申请日2009.08.03
公开(公告)日2010.01.06
IPC分类号C05F17/02; C05F17/00
摘要
污泥好氧机械堆肥方法及动态滚筒堆肥装置，为解决目前存在的堆肥条件不好控制，不易于自动化连续操作，堆肥时间较长，有严重的二次污染等问题而设计的，本发明经堆料前处理和动态好氧机械堆肥处理两大步骤及自制堆肥用复合调理剂与原始污泥按给定重量百分比及含水率要求进行混合、粉碎;再利用自制的专用动态滚筒堆肥装置进行翻堆、通风以及渗滤液收集和循环利用，堆肥发酵7-8天即可。在堆肥过程中装置内堆料无粘结或成块等现象，成功将发酵仓内堆体温度迅速升至55℃并能维持在3天以上，C/N值从9.57升至11.49。可见本发明完全达到了污泥堆肥要求。特点及有益效果：堆肥周期短，质量好，不产生二次污染;易于实现自动化连续操作，能耗低，降低了堆肥成本。这对实现城市污泥无害化、资源化起到了极大的推动作用。
权利要求书
1、污泥好氧机械堆肥方法，是按照下述步骤实现的：
堆料前处理
1)堆肥用复合调理剂的制备
取占堆料总重量百分比为1%-2%的秸秆、重量百分比3%-5%的晒干污泥 和重量百分比占6%-8%的堆肥成品;堆肥前，按上述比例将秸秆、晒干污泥和 堆肥成品平铺于户外晾晒;晾晒后，秸秆含水率为0.5%，晒干污泥含水率为 4.3%，堆肥成品含水率为28%;再进行粉碎、混合制得堆肥用复合调理剂待用;
2)堆料准备
取占堆料总重量百分比为85%-90%的原始污泥，其含水率约为80%，再将 原始污泥和堆肥用复合调理剂混合，搅拌至颗粒均匀且粒径≤10mm待用;
动态好氧机械堆肥处理
利用动态滚筒堆肥装置进行动态好氧机械堆肥的实现步骤：
1)填充堆料
将经过堆料前处理的堆肥原料，按发酵仓容量的70%通过进料口均匀填充 至发酵仓，在填料的同时打开气泵通风;
2)翻堆
每次通气前转动滚筒一次，并使每次翻堆后发酵仓顶部和底部位置转换 180°;翻堆周期4s/r，3.5r/次，1次/h;
3)通风
采用间歇式强制通风方式，翻堆后即开始通风，通风周期为1h，每周期 通风15min停45min，通风量0.08-0.10m3/min;
4)渗滤液收集和循环喷淋
通过发酵仓和仓壁导流槽随时导出渗滤液至积液储罐，当渗滤液收集至 设定量时可开启压缩泵，并通过搅拌叶片轴心管的喷淋孔喷淋回发酵仓，以 实现渗滤液的回收;
按照翻堆、通风步骤中对时间周期的要求重复进行，动态好氧机械堆肥 的发酵周期为7-8天。
2、根据权利要求1所述的污泥好氧机械堆肥方法，其特征在于：
所述堆料前处理是按照下述步骤实现的：
1)堆肥用复合调理剂的制备
取占堆料总重量百分比为1%的秸秆、重量百分比4%的晒干污泥和重量 百分比占7%的堆肥成品;堆肥前，按上述比例将秸秆、晒干污泥和堆肥成品 平铺于户外晾晒;晾晒后，秸秆含水率为0.5%，晒干污泥含水率为4.3%，堆 肥成品含水率为28%;再进行粉碎、混合制得堆肥用复合调理剂待用;
2)堆料准备
取占堆料总重量百分比为88%的原始污泥，其含水率约为80.5%，再将原 始污泥和堆肥用复合调理剂混合，搅拌至颗粒均匀且粒径≤10mm待用。
3、根据权利要求1所述的污泥好氧机械堆肥方法中使用的动态滚筒堆肥 装置，它主要由发酵仓(1)，搅拌器、进料口和出料口以及通风系统组成， 其特征在于：所述发酵仓(1)为卧式倾斜滚筒，其轴向与支架(6)水平面 呈10°夹角;其筒壁为双层，双层间为保温板夹层(13);在滚筒高端一侧装 有滚筒双向驱动装置(5);所述通风系统主要由两通风管(8)、排风口(10)、 外管路和空气压缩泵(11)组成，两通风管(8)轴对称固定在发酵仓(4) 低端的侧壁上;两根通风管在朝向搅拌器轴心方向一侧设有一排透气孔(9)， 其中一根为进气管，穿过滚筒内壁开孔通过软管连接于仓外的空气压缩泵 (11);另一根为排气管，穿过滚筒内壁开孔通过软管直接与仓外相通;该装 置还包括渗滤液收集循环喷淋系统，所述渗滤液收集循环喷淋系统主要由两 导流槽(7)、外管路、积液储罐(12)、压缩泵和喷淋管(2)组成;所述两 导流槽(7)凹进发酵仓壁夹层内，并与搅拌器轴向平行对称，槽的截面为等 腰三角形，并分别与置于其中的两通风管相互平行、位置相应，在相应的通 风管与导流槽之间留有间距;其中一条导流槽(7)通过发酵仓低端侧壁，经 软管连接于仓外的渗滤液储罐(12)，另一条导流槽(7)经侧壁与温度计连 接;所述积液储罐(12)内设有压缩泵，通过软管连接到搅拌器轴心处的空 心喷淋管(2)上;所述空心喷淋管(2)上设有一组透气孔(3)。
4、根据权利要求3所述的污泥好氧机械堆肥方法中使用的动态滚筒堆肥 装置，其特征在于：所述搅拌器采用空心喷淋管(2)作为空心轴，在空心轴 上等距离分布着扇形不锈钢叶片组，每组3个叶片，在相邻两叶片之间互成 120°角排列，每片叶片与空心轴成60°角固定，相邻叶片组之间指向均差 60°角。
5、根据权利要求3所述的污泥好氧机械堆肥方法中使用的动态滚筒堆肥 装置，其特征在于：所述双向驱动装置(5)为置于滚筒高端一侧的摇动手柄。
6、根据权利要求3所述的污泥好氧机械堆肥方法中使用的动态滚筒堆肥 装置，其特征在于：所述双向驱动装置(5)为置于滚筒高端一侧的双向驱动 电机。
7、根据权利要求3所述的污泥好氧机械堆肥方法中使用的动态滚筒堆肥 装置，其特征在于：所述双向驱动电机上装有时间继电器。
8、根据权利要求3所述的污泥好氧机械堆肥方法中使用的动态滚筒堆肥 装置，其特征在于：所述滚筒高端一侧设有观察窗(14)。
9、根据权利要求3所述的污泥好氧机械堆肥方法中使用的动态滚筒堆肥 装置，其特征在于：所述渗滤液储罐(12)上装有液位传感器。
说明书
污泥好氧机械堆肥方法及动态滚筒堆肥装置
技术领域
本发明涉及一种堆肥方法及装置，尤其涉及一种污泥快速好氧机械堆肥 方法和动态滚筒堆肥装置。本发明以城市污水处理过程中所产生的污泥为主 要原料，并通过动态滚筒堆肥装置制备有机肥。属于环保应用技术领域。
背景技术
近年来随着我国经济和城市化发展进程的加快，公众对环境质量要求的 日渐提高，使我国城市污水处理程度和处理规模与日俱增。在城市污水处理 过程中，一般会产生占污水体积0.02%的城市污泥，因此作为污水处理产物的 城市污泥量也势必迅速增加。目前全世界污水处理厂年产干污泥量已超过1 亿t，预计未来十年内，我国每年将产生干污泥540万吨(含水率为80%污泥 约2700万吨)。一方面，污泥的任意堆放占用大量土地，并可能造成二次污 染;另一方面，污泥中的许多有益成分不善加利用又造成资源浪费。因此， 如何将产量大、成分复杂的污泥合理处置利用以避免二次污染并创造经济价 值便成为今后我国创建节约型社会、实现可持续发展进程中一个前景广阔的 发展方向。
由于污泥中含有大量的有机质，且氮、磷等养分含量也很丰富，所以污 泥通过微生物发酵使之成为可被植物利用的养料已成为污泥处理处置方法中 一条非常具有前景的选择。传统的堆肥是采用作物的剩余物如秸秆、稻壳和 动物排泄物混合堆肥以做田地肥料的做法，但是这种堆肥方法有周期长，产 品肥效不理想，有恶臭等缺点。现代的堆肥化过程就是从这种传统的堆肥方 式发展而来的，最早的用于混合固体原料的堆肥方法是由印度的爱德华·霍 华德在1925年提出的，通常也把这种方法称为班加罗法(Bangalore Process)。1931年，荷兰VAW公司对班加罗法进行了改进，主要是在搅拌方 法上采用起重抓斗车翻堆。几乎在同一时间，德国的Schweinfurt和瑞士的 Biel采用了固定式固定床方法堆肥且都取得较显著效果。20世纪30年代， 开始采用机械连续生产，在丹麦出现了Drano(丹诺)堆肥装置。1949年美国 发明了弗兰泽法。德国Southern Water公司自1978年开始研究稻草、秸秆、 垃圾与污泥混合堆肥。八十年代，堆肥处理研究很活跃，有许多混合堆肥研 究，并将堆肥成品用于农业和林业。美国M.S.Finstein等人研究了污泥堆肥 过程中温度与热量的相互关系、通风情况、控制过程及其评价和监测堆肥过 程的方法。日本的H.kubota等对堆肥工艺进行了系统研究，并提出了腐熟度 的判别标准，V.Mckinley等对堆肥微生物进行了研究。九十年代初，德国Sever 公司、Brackett Polson公司和Southern Water的Horsham污水处理厂为降 低堆肥成本进行了纯污泥堆肥，1994年取得了满意效果。目前，国外污泥堆 肥研究已较广泛，并有工程实际应用，一些国家还实现了商品化生产。根据 1996年统计，美国大约有100座污泥堆肥厂运行;在欧洲约有50座堆肥厂， 每年生产20万吨堆肥产品。我国在垃圾堆肥技术方面，八十年代同济大学等 单位进行了较为深入的研究;近些年来，在天津、上海、无锡、北京等地建 立了规模不等的城市垃圾堆肥厂。目前，我国垃圾堆肥技术的应用正在由静 态发酵向高温快速动态发酵转变。
现今国内外污泥好氧堆肥技术的发展方向和重点都是在反应器连续化堆 肥方式上。其他堆肥方式，如条垛式翻堆堆肥方式已经被欧美国家在上个世 纪70年代所放弃，原因是堆肥条件不好控制，堆肥时间较长，对大型污水处 理厂来说需要大量的空余土地，产生渗滤液，有严重的二次污染问题，不能 实现自动化操作，操作人员需与污泥接触。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的堆肥条件不好控制，堆肥时间较长，有 二次污染问题以及不易于实现自动化连续化操作等不足，提供一种快速污泥 好氧机械堆肥方法及动态滚筒堆肥装置，该堆肥方法是通过下述步骤实现的：
堆料前处理
1)堆肥用复合调理剂的制备
取占堆料总重量百分比为1%-2%的秸秆、重量百分比3%-5%的晒干污泥 和重量百分比占6%-8%的堆肥成品;堆肥前，按上述比例将秸秆、晒干污泥和 堆肥成品平铺于户外晾晒;晾晒后，秸秆含水率约为0.5%，晒干污泥含水率 约为4.3%，堆肥成品含水率约为28%;再进行粉碎、混合制得堆肥用复合调 理剂待用;
堆料准备
取占堆料总重量百分比为85%-90%的原始污泥，其含水率约为80%，再将 原始污泥和堆肥用复合调理剂混合，搅拌至颗粒均匀且粒径≤10mm待用;
动态好氧机械堆肥处理
利用动态滚筒堆肥装置进行动态好氧机械堆肥的实现步骤：
1)填充堆料
将经过堆料前处理的堆肥原料，按发酵仓容量的70%通过进料口均匀填充 至发酵仓，在填料的同时打开空气泵通风;
2)翻堆
每次通气前转动滚筒一次，并使每次翻堆后发酵仓顶部和底部位置转换 180°;翻堆周期4s/r，3.5r/次，1次/h;
3)通风
采用间歇式强制通风方式，翻堆后即开始通风，通风周期为1h，每周期 通风15min停45min，通风量0.08-0.10m3/min;
4)渗滤液收集和循环喷淋
通过发酵仓和仓壁导流槽随时导出渗滤液至积液储罐，当渗滤液收集至 设定量时可开启压缩泵，并通过搅拌叶片轴心管的喷淋孔喷淋回发酵仓，以 实现渗滤液的回收;
按照翻堆、通风步骤中对时间周期的要求重复进行，动态好氧机械堆肥 的发酵周期为7-8天。
污泥好氧机械堆肥方法中使用的动态滚筒堆肥装置主要由发酵仓，搅拌 器、进料口和出料口以及通风系统组成，所述发酵仓为卧式倾斜滚筒，其轴 向与支架水平面呈10°夹角;其筒壁为双层，双层间为保温板夹层;在滚筒 高端一侧装有滚筒双向驱动装置;所述通风系统主要由两通风管、排风口、 外管路和空气压缩泵组成，两通风管轴对称固定在发酵仓低端的侧壁上;两 根通风管在朝向搅拌器轴心方向一侧设有一排透气孔，其中一根为进气管， 穿过滚筒内壁开孔通过软管连接于仓外的空气压缩泵;另一根为排气管，穿 过滚筒内壁开孔通过软管直接与仓外相通;该装置还包括渗滤液收集循环喷 淋系统，所述渗滤液收集循环喷淋系统主要由两导流槽、外管路、积液储罐、 压缩泵和喷淋管组成;所述两导流槽凹进发酵仓壁夹层内，并与搅拌器轴向 平行对称，槽的截面为等腰三角形，并分别与置于其中的两通风管相互平行、 位置相应，在相应的通风管与导流槽之间留有间距;其中一条导流槽通过发 酵仓低端侧壁，经软管连接于仓外的渗滤液储罐，另一条导流槽经侧壁与温 度计连接;所述积液储罐内设有压缩泵，通过软管连接到搅拌器轴心处的空 心喷淋管上;所述空心喷淋管上设有一组透气孔。
本发明的特点及有益效果：采用自制的低成本复合调理剂、独特的滚筒 叶片搅拌发酵仓、小功率间歇通风系统以及渗滤液自动回收和循环喷淋设计， 开发了一种能够实现堆体内快速升温，成本低廉，显著降低能耗的污泥好氧 机械堆肥方法及动态滚筒堆肥装置。
不仅解决了以往堆肥周期较长、堆肥物料易粘结成块影响堆肥质量、产 生渗滤液有氮流失和二次污染、需要大量的空余土地、以及不能实现连续自 动化操作等问题，还显著降低了能耗，降低堆肥的成本，对实现城市污泥无 害化、资源化起到了极大的推动作用。