申請(qǐng)日2014.10.22
公開(公告)日2015.02.25
IPC分類號(hào)C05F17/00; C05G1/00
摘要
本發(fā)明提供一種污水廠脫水污泥與粉煤灰混合好氧發(fā)酵制取營(yíng)養(yǎng)土的方法，污泥和粉煤灰混合的質(zhì)量比例為1:0.7-1:1.。本發(fā)明提出的方法，可以有效的減少污泥和粉煤灰分別對(duì)環(huán)境造成的危害。污水廠脫水污泥和粉煤灰，對(duì)于市政部門來說都是當(dāng)前面臨的主要難題，難以尋求很好的處理措施。而將二者結(jié)合起來制作成營(yíng)養(yǎng)土，則一舉解決了兩個(gè)難題。1噸脫水污泥可以消納0.7到1噸左右的粉煤灰。
權(quán)利要求書
1.一種污水廠脫水污泥與粉煤灰混合好氧發(fā)酵制取營(yíng)養(yǎng)土的方 法，其特征在于，污泥和粉煤灰混合的質(zhì)量比例為1:0.7-1:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括步驟：
1)污泥和粉煤灰的質(zhì)量比例為1:0.7-1:1，加入混料機(jī)混合，混合 后的物料含水率為55-65%;
2)步驟1)混合后的物料均勻碼垛，垛高1m-1.5m，垛寬3-8m， 垛體邊緣碼成40-50度斜角，堆垛上覆蓋防水透氣膜;
3)堆垛下布設(shè)空氣擴(kuò)散管，采用風(fēng)機(jī)通過擴(kuò)散管向堆垛中供氣， 以提供微生物好氧發(fā)酵過程的供氧;
4)經(jīng)過12-18天發(fā)酵，發(fā)酵后的產(chǎn)物進(jìn)行轉(zhuǎn)垛翻堆晾曬，晾曬時(shí) 間為8-11天。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述污水廠脫 水污泥取自污水處理系統(tǒng)的二沉池，含水率70-82%;1立方米脫水污 泥的重量為950-1100公斤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰1 立方米的重量為700公斤-1000公斤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中 使用犁刀式混料機(jī)進(jìn)行混料，混料時(shí)間1.5-3分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中， 空氣通入的體積比例為每立方米物料的通風(fēng)量為0.025-0.1m3/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，空氣通入的時(shí)間為： 每小時(shí)通風(fēng)8-12min。
說明書
污水廠脫水污泥與粉煤灰混合好氧發(fā)酵制取營(yíng)養(yǎng)土的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于有機(jī)肥料制備領(lǐng)域，具體涉及一種好氧發(fā)酵制備有機(jī) 肥料的方法。
背景技術(shù)
污水廠脫水污泥，目前有多種處置工藝，其中好氧發(fā)酵工藝最近 應(yīng)用逐漸增加。污泥好氧發(fā)酵，主要是將含水率在80%左右的脫水污 泥，與適量的輔料混合，使其含水率降至60%以下，并使污泥的黏滯 性大幅度降低，形成比較松散的顆粒狀固態(tài)堆料，在這種狀態(tài)下，對(duì) 堆體進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，污泥中的好氧發(fā)酵菌可以很快形成生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)， 這些菌能夠?qū)ξ勰嘀衅渌N類的有機(jī)物形成快速分解的作用，同時(shí)釋 放大量的熱量，使堆體溫度升高，在高溫作用下更加快污泥中微生物 細(xì)胞的破壁過程，使胞內(nèi)水大量釋放，同時(shí)在高溫的作用下蒸發(fā)到空 氣中。發(fā)酵過程中有機(jī)物得以快速分解，水分得以快速蒸發(fā)，從而不 僅使污泥中的有機(jī)成分迅速減少，同時(shí)含水率也進(jìn)一步降低。通過這 一過程，不僅實(shí)現(xiàn)了污泥含水率降低至40%左右，同時(shí)發(fā)酵后的產(chǎn)物 已經(jīng)形成有利于植物生長(zhǎng)的多種營(yíng)養(yǎng)成分，如腐殖土等，可以作為園 林綠化用土，或者在各種有害成分經(jīng)檢測(cè)符合農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)作為農(nóng)田營(yíng) 養(yǎng)土使用。
目前用于作為污泥好氧發(fā)酵輔料的常用材料有秸稈、木屑、棉柴、 園林綠化廢料等物，但這些物質(zhì)供應(yīng)可能不夠穩(wěn)定，價(jià)格也并不便宜。 比如，目前秸稈是堆肥的主要輔料來源，但市面上供應(yīng)的秸稈一般每 噸要三百元以上，而作為輔料摻混每噸污泥需秸稈量約為0.3噸左右， 僅此一項(xiàng)每噸污泥的處理成本就需要100元以上。木屑、棉柴等的費(fèi) 用也與秸稈大體相當(dāng)。園林綠化廢料用作輔料的季節(jié)性很強(qiáng)，因而供 應(yīng)能力不夠可靠。
粉煤灰是一般火電廠在燃煤過程中產(chǎn)生的廢棄物，一般5噸燃煤 可以產(chǎn)生1噸左右的粉煤灰，其產(chǎn)量大而且穩(wěn)定，但其處理也是一個(gè) 難題，目前許多專家學(xué)者都在積極研究粉煤灰的處理問題，有研究用 粉煤灰制磚、鋪設(shè)路基、制作水泥等各種去向。也有學(xué)者在研究中發(fā) 現(xiàn)，粉煤灰中含有大量土壤中缺乏的有益成分，如硅酸鹽等，這些成 分可以作為肥料使用，另外，粉煤灰中的硅酸鹽、硫酸鹽等成分，可 以對(duì)一些重金屬物質(zhì)起到鈍化的作用，在某些肥料中添加粉煤灰，可 以使土壤中可能存在的重金屬對(duì)農(nóng)作物影響的有效性大為降低，從而 減少重金屬在農(nóng)作物體內(nèi)的富集，因而，將粉煤灰適當(dāng)?shù)氖┯糜谵r(nóng)田 也是一個(gè)重要方向。
但不管怎樣使用，粉煤灰的產(chǎn)生量仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其可能予以應(yīng)用 的量，因而，粉煤灰的去向仍然是各地市政部門要解決的一個(gè)重要問 題。污水廠脫水污泥，電廠或鍋爐粉煤灰，二者都是市政部門的廢棄 物，目前其帶來的處置難度越來越受到政府和業(yè)界的重視。注意到二 者的有益成分可以相輔相成、有害因素可以相互抵消，本發(fā)明中將二 者混合，進(jìn)行好氧發(fā)酵處理，產(chǎn)品即可以成為有益于農(nóng)林部門使用的 營(yíng)養(yǎng)土，也可以應(yīng)用于對(duì)我國(guó)大量鹽堿地進(jìn)行改造，不僅有效的解決 了兩種廢棄物的處置難題，而且還使兩種廢棄物轉(zhuǎn)化為有益的產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)本領(lǐng)域研究方面之不足，本發(fā)明的目的是提出一種污水廠脫 水污泥與粉煤灰混合好氧發(fā)酵制取營(yíng)養(yǎng)土的方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：
一種污水廠脫水污泥與粉煤灰混合好氧發(fā)酵制取營(yíng)養(yǎng)土的方法， 污泥和粉煤灰混合的質(zhì)量比例為1:0.7-1:1。
本發(fā)明所述的方法，包括步驟：
1)污泥和粉煤灰的質(zhì)量比例為1:0.7-1:1，加入混料機(jī)混合，混合 后的物料含水率為55-65%，物料狀態(tài)蓬松，空隙豐富，在強(qiáng)制通風(fēng)或 翻堆的作用下可使空氣與物料充分接觸。
2)步驟1)混合后的物料均勻碼垛，垛高1m-1.5m，垛寬3-8m， 垛體邊緣碼成40-50度斜角，堆垛上覆蓋防水透氣膜;
3)堆垛下布設(shè)空氣擴(kuò)散管，采用風(fēng)機(jī)通過擴(kuò)散管向堆垛中供氣，以提供微生物好氧發(fā)酵過程的供氧;
4)經(jīng)過12-18天發(fā)酵，發(fā)酵后的產(chǎn)物進(jìn)行轉(zhuǎn)垛翻堆晾曬，晾曬時(shí) 間為8-11天。以進(jìn)一步降低含水率，使產(chǎn)品更適于做為營(yíng)養(yǎng)土使用。
其中，所述步驟2)中，混合后的物料可以在發(fā)酵槽中發(fā)酵，在 發(fā)酵槽中物料的堆高控制在1-1.5m，槽寬在5-8m，適度較寬的槽寬可 以便于裝載機(jī)在槽內(nèi)通行作業(yè)，長(zhǎng)度根據(jù)場(chǎng)地情況自由決定。將混合 后的物料在發(fā)酵堆場(chǎng)發(fā)酵，則堆高控制在1m-1.5m左右，每條垛寬度 可設(shè)置為3-5m，長(zhǎng)度根據(jù)場(chǎng)地情況決定。
堆垛碼好或發(fā)酵槽裝填完畢后以防水透氣膜予以覆蓋，以保證發(fā) 酵過程中水分能夠透過防水透氣膜蒸發(fā)到空氣中，防水透氣膜還能夠 有效的攔截可產(chǎn)生臭味的分子，使透過膜進(jìn)入空氣中的氣體不含有臭 味分子，保證工作現(xiàn)場(chǎng)空氣質(zhì)量良好。防水透氣膜同時(shí)也可以防止雨水或融雪水進(jìn)入堆垛中，保證發(fā)酵過程中含水率的穩(wěn)定降低。
其中，所述污水廠脫水污泥取自污水處理系統(tǒng)的二沉池，含水率 70-82%。所述粉煤灰為燃煤電廠排放的固體廢棄物，主要成分包括SiO21.30～65.76%(質(zhì)量比例，下同)、Al2O31.59～40.12%，F(xiàn)e2O31.50～ 6.22%，CaO 1.44～16.80%，MgO 1.20～3.72%，SO31.00～6.00%、 Na2O 1.10～4.23%和K2O 1.02～2.14%。燃煤電廠的各類粉煤灰均可 應(yīng)用于本發(fā)明。
其中，脫水污泥1立方米的重量約為1噸，1立方米粉煤灰的重量 約為700公斤到1噸，混合后的含水率下降至60%左右。
優(yōu)選地，所述步驟1)中使用犁刀式混料機(jī)進(jìn)行混料，混料時(shí)間 1.5-3分鐘，混合后的物料狀態(tài)蓬松，空隙豐富，在強(qiáng)制通風(fēng)或翻堆的 作用下可使空氣與物料充分接觸。
其中，所述步驟2)中，空氣通入的體積比例為每立方米物料的 通風(fēng)量為0.025-0.1m3/min，
可根據(jù)堆體溫度測(cè)定儀和氧份測(cè)定儀的檢測(cè)情況確定供風(fēng)時(shí)間 及供風(fēng)間隔，例如，可以是每小時(shí)通風(fēng)8-12min。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、可以有效的減少污泥和粉煤灰分別對(duì)環(huán)境造成的危害。污水 廠脫水污泥和粉煤灰，對(duì)于市政部門來說都是當(dāng)前面臨的主要難題， 難以尋求很好的處理措施。而將二者結(jié)合起來制作成營(yíng)養(yǎng)土，則一舉 解決了兩個(gè)難題。1噸脫水污泥可以消納0.7到1噸左右的粉煤灰。
2、污泥和粉煤灰中，都分別含有可以作為肥料的有益成分，但 如果分別使用，都需要經(jīng)過一定的處理過程，需要增加大量的投資， 而將二者混合發(fā)酵制成營(yíng)養(yǎng)土，則使二者的有益成分可以在微生物的 作用下天然的結(jié)合到一起，成為易于被植物吸收的有機(jī)肥料，這項(xiàng)成 果，將對(duì)農(nóng)林業(yè)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。
3、污泥和粉煤灰混合發(fā)酵的產(chǎn)品，可以有效的對(duì)鹽堿土進(jìn)行改 良。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鹽堿土地面積總數(shù)與可耕地面積的總數(shù)大體相當(dāng)， 如能對(duì)鹽堿土進(jìn)行改良，將使我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展獲得更大的空間。而這 種產(chǎn)品，直接投放到鹽堿土地上，同時(shí)對(duì)該地進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理， 可以輕易的將鹽堿土改良成農(nóng)林綠化用土。
4、降低了各自的處理成本。目前，污泥進(jìn)行好氧發(fā)酵的處理費(fèi) 用每噸約200元左右，其中輔料的成本就可達(dá)100元以上。而采用與 粉煤灰混合堆肥的方式后，因二者均屬于廢棄物，如果能夠得到有關(guān) 部門的有效協(xié)調(diào)，則噸泥處理成本即可降到100元以下，可以認(rèn)為是 目前價(jià)格最低的污泥處理方式。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1：
將脫水污泥(含水率76%)和粉煤灰以質(zhì)量比1:1的比例混合�；� 合后的含水率下降至60%。混合過程需使用犁刀式混料機(jī)，混合時(shí)間 2min。將混合后的物料運(yùn)送至發(fā)酵堆場(chǎng)，均勻的碼成堆垛，堆高控制 在1.5m，每條垛寬度設(shè)置為5m，長(zhǎng)度10m。堆垛側(cè)面碼成傾斜角45 度。
堆垛碼好或發(fā)酵槽裝填完畢后以防水透氣膜材料予以覆蓋，以保 證發(fā)酵過程中水分能夠透過膜材料蒸發(fā)到空氣中，膜材料還能夠有效 的攔截可產(chǎn)生臭味的分子，使透過膜進(jìn)入空氣中的氣體不含有臭味分 子，保證工作現(xiàn)場(chǎng)空氣質(zhì)量良好。
堆垛的通風(fēng)采用在下部埋設(shè)穿孔管的方式，另備風(fēng)機(jī)通過穿孔管 對(duì)堆垛定期進(jìn)行通風(fēng)曝氣，以確保堆垛中的氧氣充足。通風(fēng)量 0.05m3/min，每小時(shí)通風(fēng)8min。
混合后的物料由于粉煤灰含有大量堿性物質(zhì)，其堿度很高，可以 有效地殺滅蟲卵，但堆體中的大部分好氧發(fā)酵菌能夠存活，并在隨后 堆放過程中快速生長(zhǎng)，開始發(fā)酵過程，發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量有機(jī)酸， 使堆體中的堿性迅速下降，經(jīng)測(cè)定，發(fā)酵約三天后，堆體的堿性消失， 同時(shí)堆體溫度迅速上升，發(fā)酵溫度最高達(dá)到58度。經(jīng)過15天的發(fā)酵 過程，堆體的溫度下降至35度，發(fā)酵過程基本結(jié)束，堆體的含水率 下降至40%，發(fā)酵后的產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，無臭味，不僅污泥原有的粘滯 性完全消失，粉煤灰原有的粉末狀態(tài)也完全消失了，整堆物料形成有 機(jī)結(jié)合的松散土壤狀態(tài)。
用裝載機(jī)等設(shè)施將發(fā)酵后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到另外一處繼續(xù)堆垛或裝 填入槽，進(jìn)行后續(xù)的翻堆晾曬，轉(zhuǎn)移過程和后續(xù)的翻堆晾曬過程可以 進(jìn)一步降低物料中的水分，經(jīng)過十天的翻堆和晾曬過程，含水率降低 至30%。將產(chǎn)品進(jìn)行小麥種子發(fā)芽率實(shí)驗(yàn)，發(fā)芽率指標(biāo)達(dá)到80%，完 全滿足營(yíng)養(yǎng)土的使用要求(通常營(yíng)養(yǎng)土發(fā)芽率應(yīng)超過60%)。
實(shí)施例2：
將脫水污泥(含水率79%)和粉煤灰以體積比1:0.9的質(zhì)量比例 混合�；旌虾蟮暮氏陆抵�55%�；旌线^程需使用犁刀式混料機(jī)， 混合時(shí)間3min。
混合后的物料放在發(fā)酵槽中發(fā)酵，在發(fā)酵槽中物料的堆高控制在 1.5m，槽寬8m，長(zhǎng)度12m。
堆垛碼好或發(fā)酵槽裝填完畢后以防水透氣膜材料予以覆蓋，以保 證發(fā)酵過程中水分能夠透過膜材料蒸發(fā)到空氣中，膜材料還能夠有效 的攔截可產(chǎn)生臭味的分子，使透過膜進(jìn)入空氣中的氣體不含有臭味分 子，保證工作現(xiàn)場(chǎng)空氣質(zhì)量良好。
堆垛的通風(fēng)采用在下部埋設(shè)穿孔管的方式，另備風(fēng)機(jī)通過穿孔管 對(duì)堆垛定期進(jìn)行通風(fēng)曝氣。發(fā)酵過程中需輔之以翻堆或鼓風(fēng)通氣，以 確保堆垛中的氧氣充足。通風(fēng)量0.05m3/min，每小時(shí)通風(fēng)10min。
混合后的物料由于粉煤灰含有大量堿性物質(zhì)，其堿度很高，可以 有效地殺滅蟲卵，但堆體中的大部分好氧發(fā)酵菌能夠存活，并在隨后 堆放過程中快速生長(zhǎng)，開始發(fā)酵過程，發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量有機(jī)酸， 使堆體中的堿性迅速下降，經(jīng)測(cè)定，發(fā)酵約三天后，堆體的堿性消失， 同時(shí)堆體溫度迅速上升，發(fā)酵溫度達(dá)58度。經(jīng)過15天的發(fā)酵過程， 堆體的溫度下降至35℃，發(fā)酵過程基本結(jié)束，堆體的含水率下降至 40%，發(fā)酵后的產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，無臭味，不僅污泥原有的粘滯性完全 消失，粉煤灰原有的粉末狀態(tài)也完全消失了，整堆物料形成有機(jī)結(jié)合 的松散土壤狀態(tài)。
用裝載機(jī)等設(shè)施將發(fā)酵后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到另外一處繼續(xù)堆垛或裝 填入槽，進(jìn)行后續(xù)的翻堆晾曬，轉(zhuǎn)移過程和后續(xù)的翻堆晾曬過程可以 進(jìn)一步降低物料中的水分，經(jīng)過十天的翻堆和晾曬過程，含水率降低 至30%。將產(chǎn)品進(jìn)行小麥種子發(fā)芽率實(shí)驗(yàn)，發(fā)芽率80%。
