓底部均匀通风曝气，同时从发酵仓顶部抽风，对堆体进行通风供氧，其中底部通风的风压为2千帕，通风频率每0.5小时，通风10分钟，引风风压为0.5千帕，引风频率每0.5小时，引风10分钟，当堆体与发酵仓顶空余处的湿度大于85%时，开启发酵仓顶部引风，对堆体每隔12小时搅拌30分钟，搅拌机转速为15转/分钟，至堆体中心温度达到55℃;
(3)堆体中心温度上升至55℃后，从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，以使发酵仓内堆体中心温度维持在55℃，保持5天，同时对堆体每隔12小时搅拌30分钟，搅拌机转速为15转/分钟;
(4)从发酵仓底部通风和从发酵仓顶部引风，通风风压为2千帕，通风频率每0.5小时通风10分钟，引风风压为0.5千帕，引风频率每0.5小时引风10分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌30分钟，搅拌机转速为30转/分钟，维持3天，至堆体水分降至45%以下;
(5)从发酵仓底部通风和顶部引风，通风风压为2千帕，通风频率每12小时通风30分钟，引风风压为0.5千帕，引风频率每12小时通风30分钟，同时对堆体每隔12小时搅拌30分钟，搅拌机转速为15转/分钟，持续时间15天，至堆体水分小于40%后停止，并出料。