公布日：2022.08.12
申請日：2022.05.27
分類號：C02F11/02(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污泥無害化資源化的處理方法，它包括以下步驟：(1)預處理：向污泥中添加污泥重量2％‑3％的調(diào)理劑；(2)脫水：用隔膜壓濾機在1.4‑1.6Mpa壓力下進行脫水，得到脫水泥餅；(3)有氧發(fā)酵：向脫水泥餅中添加脫水泥餅重量0.1‑0.5％的微生物復合菌和脫水泥餅重量1‑3％的生物質(zhì)碳，在55‑85℃下有氧發(fā)酵3‑7天，干燥，粉碎篩分，得到營養(yǎng)土。本發(fā)明還公開了獲得的營養(yǎng)土在土地改良中的應(yīng)用。通過本發(fā)明方法能夠?qū)⑽勰酂o害化資源化的同時，獲得營養(yǎng)土，且該營養(yǎng)土能夠改良土壤。
權(quán)利要求書
1.一種污泥無害化資源化的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)預處理：向污泥中添加污泥重量2％-3％的調(diào)理劑；(2)脫水：用隔膜壓濾機在1.4-1.6Mpa壓力下進行脫水，得到脫水泥餅；(3)有氧發(fā)酵：向脫水泥餅中添加脫水泥餅重量0.1-0.5％的微生物復合菌和脫水泥餅重量1-3％的生物質(zhì)碳，在55-85℃下有氧發(fā)酵3-7天，干燥，粉碎篩分，得到營養(yǎng)土。
2.如權(quán)利要求1所述污泥無害化資源化的處理方法，其特征在于：所述調(diào)理劑為聚合氯化鐵或聚合氯化鋁。
3.如權(quán)利要求1所述污泥無害化資源化的處理方法，其特征在于：所述步驟(1)中，污泥含水率為70-80％。
4.如權(quán)利要求1所述污泥無害化資源化的處理方法，其特征在于：所述步驟(2)中，得到的脫水泥餅含水率為58-62％。
5.如權(quán)利要求1所述污泥無害化資源化的處理方法，其特征在于：所述步驟(3)中，微生物復合菌為重量比為3:1:2:3的嗜熱鏈球菌、芽孢桿菌、放線菌、絲狀真菌的混合物。
6.如權(quán)利要求5所述污泥無害化資源化的處理方法，其特征在于：所述微生物復合菌的活菌數(shù)為2×1010個/mL。
7.如權(quán)利要求1所述污泥無害化資源化的處理方法，其特征在于：所述步驟(3)中，得到營養(yǎng)土的含水率為38-42％。
8.如權(quán)利要求1-7任意一項所述污泥無害化資源化的處理方法得到的營養(yǎng)土在土地改良中的應(yīng)用。
9.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，所述營養(yǎng)土施加量為60噸/667m2。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述技術(shù)問題，提供一種污泥無害化資源化的處理方法，該方法能夠安全、穩(wěn)定實現(xiàn)污泥無害化資源化處理。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種污泥無害化資源化的處理方法，包括以下步驟：
(1)預處理：向污泥中添加污泥重量2％-3％的調(diào)理劑；
(2)脫水：用隔膜壓濾機在1.4-1.6Mpa壓力下進行脫水，得到脫水泥餅；
(3)有氧發(fā)酵：向脫水泥餅中添加脫水泥餅重量
0.1-0.5％的微生物復合菌和脫水泥餅重量1-3％的生物質(zhì)碳，在55-85℃下有氧發(fā)酵3-7天，干燥，粉碎篩分，得到營養(yǎng)土。
生物質(zhì)炭是一種碳含量極其豐富的黑炭，埋到地下后幾百至上千年不會消失,可以為土壤補充有機物的含量，提高土壤的肥力,而且生物炭具有很多孔隙結(jié)構(gòu)，具有很強的吸附力。生物質(zhì)炭可由的污泥經(jīng)低溫裂解制備。
本發(fā)明所述步驟(1)中，污泥含水率為70-80％。為提高后期脫水效率，需要在污泥中添加調(diào)理劑，因為污泥中存在很多膠狀物質(zhì)，如果不添加調(diào)理劑，污泥很難沉淀，或者需要很長的時間沉淀，而且也會影響脫水效果，增加脫水的難度和延長脫水的時間。添加調(diào)理劑后，加快污泥中膠狀物質(zhì)的沉淀，也利于提高后期脫水效果。
本發(fā)明的發(fā)酵步驟(3)中添加生物質(zhì)炭，微生物借助生物質(zhì)炭的熱穩(wěn)定性、抗生物化學分解特性以及發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，增強發(fā)酵效果，再結(jié)合微生物復合菌，通過微生物的代謝作用，使污泥中的有機物轉(zhuǎn)化成富含植物生長所需的腐殖質(zhì)，反應(yīng)的最終代謝物是CO2、H2O和熱量，大量熱量使物料維持持續(xù)高溫，降低物料的含水率，有效地殺滅病原體、寄生蟲(卵)和雜草種子，生物質(zhì)炭表面富有多種官能團使其具有較強的化學吸附能力，可以對重金屬、有害氣體等進行吸附，減少污染，最終實現(xiàn)污泥處理的減量化、穩(wěn)定化、無害化的目的，同時生物質(zhì)炭具有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，可為微生物提供生存和繁殖的場所，增強了發(fā)酵過程的通氣性和保水能力。
本發(fā)明中影響污泥脫水性能的因素主要有污泥顆粒的大小及分布、表面電荷、水合程度以及顆粒間的相互作用。其中，污泥顆粒的大小是影響污泥脫水性能最重要的因素，因為污泥顆粒越小，顆粒的比表面積越大，意味著更高的水合程度和對過濾的更大主力及改變污泥脫水性能必須添加調(diào)理劑，通過添加調(diào)理劑，能夠提升脫水效果，而本發(fā)明所述調(diào)理劑優(yōu)選為聚合氯化鐵或聚合氯化鋁。
本發(fā)明采用隔膜壓濾機進行脫水，脫水后的泥餅含水率為58-62％，比傳統(tǒng)的半框壓濾機更節(jié)約能耗，為污泥后期的生物發(fā)酵堆肥的水分要求提供了保證。
為了獲得更好的發(fā)酵效果，本發(fā)明所述步驟(3)中，微生物復合菌優(yōu)選重量比為3:1:2:3的嗜熱鏈球菌、芽孢桿菌、放線菌、絲狀真菌的混合物，所述微生物復合菌的活菌數(shù)優(yōu)選2×1010個/mL。
經(jīng)過好氧發(fā)酵得到的營養(yǎng)土質(zhì)地疏松，含水率為38-42％，陽離子交換量顯著增加、容重減少、可被植物利用的營養(yǎng)成分增加。有氧發(fā)酵過程的分解主要是利用嗜熱細菌群，氧化分解有機物，同時釋放出大量的能量，在有機物生化降解的同時伴有熱量產(chǎn)生，發(fā)酵物料溫度可以上升至55℃以上，致使病原菌和寄生蟲(卵)死亡。在有氧發(fā)酵過程添加的微生物復合菌與生物質(zhì)炭的協(xié)同作用，微生物借助生物質(zhì)炭的熱穩(wěn)定性、抗生物化學分解特性以及發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，增強發(fā)酵，有效解決傳統(tǒng)污泥好氧堆肥存在升溫啟動慢、堆肥時間長、脫水效率低、除臭效果差以及重金屬鈍化效果差等問題。此外，傳統(tǒng)好氧堆肥過程還伴有大量有害氣體排放，這不僅降低好氧堆肥的農(nóng)用價值，還污染大氣、危害人畜健康、加劇溫室效應(yīng)以及帶來酸雨危害和水體富營養(yǎng)化等問題，而本發(fā)明通過微生物復合菌與生物質(zhì)炭的協(xié)同作用，在發(fā)酵過程中，生物質(zhì)炭表面富有多種官能團使其具有較強的化學吸附能力，可以對重金屬、有害氣體等進行吸附，減少污染。
本發(fā)明的污泥無害化資源化的處理方法得到的營養(yǎng)土在土地改良用的應(yīng)用，能夠改善土壤的質(zhì)量，降低土壤中重金屬含量，而且能夠提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。
在土地改良用的應(yīng)用中，本發(fā)明所述營養(yǎng)土施加量優(yōu)選60噸/667m2。施加60噸/畝營養(yǎng)土，可以使作物長勢最好，存活率也是最好的，且作物的鎘含量最少，鉛的含量也是處在《食品中污染物限量》(GB2762-2012)總鉛限值0.1mg/kg以下處于正常安全范圍，土壤中總鎘、總汞、總砷、總鉛和總鉻數(shù)據(jù)沒有超過農(nóng)用地土壤污染風險管制值。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：
1、本發(fā)明在處理污泥時，在有氧發(fā)酵中添加生物質(zhì)炭，微生物可借助生物質(zhì)炭的熱穩(wěn)定性、抗生物化學分解特性以及發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，同時通過添加生物質(zhì)炭補充碳源,有利于提高微生物對有機碳的分解速率，促進微生物將更多的銨態(tài)氮固定為有機氮,以減少氮素損失、增強發(fā)酵性能，獲得能夠改良土壤的營養(yǎng)土，營養(yǎng)土可以廣泛應(yīng)用于園林綠化、貧瘠土地(如礦山、石漠化荒山)修復。
2、本發(fā)明在有氧發(fā)酵中添加微生物復合菌種，其中的微生物在好氧發(fā)酵過程是通過微生物的代謝作用，使污泥中的有機物轉(zhuǎn)化成富含植物生長所需的腐殖質(zhì)，反應(yīng)的最終代謝物是CO2、H2O和熱量，大量熱量使物料維持持續(xù)高溫，降低物料的含水率，有效地殺滅病原體、寄生蟲(卵)和雜草種子，最終實現(xiàn)污泥處理的減量化、穩(wěn)定化、無害化的目的。
3、本發(fā)明的方法能夠解決傳統(tǒng)污泥好氧堆肥存在升溫啟動慢、堆肥時間長、脫水效率低、除臭效果差、重金屬鈍化效果差以及產(chǎn)生有害氣體等問題，實現(xiàn)污泥無害化資源化的處理。
（發(fā)明人：寧英文;黃敏;王昌盛;周陳林;韋永烈;王柳枝;熊虹偉）
