申请日2014.11.28
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号C05F17/00; C05F5/00
摘要
本发明提供一种城市生活污泥综合处理工艺，包括以下步骤：1)将城市生活污泥进行厌氧发酵消化处理;2)将厌氧发酵消化处理后的剩余污泥进行高温好氧发酵处理。经过上述二次处理过程，城市生活污泥完全腐熟，最终变成一种有机质、氮磷钾总养分高的营养土，通过加工可生产制作不同的有机肥产品。本发明不仅能够对城市生活污泥彻底减量化、无害化，还能够完全消除城市生活污泥对环境带来的大气、地表、水体等一系列的环境污染，并且提高城市生活污泥的资源化利用效率，在厌氧发酵阶段可生产制备沼气，在高温好氧发酵阶段，对污泥腐熟营养土可加工各类有机肥料，进行园林绿化和农用等，提高土壤有机质，改良土壤结构。
权利要求书
1.一种城市生活污泥综合处理工艺，包括以下步骤：
(1)将城市生活污泥进行厌氧发酵消化处理;
(2)将厌氧发酵消化处理后的剩余污泥进行高温好氧发酵处理。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤如下：
(1)在城市生活污泥中加入已培养好的专性厌氧产甲烷菌液(Methanogenus.tw-1)一起进行厌氧发酵消化处理;
(2)在厌氧发酵消化处理后的剩余污泥中加入发酵专用EM菌和粉碎秸秆、蘑菇渣或家畜粪便，混合均匀后一起进行高温好氧发酵。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述厌氧发酵消化处理中发酵温度为25-35℃，发酵时间为8-13天。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述厌氧产甲烷菌液是鲜城市生活污泥质量的0.3-0.5%。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：在所述厌氧发酵消化处理的同时，收集沼气。
6.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述高温好氧发酵处理的发酵周期为10-15天，其中维持高温阶段持续5-7天，升温阶段和降温稳定阶段5-8天;所述高温阶段温度为55℃-75℃。
7.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述高温好氧发酵处理是在厌氧发酵消化处理后的剩余污泥中加入发酵专用EM菌和污泥质量10-15%的粉碎秸秆、蘑菇渣或家畜粪便，混合均匀后一起进行高温好氧发酵。
8.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述高温好氧发酵处理的参数为：调整混合物料碳氮比至20-30，混合物料水分60-70%，物料堆高为1.5-2.0m，布气管道风速为2.0-3.5m/s，待发酵温度大于等于70℃时，对物料进行翻抛。
9.应用权利要求1-8任一所述的工艺制备得到的城市生活污泥营养土;其中，所述营养土中有机质含量≧45%，氮磷钾总养分含量≧5%，各重金属污染物浓度限制均低于污泥农用城镇建设行业A级标准CJ/T 309-2009中的规定，其各项指标完全符合农业部有机肥标准NY525-2012中的规定。
10.一种生物有机肥，其特征在于：所述生物有机肥的是按照以下步骤制备而成的：
(1)将权利要求9制备的营养土粉碎，过筛;
(2)将培养后的嗜酸乳杆菌、枯草芽抱杆菌和黑曲霉复合添加到营养土中，得到生物有机肥。
说明书
一种城市生活污泥综合处理工艺
技术领域
本发明涉及一种城市生活污泥综合处理工艺。
背景技术
城市生活污泥具有容量体积大、理化性质不稳定、堆放易腐败、有刺激恶臭等特点,如果不合理处理处置利用而任意处置,必将对环境造成严重的二次污染。污泥常见处置方式有污泥农业利用、卫生填埋、焚烧处理、材料加工和海洋消纳等。在众多污泥的最终处置方法中，污泥农用是最经济、环保且实用的方法之一，对污泥可实现稳定化、减量化、无害化、资源化，并且在国内外已获得广泛应用。
在对城市生活污泥的综合处理中，由于其中的重金属含量偏低，有机质和氮磷钾养分高，适合厌氧发酵制备沼气或高温好氧发酵做营养土肥料应用于土地改良等。而厌氧发酵单处理模式，往往造成污泥消化不彻底，经厌氧发酵消化结束后的污泥会带有病原菌、虫卵及杂草种子，同时还会带有恶臭气味;但是在污泥厌氧发酵消化处理过程中值得肯定的是完全避免了恶臭气体及固废物的外泄，防止对环境造成二次污染，同时又收集利用了沼气，节约了能源。而高温好氧发酵污泥处理模式，污泥本身营养物质丰富，又为了中和污泥多余水分而添加大量的有机物料，造成在发酵过程中富营养化，产生大量恶臭气体，同时，由于污泥的高水分(80%)需掺入的干料和返混料越多，占用的发酵仓容积越大，造成投资和运行成本越高。而其明显的优势是经高温好氧发酵处理，可杀灭病原菌、虫卵及杂草种子，腐熟后的污泥营养土加工成有机肥料应用于农林业。
发明内容
为了解决现有技术中对城市生活污泥单一发酵时存在的问题，本发明提供了一种城市生活污泥综合处理工艺，采用一种厌氧消化和高温好氧发酵联合处理模式，一方面克服了污泥厌氧消化和高温好氧发酵污泥处理方式的不足，又沿承了上述两种处理方式的优点，通过厌氧发酵消化和高温好氧发酵综合处理，既达到对城市生活污泥的减量化和无害化处理，又提高了资源化利用率。
本发明提供一种城市生活污泥综合处理工艺，包括以下步骤：
1) 将城市生活污泥进行厌氧发酵消化处理;
2) 将厌氧发酵消化处理后的剩余污泥进行高温好氧发酵处理。
优选地，步骤如下：
1) 在城市生活污泥中加入已培养好的专性厌氧产甲烷菌(Methanogenus.tw-1)液一起进行厌氧发酵消化处理;
2) 在厌氧发酵消化处理后的剩余污泥中加入发酵专用EM菌和粉碎秸秆、蘑菇渣或家畜粪便，混合均匀后一起进行高温好氧发酵。
EM菌由枯草芽孢杆菌、高温放线菌、链霉菌、黑曲霉、乳酸菌和光合细菌等数十种菌组成，在污泥等有机物的堆置好氧发酵中，能够大大提高发酵腐熟进程，缩短发酵腐熟时间，改善发酵品质。
优选地，所述厌氧发酵消化处理中发酵温度为25-35℃，发酵时间为8-13天。
在中温(25-35℃)条件下对污泥进行厌氧消化，工艺参数及配套设备技术成熟，运行稳定，且在后续水处理过程中，无需考虑降温措施，能耗较低，在社会中应用广泛。 优选地，所述厌氧产甲烷菌液是城市生活污泥质量的0.3-0.5%。
考虑到培养产甲烷菌液的生产成本，过高(≧0.5%)不仅增加生产成本，而且菌量过大，会延迟阻滞菌液的快速进入到对数生长期，降低厌氧消化效率;加入菌液过低(≦0.3%)，快速生长慢，容易造成菌含量偏低，影响厌氧消化效率，延迟厌氧消化时间。
优选地，在所述厌氧发酵消化处理的同时，收集沼气。
优选地，所述高温好氧发酵处理的发酵周期为10-15天，其中维持高温阶段持续5-7天，升温阶段和降温稳定阶段5-8天;所述高温阶段温度为55℃-75℃。
在高温好氧发酵阶段，经试验研究发现，在高温55℃-75℃，维持高温期在5-7天，可完全杀灭污泥中的病原菌及杂草种子，再通过4-6天的降温腐熟过程，就可完全腐熟污泥，经过该10-15天的发酵腐熟周期，很好地对污泥无臭无病原菌的无害化处理。
优选地，所述高温好氧发酵处理是在厌氧发酵消化处理后的剩余污泥中加入发酵专用EM菌和污泥质量10-15%的粉碎秸秆、蘑菇渣或家畜粪便，混合均匀后一起进行高温好氧发酵。
优选地，所述高温好氧发酵处理的参数为：调整混合物料碳氮比至20-30，混合物料水分60-70%，物料堆高为1.5-2.0m，布气管道风速为2.0-3.5m/s，待发酵温度大于等于70℃时，对物料进行翻抛。
相对的，碳氮比过高，造成碳过量氮缺乏，限制了微生物蛋白质等生命物质的合成，影响其生长繁殖;碳氮比过低，造成氮过量碳缺乏，造成微生物生长过程中能源不足，影响微生物的生命活动;考虑到生产成本和发酵效果，物料水分过低造成成本的大大增加，而过高水分又影响了物料的透气性，影响了物料的好氧发酵活动;物料堆料高度过高，容易造成槽内物料透气性差，发生厌氧发酵，而过低又造成空间利用不足，影响生产效率;通气速率过高造成通风量过大，造成物料堆积温度上升困难，难以维持在高温期，而低的通气速率，又往往造成通气供氧不足，造成物料厌氧发酵。通过试验证明，采取上述优化参数，能够较好的对物料进行高温好氧发酵。
本发明还提供应用上述工艺制备得到的城市生活污泥营养土。
优选地，所述营养土中有机质含量≧45%，氮磷钾总养分含量≧5%，各重金属污染物浓度限制均低于污泥农用城镇建设行业A级标准CJ/T 309-2009中的规定，其各项指标完全符合农业部有机肥标准NY525-2012中的规定。
本发明的第三个目的是提供一种生物有机肥，所述生物有机肥的是按照以下步骤制备而成的：
(1)将上述制备的营养土粉碎，过筛;
(2)将培养后的嗜酸乳杆菌、枯草芽抱杆菌和黑曲霉复合添加到营养土中，得到生物有机肥。
经过上述二次处理过程，城市生活污泥完全腐熟，最终变成一种有机质、氮磷钾总养分高的营养土，通过加工可生产制作不同的有机肥产品。本发明不仅能够对城市生活污泥彻底减量化、无害化，还能够完全消除城市生活污泥对环境带来的大气、地表、水体等一系列的环境污染。并且提高城市生活污泥的资源化利用效率，在厌氧发酵阶段可生产制备沼气，用作燃气;在高温好氧发酵阶段，产生的氨气通过水淋溶解，可作为氮源，调整物料的碳氮比;对污泥腐熟营养土可加工各类有机肥料，进行园林绿化和农用等，提高土壤有机质，改良土壤结构。
通过本发明的综合处理工艺，不仅缩短了城市生活污泥的无害化处理时间，而且在处理过程中，完全避免了对环境的二次污染，同时又辅助处理了秸秆和家畜粪便，更是提高了城市生活污泥的资源化利用程度，节约了能源，做到了真正的低碳节能，绿色环保。
本发明的工艺不仅适合于含重金属低的城市生活污泥，也适合于下生活水道污泥，有机固废秸秆及家畜粪便。
