申請日2014.01.10

　　公開(公告)日2014.04.30

　　IPC分類號C05F15/00; C05G5/00; C05F17/00

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法，主要經(jīng)過以下三個步驟進(jìn)行：首先將污泥濃縮池中的污泥進(jìn)行減量化，采用臭氧催化氧化的方法，減量化的污泥經(jīng)過脫水進(jìn)入亞臨界水反應(yīng)，然后出來的固體已經(jīng)完成無害化處理，最后將改性過的凹凸棒粘土與無害化處理后的污泥、雞糞、微生物有益菌劑混合發(fā)酵制成礦物生態(tài)有機(jī)肥。本發(fā)明綠色環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了污泥的無害化與資源化處置，所得礦物有機(jī)肥可以明顯改善土壤的結(jié)構(gòu)性，使土壤的容重下降、孔隙增多、土壤的通氣透水性變好，具有良好的控釋效果，調(diào)節(jié)農(nóng)作物均勻生長，從而提高農(nóng)作物品質(zhì)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法，其特征在于，步驟如下：

　　(1)將臭氧催化氧化設(shè)備放置于污泥濃縮池外部，氧化時間為100-150分鐘，使污泥中 臭氧投加量達(dá)到0.05～0.08gO3/gSS，從而實(shí)現(xiàn)污泥減量和消除部分重金屬;

　　(2)從步驟(1)得到的污泥中投加絮凝劑進(jìn)行壓濾脫水，由于細(xì)胞破壁，大量細(xì)胞內(nèi) 水被釋放出來，實(shí)現(xiàn)污泥含水率達(dá)到40%～60%;

　　(3)將經(jīng)步驟(2)壓濾脫水得到的污泥加入到亞臨界水反應(yīng)釜內(nèi)，進(jìn)行亞臨界水反應(yīng) 步驟，得到含水率為10%～20%固態(tài)產(chǎn)物，同時消除污泥中的重金屬，保留污泥中有機(jī)成 分，為初級肥料產(chǎn)品。

　　(4)將步驟(3)得到的初級肥料與微生物有益菌劑、改性凹凸棒粘土和雞糞混合均勻， 制堆得到混合物進(jìn)行發(fā)酵步驟;

　　(5)將經(jīng)過步驟(4)發(fā)酵后的混合物采用擠壓造粒、包裝后得到礦物有機(jī)肥成品。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法，其特 征在于，步驟(2)所述絮凝劑是聚丙烯酰胺。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法，其特 征在于，步驟(3)所述的亞臨界水反應(yīng)步驟的條件是：向所述亞臨界水反應(yīng)釜內(nèi)加入氫氧 化鈉調(diào)節(jié)污泥的pH至7.5～8.5，并通入蒸汽，調(diào)節(jié)溫度至100～250℃，壓力至1.0～4.0MPa， 反應(yīng)時間為15～30min。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法，其特 征在于，步驟(3)所述初級肥料、改性凹凸棒粘土和雞糞添加的重量比為6～8:9～12:2～ 3。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法，其特 征在于，步驟(4)所述發(fā)酵步驟的條件是，發(fā)酵溫度為50～60℃，發(fā)酵時間5～7天，發(fā) 酵過程中當(dāng)溫度超過65℃時，進(jìn)行自動機(jī)械翻堆。

　　說明書

　　一種利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污泥處理和農(nóng)用肥料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用城市污水廠污泥制備礦 物有機(jī)肥的方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著我國城市化進(jìn)程的迅速發(fā)展，城市污水處理廠的數(shù)量和規(guī)�？焖僭黾樱�由于污水 處理廠多采用最普遍的活性污泥法，一般會產(chǎn)生占污水量體積0.3%～0.5%或約為污水量質(zhì) 量的1%～2%的剩余污泥。目前，我國每年產(chǎn)生剩余污泥3000萬噸左右，“十二五”后， 剩余污泥量還將逐年加倍。

　　城市污水處理廠剩余污泥所含成分復(fù)雜，富營養(yǎng)物質(zhì)(有機(jī)營養(yǎng)物、鉀、氮和磷等)、 生活污水、工業(yè)廢水等含量豐富。還含有部分泥沙、纖維、動植物殘?bào)w等固態(tài)、半固態(tài)、 液態(tài)絮狀泥粒的廢棄物。除此之外，微生物的存在所形成的群體及其吸附在該群體周圍的 有機(jī)營養(yǎng)物、重金屬元素、鹽類化合物、寄生蟲卵、致病菌等綜合固體物質(zhì)含量也很豐富。 此類物質(zhì)含水量豐富、具有高度的腐敗性質(zhì)、腐臭味很濃。如將其任意排放，會使水體惡 化，有毒物質(zhì)增加，威脅生態(tài)環(huán)境。如果污泥被直接利用到農(nóng)業(yè)中，污泥中的銅、鋁、鎳、 鉻、鋅、汞等金屬會污染土壤和農(nóng)作物;微生物分解污泥中的有機(jī)物后會增加對大氣環(huán)境 有害的物質(zhì)含量，威脅空氣質(zhì)量。同時，難以降解的有毒物質(zhì)(如致病菌、寄生蟲、多氯 聯(lián)苯、二惡英、放射性元素等)將威脅到生態(tài)環(huán)境和人類健康，后果不可估量。

　　目前污泥處理方式主要有焚燒、堆肥、填埋等。焚燒法的設(shè)備成本和運(yùn)行費(fèi)用高，短 期內(nèi)也無法完全實(shí)現(xiàn)設(shè)備和工藝的改革，且在焚燒過程中可能對大氣造成二次污染。堆肥 法更易引土壤和地下水污染等問題;現(xiàn)行的主要處置方式為垃圾填埋法。但是由于城市發(fā) 展迅速，地價(jià)不斷上漲，填埋處理成本高昂，且作為垃圾填埋的污泥二次污染嚴(yán)重，不符 合我國可持續(xù)發(fā)展基本方針。近年來，世界各國污泥處理涌現(xiàn)了許多新技術(shù)，例如污泥熱 化學(xué)液化處理使之轉(zhuǎn)化為燃料油，低溫?zé)峄瘜W(xué)過程將污泥轉(zhuǎn)化為燃料，利用污泥制磚、制 陶瓷等用作建筑材料等。但由于對資源化過程中污染物的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律缺乏系統(tǒng)和深入 研究，特別是在污泥高溫資源化利用過程中對重金屬固化除毒機(jī)理的研究不夠，過高的安 全風(fēng)險(xiǎn)和低價(jià)值收益限制了這種資源化方法的發(fā)展。另一方面，污泥主要是由各種氨基酸 組成的菌體,主成份包括：總氮(1.6%～3.44%)、總磷(0.55%～1.98%)、鉀(0.11%～ 0.79%)、氨基酸(35%～40%)、各種維生素和礦物質(zhì)等，這些都是農(nóng)作物生長所必須的肥 料成分，所以污泥是很好的肥料和土壤改良劑。因此，應(yīng)大力開發(fā)剩余污泥處理新技術(shù)， 有效利用污泥，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)污泥處理與處置的“無害化”、“減量化”和“資源化”。

　　市場迫切的需要一種既不破壞環(huán)境、破壞土壤，又能夠增產(chǎn)改善品質(zhì)的化肥替代品。 有不少專利報(bào)道了關(guān)于有機(jī)肥的制作方法，例如：有機(jī)無機(jī)混配肥及制備方法(96120245.9)， 生物活性有機(jī)肥的生產(chǎn)方法(02133027.1)，農(nóng)作物秸桿轉(zhuǎn)化為液體燃料和有機(jī)肥料的方法 (01127346.1)，利用有機(jī)廢棄物制造生物發(fā)酵活性有機(jī)肥料的生產(chǎn)方法及其裝置 (03102255.3)等。但是這些方法都普遍存在重金屬殘留、有毒有害物質(zhì)存在、發(fā)酵反應(yīng)時 間較長、原料收集困難、缺乏營養(yǎng)元素等弊端。以凹凸棒粘土為原料制備肥料的專利有， 凹凸棒的成型制作方法(200810086721.3)，天然礦物肥料(201010554887.0)，主要是利用 凹凸棒粘土、雞糞和菌種混合發(fā)酵而成，但是大量雞糞收集將帶來很大的麻煩，也會增加 制作肥料的成本。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了提供一種利用城市污水廠剩余污泥生產(chǎn)出高價(jià)值礦物 有機(jī)肥的方法，從污泥處理的源頭開始，通過一系列污泥處理處置技術(shù)，生產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)、環(huán) 保而且具有高價(jià)值的資源化產(chǎn)品。

　　技術(shù)方案：一種利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法，步驟如下：

　　(1)將臭氧催化氧化設(shè)備放置于污泥濃縮池外部，氧化時間為100-150分鐘，使污泥中 臭氧投加量達(dá)到0.05～0.08gO3/gSS，從而實(shí)現(xiàn)污泥約50%的減量和消除部分重金屬;

　　(2)從步驟(1)得到的污泥中投加絮凝劑進(jìn)行壓濾脫水，由于細(xì)胞破壁，大量細(xì)胞內(nèi) 水被釋放出來，實(shí)現(xiàn)污泥含水率達(dá)到40%～60%;

　　(3)將經(jīng)步驟(2)壓濾脫水得到的污泥加入到亞臨界水反應(yīng)釜內(nèi)，進(jìn)行亞臨界水反應(yīng) 步驟，得到含水率為10%～20%固態(tài)產(chǎn)物，為初級肥料產(chǎn)品。

　　(4)將步驟(3)得到的初級肥料與微生物有益菌劑、改性凹凸棒粘土和雞糞混合均勻， 制堆得到混合物進(jìn)行發(fā)酵步驟;

　　(5)將經(jīng)過步驟(4)發(fā)酵后的混合物采用擠壓造粒、包裝后得到礦物有機(jī)肥成品。

　　優(yōu)選地，步驟(2)所述絮凝劑是聚丙烯酰胺。

　　優(yōu)選地，步驟(3)所述的亞臨界水反應(yīng)步驟的條件是：向所述亞臨界水反應(yīng)釜內(nèi)加入 氫氧化鈉調(diào)節(jié)污泥的pH至7.5～8.5，并通入蒸汽，調(diào)節(jié)溫度至100～250℃，壓力至1.0～ 4.0MPa，反應(yīng)時間為15～30min。

　　優(yōu)選地，步驟(3)所述初級肥料、改性凹凸棒粘土和雞糞添加的重量比為6～8:9～12:2～ 3，微生物有益菌劑添加少量，占總體混合物重量的0.5～1%。

　　優(yōu)選地，步驟(4)所述發(fā)酵步驟的條件是，發(fā)酵溫度為50～60℃，發(fā)酵時間5～7天， 發(fā)酵過程中當(dāng)溫度超過65℃時，進(jìn)行自動機(jī)械翻堆。

　　本發(fā)明所述的利用城市污水廠剩余污泥制備礦物有機(jī)肥的方法，主要經(jīng)過以下三個步 驟進(jìn)行：首先將污泥濃縮池中的污泥進(jìn)行減量化，采用臭氧催化氧化的方法，減量化的污 泥經(jīng)過脫水進(jìn)入亞臨界水反應(yīng)，然后出來的固體已經(jīng)完成無害化處理，最后將改性過的凹 凸棒粘土與無害化處理后的污泥、雞糞、微生物有益菌劑混合發(fā)酵制成礦物生態(tài)有機(jī)肥。