申请日2007.08.30
公开(公告)日2008.03.19
IPC分类号C05F17/00; C05F7/00
摘要
本发明涉及一种利用高吸水性树脂改进污泥性能提高高含水率污泥堆肥化制备污泥有机肥的方法。城市污水处理厂排出的高含水量污泥，添加占污泥重量的1.0%～2.5%高吸水性树脂调理剂和3-10%的碳质调理剂，倒入专用发酵罐中，搅拌均匀后进行堆肥发酵。发酵期间控制发酵温度在35～65℃之间，并进行间隙性搅拌和通风，堆肥28-32天，即制备得污泥有机肥产品。经常规造粒后，可制备成供田间使用的有机颗粒肥。本发明首次引入高吸水性树脂作为污泥堆肥调理剂，所加入的高吸水性树脂实现了高含水率污泥好氧堆肥，促进了污泥堆肥进程。同时省去了传统污泥堆肥的干化处理，简化工艺，制备成本低，有机质和氮含量较高，具有十分良好的应用前景。
权利要求书
1.一种利用高含水率污泥制备污泥有机肥的方法，其特征是在高含水量 污泥中，添加高吸水性树脂调理剂和碳质调理剂，倒入专用发酵罐中，搅拌均 匀后进行堆肥发酵，发酵期间控制发酵温度在35～65℃之间，并进行间隙性搅 拌和通风，堆肥28～32天，即制备得污泥有机肥。
2.根据权利要求1所述的高含水率污泥制备污泥有机肥的方法，其特征是 本发明所述的污泥为城市污水处理厂的经初步脱水处理的污泥，其含水量在 75～95%之间。
3.根据权利要求1所述的高含水率污泥制备污泥有机肥的方法，其特征 是所述的高吸水性树脂调理剂是指聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾，其用量占污泥重 量的1.0%～2.5%。
4.根据权利要求1所述的高含水率污泥制备污泥有机肥的方法，其特征 是所述的碳质调理剂指木屑、锯末、竹丝、稻谷壳或甘蔗渣，其用量占污泥重 量的3～10%。
5.根据权利要求1所述的高含水率污泥制备污泥有机肥的方法，其特征 是所述的所述的间隙性搅拌是指：每隔24小时启动电动机一次进行搅拌，每次 搅拌10min。
6.根据权利要求1所述的高含水率污泥制备污泥有机肥的方法，其特征 是所述的所述的间隙性通风是指：每隔12小时启动鼓风机一次，每次鼓风 10min，流量在15～50L/min之间。
说明书
一种利用高含水率污泥制备污泥有机肥的方法
技术领域
本发明涉及一种污泥堆肥化技术，特别是涉及一种利用高吸水性树脂改进 污泥性能提高高含水率污泥堆肥化制备污泥有机肥的方法。
背景技术：
污泥(Sludge)是一种含水率高(液态污泥含水率可达99%)、呈黑色或黑褐 色的流体状物质，一般是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机 物组成的集合体。污泥主要来源于市政污泥(Civil sludge，也叫污水污泥 Sewage sludge，)、管网污泥、河湖淤泥、工业污泥，特别是市政污泥，随着城 市化迅速发展，城市污水处理系统的完善，市政污泥成为数量最大的一类污泥， 成为市政建设和城市污水处理系统得以正常运行的关键影响因素。污泥不仅含 水率高，易腐烂，有强烈臭味，还浓缩了污水中大部分的有机质、氮磷等营养 元素、重金属和盐类，以及少量的病原微生物和寄生虫卵等，如果没有通过合 理的处理处置，这些污染物将直接进入环境，影响市容、污染水体与土壤，甚 至危害人体健康。目前，污泥的处理处置已经成为环保界及市政管理极为关注 的焦点之一。
污泥堆肥化是依靠污泥中的细菌、放线菌、真菌等微生物在一定的人工条 件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过 程。污泥经过堆肥处理，体积一般可降低至原体积的50%～70%，大部分病原 菌和病毒被杀死。污泥经过堆肥后，制得的成品叫做堆肥(Compost)，它是一 类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为″腐殖土”，其性质 稳定，可作为土壤改良剂进行土地利用，实现污泥中碳源、氮磷等营养元素的 资源化利用。因此污泥堆肥化是实现污泥减量化、无害化、稳定化及资源化较 为有效的一种处理方法。
污泥堆肥化按原理可分为厌氧堆肥与好氧堆肥两种。好氧堆肥因有机物速 度快，降解较充分，堆肥周期短，环境条件较好等优点而广泛应用。目前好氧 堆肥工艺已经当对成熟，按照有无发酵装置可以将堆肥系统简单分为开放式系 统和反应器系统，前者又可分为自然通风条垛式系统、被动通风条垛系统、强 制通风静态垛系统堆肥工艺。
然而污泥堆肥化仍存在一定的问题有待有解决，主要包括：(1)污泥含水 率过高，污泥经脱水处理后含水率一般仍达82%，而污泥好氧堆肥过程合适的含 水率为50-65%，堆肥前污泥需经过干化、添加大量的调理剂等预处理，这给实 际工程应用带来困难，增加污泥堆肥的费用;(2)堆肥过程存在氮、磷等营养 成份的损失，特别是氮素，以N的挥发和滤液流失形式大量损失;(3)污泥中存 在一定的重金属污染，是制约污泥堆肥化土地利用的关键因素之一。
高吸水性树脂吸水倍率高、结构性能稳定，无毒无味，已大量作为土壤改 良剂、土壤保水剂进行土地利用。施用于土壤后，不仅具有抗旱保水保墒作用， 节约水资源，还能促进土壤团粒结构的形成，具有改良土壤结构，保肥、提高 肥料肥效、促进作物生长发育等功效，同时从高吸水性树脂结构来看，它有望 作为重金属离子的螯合剂。鉴于污泥堆肥化土地利用存在的污泥含水率高、重 金属含量高、肥效偏低等问题，提出采用高吸水性树脂作为污泥堆肥的添加辅 料，期望利用高吸水性树脂的特性解决污泥堆肥化过程中所存在的问题，一方 面，针对污泥含水率高不利堆肥的问题，利用高吸水性树脂的高吸水率，降低 污泥含水率，改良污泥结构，提高污泥空隙率，进而满足污泥好氧堆肥对氧的 需求，促进污泥堆肥进程;另一方面，针对污泥肥效低、堆肥过程中养分损失 的问题，利用高吸水性树脂的保肥性固定污泥中氮、磷、钾等养分，降低污泥 堆肥过程中肥效损失，提高污泥堆肥的肥效;此外，针对污泥中重金属含量和 形态分布的累积效应，利用高吸水性树脂中的羧基(-COOH)、羟基(-OH)等吸水 基团螯合吸附污泥中重金属，提高污泥中重金属稳定性，缓解污泥土地利用存 在的重金属污染问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在污泥中添加高吸水性树脂进行好氧堆肥，制 备土壤颗粒肥的方法，以实现高含水率污泥的好氧堆肥，提高污泥堆肥效益， 提高污泥堆肥产品肥效降低污泥堆肥产品重金属污染风险。
为实现本发明的目的采用的技术方案是：城市污水处理厂排出的高含水量 污泥，添加占污泥重量的1.0%～2.5%高吸水性树脂调理剂和3-10%的碳质调理 剂，倒入专用发酵罐中，搅拌均匀后进行堆肥发酵。发酵期间控制发酵温度在 35～65℃之间，并进行间隙性搅拌和通风，堆肥30天左右，即制备得污泥有机 肥产品。经常规造粒后，可制备成供田间使用的有机颗粒肥。
本发明所述的污泥为城市污水处理厂的经初步脱水处理的污泥，其含水量 在75～95%之间。
本发明所述的高吸水性树脂调理剂是指聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾等。
本发明所述的碳质调理剂指木屑、锯末、竹丝、稻谷壳或甘蔗渣等。
本发明所述的间隙性搅拌和通风是指：发酵期间每隔12小时启动鼓风机一 次，每次鼓风10min，流量在15～50L/min之间;每隔24小时启动电动机一次 进行搅拌，每次搅拌10min，28～32天左右堆肥结束，打开堆肥罐出料□，出 料装袋。
本发明所述的专用发酵罐是指包含有鼓风机和真空抽气机构成的进出空气 控制系统，电动机、连杆、搅拌风叶构成的搅拌系统，内罐体和外罐体叠套构 成的发酵罐体系统，石棉、温度感应器、加热器和控温电路构成的加热控温系 统构成，其中：鼓风机和真空抽气通过送风管路与装置相连;电动机位于装置 顶部，搅拌风叶位于发酵罐体内部，并通过连杆与电动机相连;石棉、温度感 应器、电炉丝位于内罐体和外罐体之间。
本发明首次引入高吸水性树脂作为污泥堆肥调理剂，所加入的高吸水性树 脂实现了高含水率污泥好氧堆肥，促进了污泥堆肥进程。所用高吸水性树脂干 燥、吸水性强，具有一定支撑能力和重金属吸附性能，可明显改善污泥特别是 高含水率污泥通风性能和孔隙结构，有效促进堆肥进程，且高吸水性树脂添加 量少，经济有效，本身性能稳定，功效持久，不会加重微生物有机质降解的负 担，具有一定的保水及改良堆肥产品、提高产品肥效等功效，是一种较为理想 的堆肥调理剂。同时使用高吸水性树脂后，省去了传统污泥堆肥的干化处理， 简化工艺，制备成本低，有机质和氮含量较高，肥效价值较高，具有十分良好 的应用前景。
采用本发明方法，以聚丙烯酸钠对镉离子和铜离子吸附能力作一比较，数 据显示均具有较强的吸附能力，且随着溶液中离子浓度的增加而增强，二者呈 一元线性关系;当铜离子浓度为0.005mol/L时，铜离子去除率达100%，当镉 离子浓度为0.007mol/L时，其去除率为96.10%;在污泥(镉含量5mg/kg)混合 聚丙烯酸钠的重金属淋洗实验中，当聚丙烯酸钠加入量低于2.4%时，随着聚 丙烯酸钠加入量的增大，各污泥柱淋洗液中的镉离子浓度变大，继续增加聚丙 烯酸钠加入量，淋洗液中镉的浓度开始下降。因此引入高吸水性树脂作为污泥 堆肥调理剂有望降低重金属污染风险。