申请日2018.12.20
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C05F15/00; C05F17/00
摘要
本发明提供一种利用污泥与秸秆的连续式好氧动态堆肥工艺，包括以下步骤：(1)将污泥与粉碎的秸秆按1:2‑2:1的质量比混合作为原料，在原料中加入堆肥发酵剂;(2)在上述物料中加水并搅拌混匀，使得到的混合料的含水率为50%‑60%;(3)将混合料连续输送至堆肥机内进行好氧发酵，通过控制进入堆肥机内的风速调节堆肥机内的发酵温度为45℃‑55℃，发酵时间为3‑5天，然后出料，出料的含水率为50%‑55%;(4)将出料堆放成堆垛，进行陈化，保持通风，控制堆垛内部的温度为40℃‑65℃，陈化时间为15‑20天，使堆料含水率下降至低于30%即可。本工艺可充分降解有机质，缩短发酵时间，减少堆肥过程中臭气的产生，具有显著的经济和环境效益。
权利要求书
1.一种利用污泥与秸秆的连续式好氧动态堆肥工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污泥与粉碎的秸秆按1:2-2:1的比例混合作为原料，在原料中加入堆肥发酵剂;其中
污泥的含水率为70%-80%，秸秆的含水率为10%-20%，堆肥发酵剂中含白腐菌、木霉菌和纤维素分解性细菌;
(2)在上述物料中加水并搅拌混匀，使得到的混合料的含水率为50%-60%;
(3)将混合料连续输送至堆肥机内进行好氧发酵，通过控制进入堆肥机内的风速调节堆肥机内的发酵温度为45℃-55℃，发酵时间为3-5天，然后出料，出料的含水率为50%-55%;
(4)将出料堆放成堆垛，进行陈化，保持通风，控制堆垛内部的温度为40℃-65℃，陈化时间为15-20天，使堆料含水率下降至低于30%即可。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，堆肥机为连续式好氧发酵动态堆肥机。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，污泥与秸秆的质量比为1:1。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，原料与堆肥发酵剂的质量比为1000:0.5-1.5。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，白腐菌、木霉菌和纤维素分解性细菌的有效孢子浓度之比为1:1:2。
说明书
一种利用污泥与秸秆的连续式好氧动态堆肥工艺
技术领域
本发明涉及一种利用污泥与秸秆的连续式好氧动态堆肥工艺。
背景技术
截至2017年12月底，全国设市城市、县累计建成污水处理厂5027座，污水处理能力达1.88亿立方米/日，年产生含水量80%的污泥5000多万吨。城镇污水处理厂的污泥是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒和胶体等组成的非均质体，其特性是有机物含量高(60%-80%)，颗粒细(0.02-0.2mm)，密度小(1002-1006kg/m3)，呈胶体结构，是一种亲水性物质，容易管道输送，但脱水性能差。由于污泥中的水分和有机质含量高、性质不稳定，同时含有大量病原菌、寄生虫(卵)，还可能含有铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英、放射性核素等难降解的有毒有害物，若不经妥善处理，其中的污染物和有毒有害物质将再次排放到环境中，造成严重的土壤或水体的二次污染。因此，污泥的处置已成为我国环境保护领域的一大难题。
常用的污泥处置方法有海洋处置、卫生填埋、建材制作、焚烧、土地利用等几种方法。海洋处置由于污染海洋、破坏海洋生态已经被各个国家明令禁止。卫生填埋投资省，实施快、方法简单、处理规模大，对污泥的卫生学指标和重金属要求比较低但需要大面积的场地和大量的运输费用，且地基需作防渗处理以免污染地下水，仅实现污染物质的转移和暂存，并不能最终避免环境污染，其应用比例正逐渐减少。建材制作可将部分重金属固化在建材中，但能耗较高，还需考虑控制有毒有害物质的危害。污泥焚烧方法占用场地小，处理快速、量大，减量明显，但有毒有害气体处理难，灰渣中重金属不易浸出，一次性投资费用比较大，处理成本比较高，在国外经济发达地区应用较广。对于工业污染物含量较低的污泥来说，污泥中有机物、氮磷污染物和微量元素等均是植物生长所必需的养分，经无毒无害化处理后回用于自然环境，可大幅度提高土壤肥效，降低农业施肥费用。土地利用投资少，运行费用低，可使生活污泥真正得到资源化利用，因此是比较符合我国国情的污泥处理方式。
我国秸秆资源丰富，据统计，2017年主要农作物秸秆实际可收集资源量达9.0亿吨。但由于秸秆的收集、运输和处理缺乏资金和技术支持等问题，秸秆的利用率不高，多数被随意丢放废弃，我国农村秸秆资源长期处于高消耗、高污染、低产出的状况。秸秆焚烧使地面温度急剧升高，能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，影响作物对土壤养分的充分吸收，破坏土壤结构，直接影响作物的产量和质量，同时造成大气污染，形成雾霾。同时，秸秆无序堆放和随意废弃，容易进入水体污染水源，成为水体富营养化的原因之一。秸秆废弃或焚烧既造成资源浪费，还导致污染环境等问题，是我国必须面对的难题。
污泥和秸秆皆为我国亟待解决的废弃物，均含有机质和氮磷钾及多种微量元素，两者碳氮比、孔隙度及含水率可以很好互补，混合堆肥将其充分利用可以实现其无害化、资源化，有利于生态环境和谐发展。好氧堆肥技术分为静态、半静态和动态堆肥三种。静态堆肥设施投资成本很低，但供氧不均匀，物料结块比较严重，容易产生厌氧微环境，微生物难以迅速均匀地繁衍，发酵周期长，堆肥质量差。与静态和半静态堆肥比，动态堆肥把物料充分粉碎和翻拌，使氧气可以充分均匀地分布，微生物繁殖速度加快，有机物降解速度和堆肥效果显著提升。因此，怎样对污泥和秸秆进行合理配比，并充分调控创造最佳动态好氧堆肥条件是污泥秸秆好氧堆肥技术亟需解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是，如何将污泥和秸秆通过低成本、高效率的方式转化成肥料。
本发明的技术方案是，一种利用污泥与秸秆的连续式好氧动态堆肥工艺，包括以下步骤：
(1)将污泥与粉碎的秸秆按1:2-2:1的比例混合作为原料，在原料中加入堆肥发酵剂;其中污泥的含水率为70%-80%，秸秆的含水率为10%-20%，堆肥发酵剂中含白腐菌、木霉菌和纤维素分解性细菌;
(2)在上述物料中加水并搅拌混匀，使得到的混合料的含水率为50%-60%;
(3)将混合料连续输送至堆肥机内进行好氧发酵，通过控制进入堆肥机内的风速调节堆肥机内的发酵温度为45℃-55℃，发酵时间为3-5天，然后出料，出料的含水率为50%-55%;
(4)将出料堆放成堆垛，进行陈化，保持通风，控制堆垛内部的温度为40℃-65℃，陈化时间为15-20天，使堆料含水率下降至低于30%即可。
优选地，堆肥机为连续式好氧发酵动态堆肥机。
优选地，污泥与秸秆的质量比为1:1。
优选地，原料与堆肥发酵剂的质量比为1000:0.5-1.5。
优选地，堆肥发酵剂由白腐菌、木霉菌和纤维素分解性细菌组成，白腐菌、木霉菌和纤维素分解性细菌的有效孢子浓度之比为1:1:2。
本发明利用生物菌种进行污泥与秸秆好氧发酵，系统启动时一次性引入菌种，经过短期内的培养，堆肥机反应器中可以形成稳定持久的生物菌种群体，为长期运行提供生物反应基础。通过污泥与秸秆伴生连续式高温好氧动态发酵堆肥，分解秸秆中的纤维素和污泥中的蛋白质等有机物，使其转化为能让土壤和植物吸收的有机养分，同时低空隙度及低碳氮比的污泥的与高空隙度高碳氮比的秸秆相结合可得疏松、有结构、透气性良好的适宜于生化氧化的物料体系。利用相对密闭堆肥系统，精准掌控各菌种对温度、湿度、时间的要求，从而达到最优化的快速、完全和自然的生物发酵条件，良好的热量传递能够使物料温度快速升高，可在短时间内比露天或静态堆肥更快速和高效地降解消耗更多的好氧物，并通过高温充分杀灭有害菌群和虫卵等，达到彻底腐熟消毒和减少水分含量的效果，无需外来热源，缩短发酵时间，最终达到低耗高效无污染处理。
本发明的有益效果是，通过污泥与秸秆配合，利用三种发酵菌相互配合进行好氧堆肥发酵，既可克服污泥过于紧实，碳氮比低，易于厌氧发酵，发酵不完全等缺陷，也可弥补秸秆孔隙度过大，碳氮比高，发酵时间长等不足。通过调控好氧发酵条件，使堆体长时间保持高温，能有效杀灭病菌，且生化反应快，有机质充分降解，减少堆肥过程中臭气的产生，减少了对周边环境的污染。产品可靠稳定，经检测可达到NY525-2012《有机肥料》标准、GB/T23486 2009《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》标准。腐熟料既可作为改良土壤的肥料，或直接用作营养土用于农业或园林绿化。
本工艺具有方法完善、操作简便、节能降耗、高处理效率、无二次污染的优点，其产生的肥料应用广、效果好，不但解决了我国污泥及秸秆的处置难题，也可变害为宝，使污泥秸秆无害化、稳定化和资源化，具有显著的经济和环境效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本发明在污水处理厂进行实例操作，按以下步骤进行。
(1)投料比筛选小试
①实验材料
污泥采用污水处理厂在工艺处理未端的污泥，含水率约80%;
秸秆为芦苇、美人蕉等高大挺水草本植物(约占90%)和灯芯草等湿生草本植物(约占10%)收割的地上部分，收堆放晾干至含水率15%左右，经粉碎机粉碎至2mm以下。
堆肥发酵剂为白腐菌类、木霉类和纤维素细菌类复合菌剂。
②实验设计
分别设置混料配比为污泥:秸秆为3:1、2:1、1:1、1:2和1:3，测定混合料的碳氮比和孔隙度，堆肥专用发酵剂与混合料比例为1:1000。进行连续好氧动态堆肥实验，发酵结束后，取少量产物进行检测。
③实验结果