申请日2014.04.29
公开(公告)日2014.07.23
IPC分类号C02F11/12; C02F11/02
摘要
本发明公开了一种以稻草为填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟装置，其所述装置包括槽形构筑物(2)、透水透风底板(4)、透水透风孔(5)、稻草垫层(3)、稻草垛(1);槽形构筑物(2)是建在地面(7)上的方形或长方形构筑物，槽形构筑物(2)底部高于地面(7)上方设有透水透风底板(4)，透水透风底板(4)与地面(7)形成一个通风区(6)，透水透风底板(4)上开有透水透风孔(5)，透水透风底板(4)上铺设有稻草垫层(3)，稻草垫层(3)上垂直立有稻草垛(1)。本发明的装置具有节能减耗、投资低、操作过程简单、能耗和运行成本低、速度快等特点。
权利要求书
1.一种以稻草为填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟装置，其特征 在于：所述装置包括槽形构筑物(2)、透水透风底板(4)、透水透风 孔(5)、稻草垫层(3)、稻草垛(1);槽形构筑物(2)是建在地面 (7)上的方形或长方形构筑物，槽形构筑物(2)底部高于地面(7) 上方设有透水透风底板(4)，透水透风底板(4)与地面(7)形成一 个通风区(6)，透水透风底板(4)上开有透水透风孔(5)，透水透 风底板(4)上铺设有稻草垫层(3)，稻草垫层(3)上垂直立有稻草 垛(1)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的槽形构筑物(2) 为钢筋混凝土结构，槽形构筑物(2)的高度是1.6-2.0m。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的透水透风底板(4) 为钢筋混凝土结构，透水透风底板(4)距地面(7)的距离不小于0.4m。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的透水透风孔(5) 的直径为0.08-0.2m，透水通风孔(5)的总面积不小于透水透风底 板(4)面积的30%。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的稻草垫层(3)的 厚度不小于0.2m。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的稻草垛(1)的间 距为0.8-1.2m。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的稻草垛(1)为圆 锥形，上部直径为0.1-0.3m，下部直径为0.4-0.8m，高度为0.8-1.5m。 8、如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述的稻草垛(1)的上 部直径为0.2m，下部直径为0.6m，高度为1.0m。
说明书
一种以稻草为填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟装置
技术领域
本发明涉及污水厂剩余污泥处理技术领域，尤其涉及一种以稻草为填充物 的不翻堆剩余污泥干化及腐熟装置。
背景技术
近年来，随着我国经济发展不断加速，城市污水处理厂的建设不断扩大， 污水生物处理后产生的剩余污泥量也呈爆炸式增涨，剩余污泥的处理正在成为 制约城市污水处理的一个技术难题。
目前，城市污水处理厂剩余污泥的处理方法主要如下：
(1)脱水-填埋法：常见的机械脱水法主要有板框压滤、带式机械压滤、离 心机械脱水、真空机械脱水等，这些方法脱水后剩余污泥的含油率仍高达80% 左右，污泥处于半流动状态，导致污泥含水率高，污泥量大，污泥的运输费用 高;同时，剩余活性污泥也会散发出难闻的异味，这些因素均难以达到垃圾填 埋场处理的要求，导致垃圾填埋场不接收，污泥处理困难。
(2)焚烧法;将含水率75～80%的污泥采用高温燃烧，杀死各种病菌，然后进 行填埋或再处理，其弊端是处理费用高，污水处理厂难以接受。
(3)烘干-填埋法：将含水率75%—80%的污泥采用热气流干燥烘干脱水，烘 干后污泥含水率降到40%以下，污泥量降低后运到垃圾填埋场处理，其优点是污 泥体积大为降低，但是其主要缺点仍然是处理费用过高，污水处理厂难以接受。
(4)厌氧消化法：我国上世纪80年代以前大多采用厌氧消化法处理，通过 厌氧消化使剩余污泥中的有机物降低，同时杀灭污泥中的病原微生物，并产生 部分可利用的沼气，且经厌氧消化后剩余污泥的脱水性能也大为改善，有利于 污泥的脱水，经厌氧消化后的剩余污泥可作为农业用肥，提高污泥的综合利用。
(5)生物堆肥法：向污泥中通入氧气，使污泥好氧高温发酵成为稳定的腐殖 质，用于肥田或土壤改良。其优点是污泥的稳定所需时间大为降低，处理效率 高，但是其缺点是堆肥过程中需要向污泥中通入氧气，同时还需要定期进行倒 堆，处理费用高，处理过程复杂。
综上所述，目前的污泥处置方法均存在一定的缺陷，与污泥处理和处置的 基本要求存在一定的矛盾，从而影响污水处理厂剩余污泥的最终处理。而我国 是一个水稻种植大国，水稻种植产生大量的水稻桔杆，少量的水稻桔杆在产业 较好的地区作为生产原料加以利用，而80%以上的水稻桔杆无法加以利用，成为 农业生产的废弃物，农民往往采用焚烧等简单的方法来处理剩余的水稻桔杆，
从而导致空气污染，加剧我国空气环境的污染。因此，将水稻桔杆用于处理城 市污水处理厂剩余污泥，不但有利于剩余污泥的处理，还有利于水稻桔杆的综 合利用，也有利于改善空气污染状况。
发明内容
本发明的目的是提供一种以稻草为填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟装 置，以克服现有剩余污泥脱水干化技术存在的缺陷。
本发明采用如下技术方案：
本发明的以稻草为填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟装置包括槽形构筑 物、透水透风底板、透水透风孔、稻草垫层、稻草垛;槽形构筑物是建在地面 上的方形或长方形构筑物，槽形构筑物底部高于地面上方设有透水透风底板， 透水透风底板与地面形成一个通风区，透水透风底板上开有透水透风孔，透水 透风底板上铺设有稻草垫层，稻草垫层上垂直立有稻草垛。
所述的槽形构筑物为钢筋混凝土结构，槽形构筑物的高度是1.6-2.0m。
所述的透水透风底板为钢筋混凝土结构，透水透风底板距地面(7)的距离 不小于0.4m。
所述的透水透风孔的直径为0.08-0.2m，透水通风孔的总面积不小于透水透 风底板面积的30%。
所述的稻草垫层的厚度不小于0.2m。
所述的稻草垛的间距为0.8-1.2m。
所述的稻草垛为圆锥形，上部直径为0.1-0.3m，下部直径为0.4-0.8m，高 度为0.8-1.5m。优选上部直径为0.2m，下部直径为0.6m，高度为1.0m。
利用本发明的装置进行剩余污泥干化及腐熟方法的具体步骤如下：
(1)首先建筑一个槽形构筑物，在槽体底部设有通风区，通风区上方设置透水 透风底板，透水透风底板上设有透水透风孔;
(2)然后在透水透风底板上铺设稻草垫层，该层稻草的铺设采用无规律杂乱无 章的铺设方法，以保证稻草层在拦截污泥槽内污泥流失的同时，引导污泥渗出 的水分流向污泥槽下部的集水区，同时，该层稻草还具有将下部空气在污泥槽 内均匀分布的功能，在稻草垫层上均匀设置圆锥形的稻草垛，稻草垛间距 0.8-1.2m，每个垛体的体积约为0.15m3，根据稻草内含水量的多少每个垛体稻 草用量约为6-8kg;
稻草垛在本发明中的作用有三个：
第一是利用稻草垛在污泥层中建立一个贯穿密集型是下部的集海淀他材料 制佬污泥层通风导流系统，该系统利用稻草垛内稻草间的空隙，在污泥层内形 成空气通道，污泥槽下部的空气通过该通道进入污泥层内，供给剩余污泥内和 好氧和兼氧微生物进行新陈代谢活动，消耗剩余污泥内的有机物，同时产生热 量，利用微生物新陈代谢产生的热量对污泥进行加热、干化脱水;
第二个作用是利用稻草垛上部小、下部大的圆锥形垛体及其内部存在的大 量孔隙形成了类似于烟囱的抽吸效果，剩余污泥内微生物的新陈代谢活动产生 大量的热量，该热量加热空气通道内的空气后，通道内空气密度下降，因而在 污泥层外空气作用下加速了空气通道内的气流速度，加强了向污泥层内的通气 效果，同时，快速的内外空气交换也有助于污泥层内微生物的新陈代谢和污泥 层内水分的蒸发过程，加速了污泥的干化速度;
第三，稻草垛还有助于污泥内渗出水分的外排，污泥层内水分的重力作用 下被挤压出污泥层后，再通过稻草的引导作用，引流到污泥槽底板，再流出污 泥槽从而排除。
(3)然后将剩余污泥通入该槽形构筑物中，进行堆放3-20天，即可完成对剩 余污泥的干化及腐熟处理。
由于稻草垛间距0.8～1.2m左右均匀分布直立放置于污泥干化熟化槽中，因 此稻草垛向污泥层内传递的氧气只能向稻草垛周围的污泥内供给氧气，稻草垛 周围的污泥内微生物处理好氧环境，进行好氧新陈代谢活动，而远离稻草垛的 污泥内微生物进行的是厌氧代谢。好氧微生物的特点是新陈代谢速度快，有机 物利用速度快，产生的热量也多，因此好氧微生物新陈代谢产生的热量传递给 远离稻草的剩余污泥，使污泥层的温度上升，厌氧微生物在高温下新陈代谢活 动加强，能加速利用污泥内的有机物进行新陈代谢活动，在污泥内好氧、厌氧 微生物的共同作用下，剩余污泥内的有机物被氧化降解，污泥的含热值快速下 降，达到快速腐化的效果。
在好氧微生物和厌氧微生物共同作用下，污泥的温度上升，高温作用下污 泥中的水分快速蒸发，达到污泥快速干化的效果。
在上述过程的共同作用下，含水率为80%、比重为500～700kg/m3、有机质(VS) 含量为60～70%、低位热值约为6～8KJ/kg的污水处理厂剩余活性污泥，经过3 天的堆放后，污泥层内的温度可以达到30～50℃，在20天的堆放过程中，污泥 槽内的温度最高值发生在堆放6～8天时，温度最高可以达到67.3℃，高温期可 持续6～8天。
采用上述方法处理后的剩余污泥，经过20天的堆放后，污泥的含水率下降 低至45～50%，减重率可达到30～60%，减容率可达到30～40%，污泥中的有机质 (VS)降解率达到30～40%，经处理后污泥的低位热值约为2～3KJ/kg。
上述过程中所利用的水稻桔杆，污泥槽透水通风底板上铺设的稻草桔杆经 20天左右的过程后，其性质没有发生大的变化，仍能够回收用作污泥槽底板上 的稻草垫层，而用来作为通风稻草垛，经污泥内微生物的新陈代谢作用后，稻 草桔杆的有机质被微生物氧化分解为半腐败质有机物，该有机物能有效地改善 污泥内有机物的成分等生物化学性质，同时该有机物还能有效改善污泥的孔隙 率、粘性等物理性质，成为污泥性质的改良剂，并随着污泥的进一步处置过程 而处理，实现了农业生产废弃物的有效处理。
步骤(1)中，槽形构筑物的高度为1.6-2.0m，透水透风底板距地面的距离 不小于0.4m。
步骤(1)中，透水透风孔的直接为0.08-0.2m，透水通风孔的总面积不小 于底板面积的30%。
步骤(1)中，所述的槽形构筑物和透水透风底板为钢筋混凝土结构。
步骤(2)中，稻草垫层的厚度不小于0.2m。
步骤(2)中，稻草垛的上部直径为0.1-0.3m，下部直径为0.4-0.8m，高 度为0.8-1.5m。优选稻草垛的上部直径为0.2m，下部直径为0.6m，高度为1.0m。
步骤(3)中，通入剩余污泥的高度为0.6-1.2m。
本发明的积极效果如下：
本发明的以稻草为填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟装置，污水处理厂 剩余活性污泥在干化腐熟期间，利用污泥内微生物新陈代谢活动产生的热量对 污泥进行加热，同时利用稻草垛的上部小、下部大的特点，结合污泥内产生的 热量，在污泥内产生类似于窗囱的抽风效果向污泥层内的好氧微生物供给氧气， 实现了不倒堆的剩余污泥快速干化、腐熟化的效果。剩余活性污泥的干化速度 快、腐熟化效果好，整个系统无外加能量消耗，充分利用污泥自身的能量，同 时在干化过程中污泥不需要倒堆，系统运行操作简单。
本发明的节能减耗效果是非常显著的，其最大特点是在系统的整个运行期 间，不需要任何外加能量消耗，污泥干化、腐熟化所需的所有能量均来源于微 生物利用剩余活性污泥内的有机物所产生的热量，且在整个运行过程中产热量 均匀，不需要额外的热量控制过程，因此是一种经济节能的环保型污泥处理系 统。本技术的另一个特点是在污泥的干化腐化过程中不需要倒堆，同时也不需 要向污泥中鼓入空气，与机械干化、热干化等技术相比，本发明具有投资低、 操作过程简单、能耗和运行成本低、速度快等特点。本技术的第三个特点是在 污泥的处理过程中利用了农业生产过程中的废弃物-水稻桔杆，变废为宝，在处 理污泥的同时还实现了农业生产废弃物的合理化处理。
