申请日20200303
公开(公告)日20200714
IPC分类号B09B3/00; B09B5/00; B09C1/08; C02F11/02; C05F15/00; C05F17/20; C05G3/80
摘要
本发明公开生物两段式无害化处理生活污泥的方法，首选采用蚯蚓无臭前段消解生活污泥得到剩余污泥及蚯蚓粪混合物;接种EM菌堆肥与剩余污泥及蚯蚓粪混合物发酵得到无害化产物。本发明还公开生物两段式无害化处理生活污泥改良盐碱地的方法，有效解决生活污泥无害化处理改良盐碱地：筛选符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284‑2018)规定的重金属限量标准的生活污泥，确保污泥农用的重金属环境安全;蚯蚓、EM菌两段式处理，错开蚯蚓与EM菌的高效作用时间，发挥两者优势;确保生活污泥无害化产物能够符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284‑2018)规定的所有标准，从而实现生活污泥无害化产物的资源化利用改良盐碱地。
权利要求书
1.一种生物两段式无害化处理生活污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)首选采用蚯蚓无臭前段消解生活污泥得到剩余污泥及蚯蚓粪混合物;
2)接种EM菌剂充分发酵剩余污泥及蚯蚓粪混合物得到无害化产物。
2.根据权利要求1所述的生物两段式无害化处理生活污泥的方法，其特征在于，所述步骤1)的具体步骤如下：将生活污泥堆成高25～30 cm，宽40～50 cm，长3.0～3.5 m的多条长条垛，每条长条垛相隔20～30 cm;将工作蚯蚓和蚯蚓粪混合物接入长条垛间隔中形成蚯蚓工作床;所述蚯蚓粪混合物厚度为3～5 cm，待消解6～8天后，采用人工避光法收取蚯蚓后得到剩余污泥及蚯蚓粪混合物。
3.根据权利要求1或2所述的生物两段式无害化处理生活污泥的方法，其特征在于，所述步骤2)的具体步骤如下：将剩余污泥及蚯蚓粪混合物按宽2.0～2.5 m、高1.2～1.5 m、长度50～100 m 堆成长条垛，接种EM菌剂，当温度升至60℃以上后适时翻堆，连续翻堆2～3次，待堆体温度维持室温不再上升后，完成充分发酵。
4.根据权利要求1所述的生物两段式无害化处理生活污泥的方法，其特征在于，所述步骤2)EM菌剂接种量为1.5%～2%。
5.根据权利要求1所述的生物两段式无害化处理生活污泥的方法，其特征在于，所述步骤2)EM菌剂是将5～10 kg EM菌原液，加100 kg 10%红糖水稀释即得EM菌剂。
6.根据权利要求1所述的生物两段式无害化处理生活污泥的方法，其特征在于，所述步骤2)无害化产物含水率≤60%、所述pH 5.5～8.5、有机质含量≥20%、蛔虫卵死亡率≥95%、粪大肠菌群菌值≥0.01。
7.一种生物两段式无害化处理生活污泥改良盐碱地的方法，其特征在于，所述方法包括权利要求1~6任一项所述的步骤1)和步骤2)，还包括将步骤2)得到的无害化产物加入盐碱地土壤中进行处理。
8.根据权利要求7所述的生物两段式无害化处理生活污泥改良盐碱地的方法，其特征在于，所述无害化产物的含水率≤60%、所述pH 5.5～8.5、蛔虫卵死亡率≥95%、粪大肠菌群菌值≥0.01、有机质含量为200～500 g kg-1。
9.根据权利要求7所述的生物两段式无害化处理生活污泥改良盐碱地的方法，其特征在于，所述盐碱地为含盐量< 4 g/kg的轻度盐碱地，用量1~2.5吨/亩，作为基肥直接撒施后，利用旋耕机将其与0～20 cm盐碱地土壤混合均匀。
说明书
一种生物两段式无害化处理生活污泥改良盐碱地的方法
技术领域
本发明涉及生活污泥无害化处理和资源化利用技术，特别涉及一种生物(蚯蚓、EM菌)“两段式”无害化处理生活污泥改良盐碱地的方法。
背景技术
我国城市污水处理行业发展迅速，截至2018年，我国共建成城镇污水处理厂近7000座，污水处理能力达1.5×109m3.d-1，全年累计处理污水量达4.50×1011m3。污水处理过程中会产生大量成分复杂的生活污泥，2018年全国污水处理厂湿污泥(以含水率80%计)产生量近5000万吨，预计到2020年污泥产量将突破6000万吨。
生活污泥兼具“资源”与“污染”属性，是其难以处理处置的重要原因，越来越成为国内外学者的研究热点。生活污泥是污水处理过程中的副产物，有机质含量达40%～60%，还含有大量氮、磷等“资源性”物质，也含有重金属、难降解有机物、持久性有机物、微塑料等“污染性”物质。随着城市污水管网逐步优化，生活污泥的无机组分将进一步下降，有机组分将进一步增加，从40%提升至60%～70%。生活污水管网与工业废水管网逐步分离，生活污泥中重金属等污染物含量也会逐步降低。生活污泥经无害化处理后，可减少难降解有机物和有害病毒细菌的威胁，使污泥化害为利、变废为宝，从而实现污泥的资源化利用。
蚯蚓处理有机废弃物的技术原理是利用蚯蚓惊人的吞噬能力(日吞食量可达其体重的数倍)吞食有机物后通过体腔(消化道)消化处理，同时获得富含高蛋白的蚯蚓和性质结构良好的蚯蚓粪。前人对利用蚯蚓消解生活污泥获得污泥蚓粪作了大量研究。蚯蚓的消化道可分泌蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶、淀粉酶等多种酶类，对污泥有机质有较强的分解作用。生活污泥被蚯蚓摄食后少部分被直接同化利用，大部分经蚯蚓体内的磨碎和挤压作用后以颗粒状排出，起到类似于挤压造粒的作用，从而达到物理改性的目的。同时，蚯蚓能促进微生物的活性，它们间的联合作用加速了有机物的分解和转化，并能有效除去或抑制堆制过程中产生的臭味。蚯蚓对As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Se、Zn等重金属具有富集作用，是降低污泥重金属总量的有效措施。此外，蚯蚓消解后污泥重金属的稳定性会提高，可进一步降低重金属的污染风险。
EM菌处理有机废弃物技术已相当成熟，是一项实用先进的应用技术，在全球90多个国家成功推广，我国也已在10多个省市区推广，产生较高社会、经济效益。EM菌是一种活性很强的有益微生物菌群，主要由光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌等多种微生物组成，具有快速繁殖、发酵、除臭、杀虫、杀菌和干燥等功能。在生活污泥等有机物料中加入EM菌剂进行堆积发酵，有益微生物迅速繁殖，快速分解污泥等有机物料中有机质，产生生物热能，堆料温度可升至60～70℃，抑制或杀死病菌、虫卵等有害生物;并在矿质化和腐殖质化过程中，释放出氮磷钾和微量元素等养分;吸收、分解恶臭和有害物质。
蚯蚓与EM菌协同作用处理有机废弃物，是有机固废有效利用和处理的技术途径之一，但其效果差异很大。课题组前期研究表明，蚯蚓-EM菌协同处理生活污泥模式是将蚯蚓与EM菌同时接种于污泥堆体，由于EM菌的作用使得堆体温度过高影响蚯蚓生长，同时EM菌使新鲜有机物快速分解减少了蚯蚓饵料，不仅不能充分发挥两者作用，还对堆体管理(如温度、EM菌接种剂量等)增加了难度，同时因EM菌剂量限制，不能使堆体充分腐熟，影响发酵产品的后续利用。
发明内容
发明目的：本发明针对生活污泥产量大，兼具“资源”与“污染”属性，难以无害化处理及资源化利用等一系列现实问题，提供了一种生物“两段式”无害化处理生活污泥改良盐碱地的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：本发明提供了一种生物两段式无害化处理生活污泥的方法，包括以下步骤：
1)首选采用蚯蚓无臭前段消解生活污泥得到剩余污泥及蚯蚓粪混合物;
2)接种EM菌堆肥与剩余污泥及蚯蚓粪混合物充分发酵得到无害化产物。
其中，所述步骤1)的具体步骤如下：将生活污泥堆成高25～30cm，宽40～50cm，长3.0～3.5m的多条长条垛，每条长条垛相隔20～30cm;将工作蚯蚓和蚯蚓粪混合物接入长条垛间隔中形成蚯蚓工作床;所述蚯蚓粪混合物厚度为3～5cm，待消解6～8天后，采用人工避光法收取蚯蚓后得到剩余污泥及蚯蚓粪混合物。
其中，所述步骤2)的具体步骤如下：将剩余污泥及蚯蚓粪混合物按宽2.0～2.5m、高1.2～1.5m、长度50～100m堆成长条垛，接种EM菌剂，当温度升至60℃以上后适时翻堆，连续翻堆2～3次，待堆体温度维持室温不再上升后，完成充分发酵。
其中，所述生活污泥与工作蚯蚓和蚯蚓粪混合物，有机物矿化不够彻底、含水量约60%～70%，其性质仍不符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)。
其中，所述步骤2)EM菌剂接种量为1.5%～2%。
其中，所述步骤2)EM菌剂是将5～10kg EM菌原液，加100kg 10%红糖水稀释即得EM菌剂。
其中，所述步骤2)无害化产物含水率≤60%、所述pH 5.5～8.5、有机质含量≥20%、蛔虫卵死亡率≥95%、粪大肠菌群菌值≥0.01，即需符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)规定的重金属限量标准。
本发明内容还包括一种生物两段式无害化处理生活污泥改良盐碱地的方法，所述方法包括所述的步骤1)和步骤2)，还包括将步骤2)得到的无害化产物加入盐碱地土壤中进行处理。
其中，所述无害化产物的有机质含量为所述无害化产物的含水率≤60%、所述pH5.5～8.5、蛔虫卵死亡率≥95%、粪大肠菌群菌值≥0.01、有机质含量为200～500g kg-1，其他相关污染物控制指标均符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)。
其中，所述盐碱地为含盐量<4g/kg的轻度盐碱地，用量1～2.5吨/亩，作为基肥直接撒施后，利用旋耕机将其与0～20em盐碱地土壤混合均匀。
有益效果：相对于现有技术，本发明具备以下优点：本发明有效的解决了生活污泥无害化处理并进行盐碱地的改良问题：首先筛选并经过蚯蚓无臭前段消解生活污泥得到剩余污泥及蚯蚓粪混合物，使其符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)规定的重金属限量标准的生活污泥，确保污泥农用的重金属环境安全;然后进一步利用EM菌发酵剩余污泥及蚯蚓粪混合物得到无害化产物，通过蚯蚓、EM菌“两段式”处理，可以错开蚯蚓与EM菌的高效作用时间，分别充分发挥两者的优势;确保生活污泥无害化产物能够符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)规定的所有标准，从而进一步实现生活污泥无害化产物的资源化利用改良盐碱地。（发明人柏彦超;张文杰;汤泽辉;吕铭;左文刚;单玉华）