申请日2007.03.05
公开(公告)日2007.09.19
IPC分类号C05F7/00; C02F11/12; C02F11/00; C05F11/02
摘要
本发明公开了属于固体废物处理、处置技术领域的一种利用有机污泥生产液态有机肥的方法。包括如下步骤：超声和氢氧化钠联合处理含水率98%的剩余污泥，使有机物大量溶出，离心分离后得到浓缩污泥和上清液，前者中和后按常规方法调理脱水，后者中和后依次经砂滤、二级超滤处理，得到含腐殖酸等大分子有机物的浓缩液和含低分子有机物的滤过液，滤过液进入污水处理厂前端处理。处理后脱水泥饼含水率为70%～80%，有机质含量比处理前减少30～50%;超滤得到的浓缩液以腐殖酸等大分子有机物为主，重金属含量低，病原菌被灭活，符合“绿色食品肥料使用准则”，可作为有机液体肥。本发明适用于剩余污泥、消化污泥等有机质含量较高的污泥。
权利要求书
1.一种利用有机污泥制作液态有机肥的方法，其特征在于，将超声破解污泥 和氢氧化钠破解污泥结合，协同促进污泥有机质溶出，离心分离后得到浓缩污泥 和上清液，依次经砂滤、二级超滤处理，得到含腐殖酸等大分子有机物的浓缩液 和含低分子有机物的滤过液，滤过液进入污水处理厂前端处理，具体包括如下步 骤：
(1)在有机污泥加入氢氧化钠搅拌，然后进行超声处理，利用超声和氢氧 化钠的协同破解作用使污泥解体，有机质大量溶出，降低污泥中悬浮固体含量;
(2)处理后污泥采用离心浓缩机进行分离，获得浓缩污泥和含有大量有机 物的上清液;
(3)浓缩污泥经用酸中和、稀释后采用常规污泥脱水工艺脱水;
(4)上清液再经酸中和、砂滤后，通过二级超滤分离工艺，提取上清液中 的腐殖酸等大分子有机物制肥，透过液进入污水处理厂处理。
2.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于： 所述步骤1破解有机污泥的含水率为98%，所用氢氧化钠浓度保持在1.2～2.0 kg/m3，搅拌30分钟后用超声处理，超声频率20～40kHz，声能密度0.1～0.2W/ cm3，处理时间5～10分钟。
3.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于： 所述步骤2所采用离心机进行分离的分离因数为1000～3000转/分，在环境温度 下处理时间5～10分钟，污泥中的大部分悬浮固体物质形成浓缩污泥，而大部分 的有机质进入上清液，上清液腐殖酸浓度可以达到2000～4000mg/L。
4.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于： 所述步骤3是将步骤2得到的浓缩污泥用硫酸或其它废酸进行中和后，采用常规 的1.6g/L的FeCl3调理，真空过滤脱水，操作压力为0.3MPa，获得含水率70～ 80%的泥饼，有机质相对于原始污泥减少50%。
5.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于： 所述步骤4是将步骤2得到的上清液加入到超滤系统中，离心后的上清液用硫酸 中和至pH=7，经砂滤去除细小颗粒后通过两级超滤处理，操作压力0.3MPa， 截留相对分子量1000，浓缩倍数为10～20倍;在超滤系统中，上清液中腐殖酸 等大分子有机物被分离、浓缩，腐殖酸最终含量在4～8wt%。
6.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于： 所述污泥包括剩余活性污泥及其浓缩污泥、消化污泥等有机质含量较高的污泥。
7.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于： 所述酸中和步骤放在离心分离步骤之后，防止重金属进入浓缩液。
8.根据权利要求1所述的利用有机污泥生产液态有机肥的方法，其特征在于： 所述利用有机污泥生产液态有机肥的具体工艺为：
向含水率为98%，有机质含量为78%，pH为6.86污水处理厂产生的剩余浓缩 污泥中投加氢氧化钠，使其浓度达到1.2kg/m3，搅拌30分钟，然后用声能密度 为0.1W/cm3、20kHz的超声处理10分钟，处理后的污泥进入离心机，在分离因 数1000的条件下分离，获得含水率92%的浓缩污泥和上清液，所述上清液化学需 氧量(COD)为11864mg/L，腐殖酸含量为2136mg/L，再用硫酸中和至pH=7， 经砂滤去除细小颗粒后通过两级超滤处理，截留相对分子量1000，浓缩倍数20 倍，操作压力为0.3MPa;所述浓缩污泥用硫酸中和至pH=7，并稀释至含水率 96%，然后采用1.6g/L的FeCl3调理，采用真空过滤脱水，获得含水率78%的泥 饼。
说明书
利用有机污泥生产液态有机肥的方法
技术领域
本发明属于固体废物处理、处置技术领域，具体涉及一种剩余污泥制取液态 有机肥的资源化方法。
背景技术
我国大多数城市生活污水采用活性污泥法进行处理，每年产生大量的剩余污 泥，按2006年生活污水排放量300亿吨，处理率40%，污泥(含水率99%)产生 量为污水处理量的1%计，则产生剩余污泥约1.2亿吨。随着我国城市生活污水排 放量的增加和处理率的提高，剩余污泥产生量将不断增长。污泥中含有的大量有 机质如不妥善处理会对生态环境造成污染，如果将其提取出来作为肥料加以利 用，既可以避免污泥的危害，又可以实现污泥的资源化利用。
有机污泥中有机质含量一般占干固体的60%以上，有机质又以高分子有机物 为主，包括蛋白质(约46-52%)、腐殖酸(约18-23%)、多糖(约7%)、核酸和脂 肪等，这些有机物尤其是腐殖酸可以作为植物生长的肥料。目前利用污泥中有机 物制肥的工艺主要是污泥好氧堆肥，但由于污泥堆肥是将脱水泥饼与其它辅料掺 混后鼓风通氧，产品中有效成分较低，污泥中的重金属也会残留在产品中，而且 处理过程中需要及时翻堆、鼓风，能耗较大，同时会堆置过程中会产生大量臭气 需要妥善处理。由于堆肥产品品质较低，市场销路也存在一定问题。如果能利用 污泥破解的方法将污泥中的大分子有机物单独从污泥中分离出来，就可以避免堆 肥的上述问题，获得高质量的液态肥料。
破解污泥的方法目前包括机械处理、热处理、酸碱处理、化学氧化和生物处 理等方法，在这些方法中，超声和氢氧化钠处理具有操作简单，破解效率高的特 点，而且两者结合具有协同效应，可以大幅提高破解效率。研究表明，用1.2g/L 氢氧化钠处理含水率99%的污泥24小时后，污泥中有机质溶出率为36.3%，如同 样浓度氢氧化钠和超声超声(20kHz，0.12W/cm3)同时作用10分钟，有机质溶出 率达到77.9%。超声处理主要利用空化效应产生的机械冲击力，而氢氧化钠处理 主要利用OH-对微生物胞外多聚物、细胞膜中部分有机物的水解或破坏作用，但 对蛋白质、多糖、DNA的水解程度有限，而氢氧化钠和腐殖酸生成腐殖酸钠盐， 因此超声和氢氧化钠联合处理还可以减少大分子有机物的降解，这有利于采用超 滤方式分离这些大分子有机物，而热处理、化学氧化和生物处理都会使大分子有 机物降解为小分子有机物，不利于提取制作有机肥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用有机污泥制作液态有机肥的方法，其特征在 于，将超声破解污泥和氢氧化钠破解污泥结合，协同促进污泥有机质溶出，采用 超滤实现大分子有机物的分离浓缩，不仅可以实现污泥的减量，还可以获得高质 量的液态肥料。具体包括如下步骤：
(1)在有机污泥加入氢氧化钠搅拌，然后进行超声处理，利用超声和氢氧 化钠的协同破解作用使污泥解体，有机质大量溶出，降低污泥中悬浮固体含量;
(2)处理后污泥采用离心浓缩机进行分离，获得浓缩污泥和含有大量有机 物的上清液;
(3)浓缩污泥经用酸中和、稀释后采用常规污泥脱水工艺脱水;
(4)上清液再经酸中和、砂滤后，通过二级超滤分离工艺，提取上清液中 的腐殖酸等大分子有机物制肥，透过液进入污水处理厂处理。
所述步骤1是用超声和氢氧化钠破解有机污泥，污泥含水率98%左右，氢氧 化钠浓度保持在1.2～2.0kg/m3，搅拌30分钟后用超声处理，超声频率20～ 40kHz，声能密度0.1～0.2W/cm3，处理时间5～10分钟。通过超声和氢氧化钠 破解，促使污泥中的有机质大量溶出。
所述步骤2是将处理后的污泥采用离心机进行分离，分离因数为1000～3000 转/分，在环境温度下处理时间5～10分钟，污泥中的大部分悬浮固体物质形成 浓缩污泥，而大部分的有机质进入上清液，上清液腐殖酸浓度可以达到2000～ 4000mg/L。
所述步骤3是将步骤2得到的浓缩污泥用硫酸或其它废酸进行中和后采用常 规污泥脱水方法进行调理脱水，脱水泥饼含水率在70%～80%，有机质相对于原始 污泥减少50%。
所述步骤4是将步骤2得到的上清液加入到超滤系统中，采用二级超滤分离， 超滤膜截留相对分子量为1000，操作压力0.3MPa，浓缩倍数为10～20倍。在 超滤系统中，上清液中腐殖酸等大分子有机物被分离、浓缩，腐殖酸最终含量在 4～8wt%。
本发明的优点：1、经本方案处理后，不仅实现了污泥的减量和稳定化，而 且还可以回收利用污泥中的大分子有机物，实现污泥的资源化。2、采用超声和 氢氧化钠协同处理，可以在低强超声和低浓度氢氧化钠的条件下，大幅提高污泥 的破解效率。3、一般有机污泥脱水泥饼含水率为80%，有机质含量在60%～80% (取决于污泥来源)，经本方案处理后，脱水泥饼有机质含量减少为40%～50%， 同时由于有机质含量降低，污泥脱水效率更高。4、本发明中超声和氢氧化钠处 理后污泥的pH值保持在9～11左右，这可以使大部分重金属沉淀下来，经离心 分离后进入浓缩污泥，上清液中重金属极少，再经过超滤处理，又有部分重金属 被截留，因此最终得到的腐殖酸液体肥中的重金属含量极低，符合国家农业部《肥 料使用准则》。5、本方法生产成本低，占地少，效率高，工艺简单，运行可靠， 具有明显的环境效益、社会效益和经济效益。