申请日2010.08.13
公开(公告)日2013.09.25
IPC分类号C02F11/12; C05F7/00; C05F17/00; C02F11/02
摘要
本发明公开了一种城市生活污泥的生物干燥方法，包括(1)将城市生活污泥与有机填充辅料按照1∶0.1-0.6的重量比例混合均匀;(2)向混合物中接入好氧性发酵菌剂，得到发酵物料;(3)将发酵物料堆置成长条状的发酵垛进行好氧发酵;(4)当发酵物料的温度升到38-42℃时，对发酵物料进行第一次翻料处理;当发酵物料的温度升到60℃～75℃时，进行第二次翻料处理;以后每隔8-24小时翻料处理一次;(5)当发酵物料的含水量降至30wt%以下，即得。本发明方法大大减少了有机填充辅料用量，只需要7-9天就将污泥的含水量降到30wt%以下，有害病菌和重金属含量符合国家标准要求，具有步骤简捷、耗时短、成本低等优点。
权利要求书
1.一种城市生活污泥的生物干燥方法，包括以下步骤：(1) 将城市生活污泥与有机填充辅料按照1∶0.1-0.6的重量比例混合均 匀，得到混合物;所述的有机填充辅料选自作物秸秆、木屑、谷 壳、杂草或家禽干粪便中的任意一种或一种以上按任意重量比例所 组成的混合物;(2)向混合物中接入好氧性发酵菌剂，得到发酵物 料;所述的好氧性发酵菌剂选自枯草芽孢杆菌，黑曲酶或酿酒酵母; (3)将发酵物料堆置成长条状的发酵垛进行好氧发酵;(4)当发酵 物料的温度升到40℃时，对发酵物料进行第一次翻料处理;当翻料 处理后的发酵物料的温度升到60℃-75℃时，进行第二次翻料处理; 以后每隔8-24小时翻料处理一次;所述的翻料处理是将发酵物料由 原位置整体依次垂直于发酵物料垛长方形的方向向左或向右位移， 将发酵物料上下里外颠倒的翻动，翻动过程中将物料搅拌、搅散; 在翻动中让发酵物料完全分散暴露在空气中达20-60秒钟;(5)当发 酵物料的含水量降至30wt%以下，即得。
2.按照权利要求1的生物干燥方法，其特征在于：步骤(1) 中将城市生活污泥与有机填充辅料按照1∶0.1-0.3重量比例混合均 匀，得到混合物。
3.按照权利要求1的生物干燥方法，其特征在于：步骤(3) 中的发酵垛高度控制在0.5-1.3米之间。
说明书
城市生活污泥的生物干燥方法
技术领域
本发明涉及一种污泥的干燥方法，尤其涉及城市生活污泥的生 物干燥方法，属于城市生活污泥的处理领域。
背景技术
随着城市规模的不断扩大及人口的急剧膨胀，城市生活污泥的 产生量也越来越大，如何妥善处理城市生活污泥已成为一个世界性 的难题。污水经过各种不同工艺处理后，所得到的污泥既含有大量 的氮、磷等养分，含有高达80%的水分，同时该污泥中含有多种重 金属元素，此外还含有致病菌、寄生虫卵等危害人类健康的因素。 如果这些污泥不经过处理直接填埋，不仅会造成疾病的传播，还会 对周围环境(包括地下水等)造成巨大的破坏。
利用生物干燥方法对城市污泥进行处理是目前处理城市污泥的 一条重要途径。城市生活污泥的生物干燥，除了实现其含水量小于 30%、尽可能小于20%以外，还必须使污泥充分腐熟分解，进一步清 除其中的各种有害物质，真正实现无害化处理或制成肥料，使之成 为作物的营养源而顺利回归大自然。
在采用生物干燥方法对城市污泥进行干燥处理时，常采用将污 泥与有机填充辅料混合在一起后再加入好氧发酵菌剂进行好氧发 酵，该方法主要存在以下几方面的问题，有待改进：1、生产成本过 高：需要向待处理的污泥中添加大量的有机辅料(目前的处理方法 需要添加的有机辅料的用量大多超过待处理的污泥的用量)，消耗大 量的资源，导致该方法处理成本过高;(2)发酵周期长：现有的好 氧发酵方法至少需要15天以上的发酵时间才能把城市污泥的含水量 及有害物质的含量降低到标准要求，这极大的影响了物料周转和转 化效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有的城市生活污泥的生物 干燥方法所存在的成本高、步骤繁琐、处理周期长等问题，提供一 种新的城市生活污泥的生物干燥方法，该方法具有步骤简捷、耗时 短、成本低等优点。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种城市生活污泥的生物干燥方法，包括以下步骤：(1)将城 市生活污泥与有机填充辅料按照1∶0.1-0.6的重量比例混合均匀，得 到混合物;(2)向混合物中接入好氧性发酵菌剂，得到发酵物料; (3)将发酵物料堆置成长条状的发酵垛进行好氧发酵;(4)经24- 48小时当发酵物料的温度升到38-42℃时，对发酵物料进行第一次翻 料处理;当翻料处理后的发酵物料的温度升到60℃-75℃时，进行第 二次翻料处理;以后每隔8-24小时翻料处理一次;(5)当发酵物料 的含水量降至30wt%以下，即得。
其中，步骤(1)中所述的有机填充辅料优选自作物秸秆、木 屑、谷壳、杂草或家禽干粪便中的任意一种或一种以上按任意重量 比例所组成的混合物。其中，所述的作物秸秆可以是麦秸秆或稻秸 秆等;所述的家禽干粪便可以是鸡、鸭或鹅干粪便;
步骤(1)中可以将城市生活污泥与有机填充辅料按照1∶0.1- 0.3重量比例混合均匀，得到混合物;
步骤(2)中所述的好氧性发酵菌剂可以枯草芽孢杆菌，黑曲 酶，酿酒酵母;这些好氧性发酵菌种都可从商业途径购买得到[中 国农业微生物菌种保藏管理中心购买得到(ACCC)或中国农工业微 生物菌种保藏管理中心购买得到(CICC)]。
本发明人通过大量的实验发现，当步骤(3)中的发酵垛高度 控制在0.5-1.3米之间的高度，相比于其它的高度，在相同的发酵条 件下(发酵时间、翻料次数)能最大限度的提高好氧发酵效率，使 发酵产物的含水率、重金属、有害病菌等降到最低。
本发明人还通过大量的试验发现，步骤(4)中在对发酵物料 进行好氧发酵时，当发酵物料的温度升到38-42℃时，尤其是当发酵 物料的温度升到40℃时，此时对发酵物料进行第一次翻料处理，相 比于在其它的温度进行翻料处理，能够有效提升发酵效率;随后， 当翻料处理后的发酵物料的温度升到60℃-75℃时，进行第二次翻料 处理;以后每隔8-24小时翻料处理一次，这些都能有效的提高发酵 效率，改善发酵产物的品质。
步骤(4)中所述的翻料方式优选为：将发酵物料由原位置整 体依次垂直于发酵物料垛长方形的方向向左或向右位移，将发酵物 料上下里外颠倒的翻动，翻动过程中将物料搅拌、搅散;更优选 的，在翻动中让发酵物料完全分散暴露在空气中达20～60秒钟，使 水蒸气充分蒸发扩散。
本发明生物发酵方法将污泥中的结合水分解为游离水，同时产 生发酵热将水分转变为水蒸气蒸发，水分蒸发后实现干燥。类似慢 火炒花生，将污泥慢火“炒干”。其“慢火”即发酵热，经生物发酵 干燥后的污泥，臭味得以消除、松散透气、得到了无害化处理，可 直接用作肥料或填埋而不会污染环境。
本发明的生物干燥污泥过程中，基本是零排放，对环境不造成 任何污染，适合在人口稠密的城市实施。生物干燥过程中除排放水 蒸气和少量二氧化碳气，不排放包括异味气体在内的其他任何污染 环境的有害物质。经生物干燥后的污泥。不再稀稠粘连，疏松透 气，略带酱香味，可直接掩埋、铺垫或用作种植用土。条件好的污 泥添加恰当的辅料处理后可直接当作肥料使用，变废为宝，化害为 益。
本发明方法基本不需要设备，操作工艺简单，占用场地不 大。经测算，干燥每吨污泥需占场地约18m2(按堆放9天计)。如 果每天干燥污泥1000吨，其干燥场地约30亩即可。本发明方法完 全不需要耗能烘干，不需要对污泥进行预成型处理和堆体构建，更 不需要密封发酵仓。在物料初始温度和堆场环境温度不低于15℃的 条件下，可遮风挡雨的普通水泥地坪上就可进行。
总之，本发明的污泥生物干燥方法相比于现有的污泥生物干 燥方法，所需要加入的有机填充辅料的用量有大幅度的减少，每吨 城市生活污泥只需要添加0.1-0.6吨的有机填充辅料，大大的降低 了生产成本，整个过程只需要7-9天就可将城市生活污泥的含水量 降低到30%以下，有害病菌和重金属的含量也完全符合国家标准要 求。整个干燥过程耗能低，耗时短，对环境不造成任何污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特 点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对 本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不 偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进 行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
一、试验材料
本实施例中所用到的“枯草芽孢杆菌菌种”购自中国工业微生 物菌种保藏管理中心(CICC)，其商品编号是：10163。采用通用的 液体深层发酵方法，种子培养基用营养肉汁培养基，发酵生产培养 基为豆粉、淀粉为主要原料的通用培养基。将培养基投放于发酵 罐，发酵容积为罐体体积的70%，121℃高压灭菌1.5小时，冷却至 37℃时，将种子罐中已培养好的种子接种于发酵罐中，接种量为发 酵体积的4%。通气发酵36小时，通风比为1∶1.2。菌体成芽孢率 为90%时，停止发酵，加入助滤济板框压滤，滤饼用沸腾干燥方式 干燥，所得菌粉芽孢含量为800-1000CFU/克，将菌粉用滑石粉配成 50亿CFU/克的产品用于污泥的好氧发酵。
实施例1
将含水率为75%的城市生活污泥运输至水平地面掺入有机填充 辅料搅拌均匀(处理时的气温为15-20℃)，得到混合物;其中，城 市生活污泥与有机填充辅料的重量比为1∶0.3(每一吨的城市生活 污泥中掺入300公斤的有机填充辅料)，有机填充辅料由秸秆、稻壳 粉和鸡粪按照任意的重量比例所组成，其水分含量小于25%;