專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用新型調(diào)理劑進(jìn)行污泥堆肥化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥好氧堆肥化處理的新工藝。具體涉及將懸浮式生物載體填料作為新型調(diào)理劑應(yīng)用到污泥好氧堆肥化工藝中的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市污水廠產(chǎn)生的污泥也將大幅度增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)每年產(chǎn)生的干污泥量約為667萬(wàn)噸，僅上海市每天產(chǎn)生含水率99％的污泥就有5萬(wàn)多噸。目前，處置城市污泥有焚燒、衛(wèi)生填埋和土地利用等方法，其中土地利用已成為一條重要的處置途徑。但土地利用前必須進(jìn)行穩(wěn)定化和無(wú)害化處理。污泥的穩(wěn)定化和無(wú)害化處理主要有好氧消化、厭氧消化、堆肥化、雙消化、熱干化以及堿性穩(wěn)定化等。其中，堆肥化(好氧堆肥化處理)是最常用的。堆肥化實(shí)質(zhì)上就是利用污泥中的好氧微生物(如桿菌、球菌和放線菌等)進(jìn)行好氧發(fā)酵的過(guò)程，將污泥與調(diào)理劑(如秸稈、木屑、樹(shù)葉、花生殼、玉米芯等)在pH、C/N、通氣、水分、溫度等條件下，借助混合微生物群體對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為類(lèi)腐殖質(zhì)，其產(chǎn)物也叫生物固體(Biosolids)。污泥經(jīng)堆肥化后，病原菌、寄生蟲(chóng)卵、雜草種子等幾乎全部被殺死，污泥含水率和揮發(fā)性成分減少，臭味消除，重金屬可交換態(tài)的比率也會(huì)降低，速效養(yǎng)分有所增加，污泥堆肥后的產(chǎn)物成為一種比較干凈而且性質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)物。但是傳統(tǒng)的木屑、秸稈、稻殼等調(diào)理劑，在堆肥過(guò)程中因自身發(fā)生腐解，失去吸水能力，不能夠起到支撐作用，而只能一次性利用，不能循環(huán)使用。而且隨著污泥處理量的日益增多，木屑類(lèi)調(diào)理劑的來(lái)源已成為一大難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于尋找一種可循環(huán)使用的新型調(diào)理劑，進(jìn)一步的目的在于提供使用這種新型調(diào)理劑進(jìn)行城市污水廠污泥好氧堆肥化的工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣進(jìn)行的首先將一種水處理中常用的商品名為懸浮式生物載體填料(專(zhuān)利號(hào)ZL 97 2 23855.7，ZL 98 2 23959.9，ZL 98 225557.8，售于上海同耀環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司)作為新型調(diào)理劑。這種懸浮填料為內(nèi)設(shè)通孔的球體或圓柱體，直徑在2-4cm之間，有較大的比表面積(144-285m2/m3)。在水處理工藝中它是一種生物膜技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是微生物以膜狀生長(zhǎng)在懸浮填料上。它能增加水池中生物量，降低負(fù)荷，提高處理效果并具有良好的去除氨氮作用。由于污泥含水率較高(一般脫水污泥在75～80％)，通氣性較差，因此在堆肥前，需添加一定量的調(diào)理劑。該填料可充分發(fā)揮其高比表面積作為微生物載體和在污泥中起支撐的作用，確保好氧堆肥能夠快速高效地完成。
接著，根據(jù)脫水污泥初始含水率，以堆料含水率控制為依據(jù)確定污泥、新型調(diào)理劑與木屑類(lèi)調(diào)理劑的質(zhì)量比(與木屑和污泥的含水率有關(guān))，初次發(fā)酵反應(yīng)要加入市售的VT菌(北京沃土天地生物科技有限公司)作為產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)微生物種群的誘導(dǎo)菌劑(以后均通過(guò)物料回流來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)發(fā)酵微生物菌群的循環(huán)利用)，使攪拌后的初始物料含水率在60％～70％。同時(shí)控制動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵裝置的通風(fēng)量和攪拌頻率，進(jìn)行好氧快速堆肥處理。將該懸浮式生物載體填料用于污泥好氧堆肥處理工藝中的具體步驟如下第一步先確定新型調(diào)理劑是懸浮式生物載體填料，接著對(duì)污泥進(jìn)行采樣分析，然后確定投加兩種調(diào)理劑和回流物料的比例對(duì)含水率為75-80％、總有機(jī)質(zhì)400-600g/kgDM(DM表示干物質(zhì)，下同)、水溶性總氮3.0-5.0g/kgDM、大腸菌群值≥24,000MPN/100gDM的污泥，添加兩種調(diào)理劑分別為含水率為10-20％的木屑為污泥重量的5-15％，懸浮式生物載體填料為污泥重量的5-10％，使混合料初始含水率達(dá)60-70％為準(zhǔn)。初次發(fā)酵時(shí)需稱(chēng)量污泥重量的0.1‰的VT菌作為誘導(dǎo)菌劑，并用自來(lái)水稀釋10倍待用。再次發(fā)酵的回流比控制在10-40％之間。
第二步將污泥以及上述按比例稱(chēng)量好的木屑、懸浮式生物載體填料放入動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，然后雙向攪拌，初次發(fā)酵則將上述兌水稀釋好的VT菌均勻噴灑在物料上；以后可直接與倉(cāng)內(nèi)保留的回流物料進(jìn)行充分混合，調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量控制在100-300L/min，定向攪拌，設(shè)定相應(yīng)的自動(dòng)攪拌頻率為每隔5-10小時(shí)攪拌5-20分鐘，進(jìn)行發(fā)酵處理。
第三步當(dāng)發(fā)酵升溫到55℃以上時(shí)，繼續(xù)按上述設(shè)定的攪拌頻率和通風(fēng)量運(yùn)行5-13天結(jié)束，整個(gè)堆肥周期為7-14天，55℃以上可維持4～5天，堆肥完成時(shí)經(jīng)檢測(cè)污泥中的大腸菌群值降低到30MPN/100gDM以下，蛔蟲(chóng)卵100％滅活，倉(cāng)內(nèi)NH3濃度低于1.0mg/m3，污泥顆粒均勻，符合土地利用的相關(guān)要求。
第四步進(jìn)行過(guò)篩，將懸浮式生物載體填料從無(wú)害化處理的污泥中分離，再次在第一步的配料中作為新型調(diào)理劑循環(huán)使用。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明找到的新型調(diào)理劑為聚丙烯材質(zhì)，呈多孔球型或圓柱形，比表面積大，比木屑類(lèi)調(diào)理劑的生物附著能力更強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)堆肥結(jié)束時(shí)調(diào)理劑增重4.6倍，因此使用該新型調(diào)理劑進(jìn)行堆肥，反應(yīng)結(jié)束得到的物料松散，調(diào)理劑與物料易于分離，其表面微孔中附著的優(yōu)勢(shì)微生物又可隨其一起作為回料利用。
2.由于使用過(guò)程中新型調(diào)理劑基本無(wú)損耗，可循環(huán)重復(fù)使用，每次堆肥的損耗率低于3％。而且價(jià)格便宜，以上海地區(qū)的價(jià)格為例，僅相當(dāng)于木片/木屑500元/噸的2/3左右。因此本發(fā)明的運(yùn)行成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
3.由于本發(fā)明的新型調(diào)理劑具有很好的支撐作用，自身的微孔又可使堆體內(nèi)通風(fēng)更為通暢，實(shí)驗(yàn)證明，使用該調(diào)理劑可使木屑量減少50％以上，因此可大大節(jié)省鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)時(shí)間，從而使堆肥過(guò)程中的耗電量降低為處理每噸污泥的耗電量為12kW·h。
4.由于本發(fā)明添加了新型調(diào)理劑，與只采用木屑/木片等傳統(tǒng)調(diào)理劑工藝相比，堆肥早期升溫速度快，堆肥完畢時(shí)堆體脫水和降溫更加迅速。因此，堆肥腐熟所需時(shí)間最大可縮短到7天，比國(guó)內(nèi)外同類(lèi)工業(yè)化堆肥技術(shù)的堆肥周期縮短1/2～3/4，因此可大大提高堆肥效率，同時(shí)也更適合于堆肥過(guò)程的自動(dòng)控制。
5.有利于堆肥產(chǎn)品減量化和提高反應(yīng)設(shè)備的利用效率。從我們的實(shí)驗(yàn)情況來(lái)看，加入5％-10％的新型調(diào)理劑，可將木屑減量一半以上，因此堆肥產(chǎn)品中木屑含量大大降低，與污泥處理減量化的原則相符合，為后續(xù)污泥土地利用創(chuàng)造了良好條件。此外，因木屑密度較新型調(diào)理劑小，降低木屑比例、提高新型調(diào)理劑用量，還有利于提高堆肥反應(yīng)設(shè)備的利用效率。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1首先對(duì)上海某城市污水廠(生活污水和和少量食品廢水)的脫水污泥進(jìn)行采樣分析，污泥的基本性質(zhì)為含水率80％，總有機(jī)質(zhì)550g/kgDM，水溶性總氮3.0g/kgDM，大腸菌群值≥24,000MPN/100gDM。然后添加含水率10％～20％左右的木屑和規(guī)格為ZG25，外徑Φ25mm，聚丙烯球形的懸浮式生物載體填料兩種調(diào)理劑作為輔料，添加量分別為污泥重量的15％和5％。將上述物料放入由通風(fēng)系統(tǒng)與自動(dòng)攪拌系統(tǒng)緊密配合的動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵倉(cāng)?？刂苹亓魑锪系闹亓繛槲勰嘀亓康?0％。然后雙向攪拌，使發(fā)酵優(yōu)勢(shì)菌群均勻混合到物料體系中。開(kāi)啟空氣泵，通風(fēng)量控制在100-300L/min，每隔5-10小時(shí)定向攪拌5-10分鐘，經(jīng)過(guò)7天處理后出料，物料重量減少43.0％。檢測(cè)污泥中大腸菌群值≤30MPN/100gDM，蛔蟲(chóng)卵100％滅活，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)NH3濃度低于1.0mg/m3，發(fā)芽指數(shù)＞60％，物料顆粒均勻，符合土地利用的相關(guān)要求。最后進(jìn)行過(guò)篩，將懸浮式生物載體填料從無(wú)害化處理的污泥中分離，再次在配料中作為調(diào)理劑循環(huán)利用。
實(shí)施例2對(duì)上海某城市污水廠(生活污水和工業(yè)廢水分別占80％和20％)的脫水污泥進(jìn)行采樣分析，污泥的基本性質(zhì)為含水率78％，總有機(jī)質(zhì)600g/kgDM，水溶性總氮3.5g/kgDM，大腸菌群值≥24,000MPN/100gDM。添加含水率10％～20％左右的木屑和如實(shí)施例1的聚丙烯球形填料作為輔料，添加量分別為污泥重量的5％和10％，將上述物料放入由通風(fēng)系統(tǒng)跟自動(dòng)攪拌系統(tǒng)緊密配合的動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵倉(cāng)?？刂苹亓魑锪系闹亓繛槲勰嘀亓康?0％。然后雙向攪拌，使發(fā)酵優(yōu)勢(shì)菌群均勻混合到物料體系中。開(kāi)啟空氣泵，通風(fēng)量控制在100-300L/min，每隔5-10小時(shí)定向攪拌10-20分鐘。經(jīng)過(guò)14天處理后出料，物料重量減少51.0％。檢測(cè)污泥中大腸菌群值≤30MPN/100gDM，蛔蟲(chóng)卵100％滅活，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)NH3濃度低于1.0mg/m3，發(fā)芽指數(shù)＞50％，物料顆粒均勻，符合土地利用的相關(guān)要求。進(jìn)行過(guò)篩，將懸浮式生物載體填料從無(wú)害化處理的污泥中分離，再用在第一步的配料中作為新型調(diào)理劑。
實(shí)施例3對(duì)上海某城市污水廠(生活污水和和少量食品廢水)的脫水污泥進(jìn)行采樣分析，污泥的基本性質(zhì)為含水率80％，總有機(jī)質(zhì)550g/kgDM，水溶性總氮3.0g/kgDM，大腸菌群值≥24,000MPN/100gDM。然后添加含水率10％～20％左右的木屑和如實(shí)施例1的聚丙烯圓柱形填料作為輔料，添加量分別為污泥重量的10％和10％。將上述物料放入由通風(fēng)系統(tǒng)與自動(dòng)攪拌系統(tǒng)緊密配合的動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵倉(cāng)?？刂苹亓魑锪系闹亓繛槲勰嘀亓康?0％。然后雙向攪拌，使發(fā)酵優(yōu)勢(shì)菌群均勻混合到物料體系中。開(kāi)啟空氣泵，通風(fēng)量控制在100-300L/min，每隔5-10小時(shí)定向攪拌5-10分鐘，經(jīng)過(guò)14天處理后出料，物料重量減少42.3％。檢測(cè)污泥中大腸菌群值≤30MPN/100gDM，蛔蟲(chóng)卵100％滅活，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)NH3濃度低于1.0mg/m3，發(fā)芽指數(shù)＞60％，物料顆粒均勻，符合土地利用的相關(guān)要求。進(jìn)行過(guò)篩，將懸浮式生物載體填料從無(wú)害化處理的污泥中分離，再用在第一步的配料中作為新型調(diào)理劑。
權(quán)利要求
1.一種用新型調(diào)理劑進(jìn)行污泥堆肥化的方法，其特征在于第一步先確定新型調(diào)理劑是懸浮式生物載體填料，接著對(duì)污泥進(jìn)行采樣分析，然后確定投加兩種調(diào)理劑和回流物料的比例對(duì)含水率為75-80％、總有機(jī)質(zhì)400-600g/kgDM、水溶性總氮3.0-5.0g/kgDM、大腸菌群值≥24,000MPN/100gDM的污泥，添加兩種調(diào)理劑分別為含水率為10-20％的木屑為污泥重量的5-15％，懸浮式生物載體填料為污泥重量的5-10％，使混合料初始含水率達(dá)60-70％為準(zhǔn)，初次發(fā)酵時(shí)需稱(chēng)量污泥重量的0.1‰的VT菌作為誘導(dǎo)菌劑，并用自來(lái)水稀釋10倍待用，再次發(fā)酵的回流比控制在10-40％之間；第二步將污泥以及上述按比例稱(chēng)量好的木屑、懸浮式生物載體填料放入動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，然后雙向攪拌，初次發(fā)酵則將上述兌水稀釋好的VT菌均勻噴灑在物料上；以后可直接與倉(cāng)內(nèi)保留的回流物料進(jìn)行充分混合，調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量控制在100-300L/min，定向攪拌，設(shè)定相應(yīng)的自動(dòng)攪拌頻率為每隔5-10小時(shí)攪拌5-20分鐘，進(jìn)行發(fā)酵處理；第三步當(dāng)發(fā)酵升溫到55℃以上時(shí)，繼續(xù)按上述設(shè)定的攪拌頻率和通風(fēng)量運(yùn)行5-13天結(jié)束，整個(gè)堆肥周期為7-14天，55℃以上可維持4～5天，堆肥完成時(shí)經(jīng)檢測(cè)污泥中的大腸菌群值降低到30MPN/100gDM以下，蛔蟲(chóng)卵100％滅活，倉(cāng)內(nèi)NH3濃度低于1.0mg/m3，污泥顆粒均勻，符合土地利用的相關(guān)要求；第四步進(jìn)行過(guò)篩，將懸浮式生物載體填料從無(wú)害化處理的污泥中分離，再次在第一步的配料中作為新型調(diào)理劑循環(huán)利使用。
全文摘要
一種用新型調(diào)理劑進(jìn)行污泥堆肥化的方法，涉及一種污泥好氧堆肥化處理的新工藝。本發(fā)明的新型調(diào)理劑是污水處理中常用的懸浮式生物載體填料。先確定污泥中添加兩種調(diào)理劑分別為污泥重量的5－15％的木屑和5－10％的懸浮式生物載體填料，使攪拌后的初始物料含水率在60％～70％。同時(shí)控制動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵裝置的通風(fēng)量和攪拌頻率，進(jìn)行好氧快速堆肥處理。最后進(jìn)行過(guò)篩，將懸浮式生物載體填料從無(wú)害化處理的污泥中分離后循環(huán)使用。本發(fā)明的新型調(diào)理劑附著性能好、無(wú)自身?yè)p耗、能反復(fù)循環(huán)使用。得到的堆肥產(chǎn)品減量化明顯、堆肥處理設(shè)備的利用效率高、物料松散易分離，堆肥周期縮短1/2～3/4，運(yùn)行成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，可廣泛應(yīng)用于各種污泥好氧堆肥化處理。
文檔編號(hào)C05F17/00GK1587213SQ20041005342
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
發(fā)明者陳玲, 趙建夫, 朱志良, 李宇慶, 許民, 邱家洲 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)