申请日2012.02.21
公开(公告)日2012.07.18
IPC分类号C02F11/00; C05F17/00; C02F11/04
摘要
本发明提供了一种污水处理厂污泥中病原微生物的削减方法，其特征在于具体步骤如下：(1)污泥收集;(2)微波预处理，(3)厌氧消化，为了除去微波预处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行厌氧消化;将微波预处理后污泥排入厌氧消化池进行厌氧消化;(4)高压CO2处理;为了除去厌氧消化处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行高压CO2处理;将厌氧消化处理后污泥排入消毒池进行消毒;往消毒池内注入压力为5～10MPa的CO2气体，同时机械充分搅拌待处理污泥10～20min，经导管输出释放压力，压力降低后CO2溶解度迅速降低，消毒池内的大量CO2气体迅速逸散;(5)蚯蚓堆肥。
权利要求书
1.一种污水处理厂污泥中病原微生物的削减方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)污泥收集
将污水处理工艺剩余污泥收集到污泥处理池中;
(2)微波预处理，
将污泥处理池中的污泥在60～80℃条件下，经2000～3000MHZ微波照射2min，微波功率为500～1000瓦;微波加热可使细菌所处的环境温度升高，促进细胞内的水分同时升温，使细胞内的蛋白质发生变性，从而起到杀灭病原微生物的作用，对活性虫卵和粪大肠杆菌进行高效去除。
(3)厌氧消化
为了除去微波预处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行厌氧消化;将微波预处理后污泥排入厌氧消化池进行厌氧消化。
通过利用微生物对有机物氧化过程中释放出的热量来维持高温，以使病原微生物失活，厌氧消化对粪大肠杆菌和沙门氏菌有明显的杀灭效果，使绝大多数病原物减少59.7%～93%，但是对蛔虫卵的降低效果并不明显。
(4)高压CO2处理
为了除去厌氧消化处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行高压CO2处理;将厌氧消化处理后污泥排入消毒池进行消毒;往消毒池内注入压力为5～10MPa的CO2气体，同时机械充分搅拌待处理污泥10～20min，经导管输出释放压力，压力降低后CO2溶解度迅速降低，消毒池内的大量CO2气体迅速逸散;
在高压状态下气体扩散进入微生物细胞内部并溶解在细胞中，在卸压过程中溶解在微生物细胞内部的CO2迅速变为气体，细胞内部发生“爆炸”现象，导致微生物细胞结构和细胞膜破坏;细胞内容物泄漏，从而杀死微生物;
(5)蚯蚓堆肥
将高压CO2处理后的污泥进行蚯蚓堆肥;将高压CO2处理后的污泥排入堆肥池堆肥化，接种蚯蚓，蚯蚓的排泄物作为生物有机肥料;施肥期统一捕捉蚯蚓加工成饲料备用。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理厂污泥中病原微生物的削减方法，其特征在于：步骤(2)之后，步骤(3)之间，采用超声波预处理，声强为2000W/m2～8000W/m2，超声波频率为10kHz～18kHz，超声作用时间为2～30min。
3.根据权利要求1-2所述的一种污水处理厂污泥中病原微生物的削减方法，其特征在于：步骤(5)是生物堆肥法，具体采用秸秆粉作为调理剂，在污泥中配入秸秆粉，使发酵堆C/N比达到22∶1～32∶1的水平，水分含量为62～70wt%;添加微生物菌剂芽孢杆菌，添加比例为污泥总重量的1～1.5%，将污泥、秸秆粉和微生物菌剂混合均匀;对堆肥物料通风发酵，并且5～7天内控制温度在41～68℃。
4.根据权利要求1-3所述的一种污水处理厂污泥中病原微生物的削减方法，其特征在于：步骤(5)中加入一种污泥堆肥发酵疏氧剂，所述发酵疏氧剂为植物颗粒和蛭石混合物，其重量比例为1∶1.4。
5.根据权利要求1-4所述一种城市生活污泥快速卫生无害化堆肥处理技术方法，其特征在于，所述方法的步骤(5)完成后，对蚯蚓堆肥后的堆肥物料进行干化处理，然后通过机械粉碎、过筛后得到小粒径有机肥颗粒，再经过计量包装，完成有机肥料生产。
说明书
一种污水处理厂污泥中病原微生物的削减方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理剩余污泥中病原微生物的削减方法，该方法适用于活性污泥污 水处理厂污泥的安全处置和资源化利用，属于环境保护领域。
背景技术
随着我国污水处理厂的普及和运行，污水处理厂污泥产量快速增加。如何解决污泥的处 理处置出路，已成为我国城市发展过程中亟待解决的重大环境问题。目前污泥处置的方法主 要有填埋、焚烧、填海及资源化利用。随着污泥填埋场地的越来越少以及对资源循环利用的 需求，污泥的土地利用已成为污泥处置的发展方向。污泥土地直接利用因投资少、能耗低、 运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，被认为是最有发展潜力的一种处置 方式，这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、草地、市政绿化、育苗基质及严重 扰动的土地修复与重建等。污泥农用正在成为世界各国主要的污泥处置方式，污泥农用的比 例很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染控制情况，同时也与国家的领土的大 小和农业发展情况有关。如英、美、法等许多国家城市污泥的农用率可达70%，有的高达80% 以上。污泥含有丰富的养分、有机质和微生物，施入土壤后，可以改善土壤养分供应，增加 有机质含量，提高土壤肥力。但污泥中含有大量病原微生物和寄生虫卵，在污水处理过程 中，约有90%以上的致病微生物被浓集到污泥中，当含有病原微生物的污泥农用后，致病微 生物与寄生虫卵可以在环境中扩散传播，危害生态环境和人体健康。国外曾经报道部分污泥 土地利用场地周围曾出现由于污泥施用而引起居民患有皮疹、红眼病、嗓子痛和肺病等一系 列疾病，在欧美等一些经济发达国家，污泥甚至被当作危险品来处理，可以说污泥对环境的 二次污染所带来的危害往往是灾难性的.因此，污泥中病原物是制约污泥农用的主要限制性 因子之一，污泥土地利用之前必须对病原微生物进行有效控制，降低病原物对生物和人类健 康的危害。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种污水处理厂污泥中病原微生物削减方 法，降低污泥中病原微生物造成的生态风险和人类健康的危害，从而使污泥能够满足安全土 地利用。
本发明的污水处理厂污泥中病原微生物削减方法，其特征在于该方法包括以下操作步 骤：
一种污水处理厂污泥中病原微生物的削减方法，具体步骤如下：
(1)污泥收集
将污水处理工艺剩余污泥收集到污泥处理池中;
(2)微波预处理，
将污泥处理池中的污泥在60～80℃条件下，经2000～3000MHZ微波照射2min，微波功 率为500～1000瓦;微波加热可使细菌所处的环境温度升高，促进细胞内的水分同时升温， 使细胞内的蛋白质发生变性，从而起到杀灭病原微生物的作用，对活性虫卵和粪大肠杆菌有 较好的去除效果;
(3)厌氧消化
为了除去微波预处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行厌氧消化;将微波预处理后 污泥排入厌氧消化池进行厌氧消化;
通过利用微生物对有机物氧化过程中释放出的热量来维持高温，以使病原微生物失活， 厌氧消化对粪大肠杆菌和沙门氏菌有明显的杀灭效果，可以使绝大多数病原物减少59.7 %～93%，但是对蛔虫卵的降低效果并不明显;
(4)高压CO2处理
为了除去厌氧消化处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行高压CO2处理;将厌氧 消化处理后污泥排入消毒池进行消毒;往消毒池内注入压力为5～10MPa的CO2气体，同时 机械充分搅拌待处理污泥10～20min，经导管输出释放压力，压力降低后CO2溶解度迅速降 低，消毒池内的大量CO2气体迅速逸散;
在高压状态下气体扩散进入微生物细胞内部并溶解在细胞中，在卸压过程中溶解在微生 物细胞内部的CO2迅速变为气体，细胞内部发生“爆炸”现象，导致微生物细胞结构和细 胞膜破坏;细胞内容物泄漏，从而杀死微生物;
(5)蚯蚓堆肥
将高压CO2处理后的污泥进行蚯蚓堆肥;将高压CO2处理后的污泥排入堆肥池堆肥 化，接种蚯蚓，蚯蚓的排泄物作为生物有机肥料;施肥期统一捕捉蚯蚓加工成饲料备用。
蚯蚓是腐食性动物，消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶和纤维分解酶等酶类，能将植 物营养素和有机质转化为有机复合肥和高蛋白，蚯蚓粪能为土壤提供丰富的微生物种群且有 除臭、脱色功能，污泥经蚯蚓堆肥处理后重金属和其他有害成分的含量均明显减少。
优选地，步骤(2)之后，步骤(3)之间，采用超声波预处理，声强为2000 W/m2～8000W/m2，超声波频率为10kHz～18kHz，超声作用时间为2～30min;
优选地，步骤(5)是生物堆肥法，具体采用秸秆粉作为调理剂，在污泥中配入秸秆 粉，使发酵堆C/N比达到22∶1～32∶1的水平，水分含量为62～70wt%;添加微生物菌 剂芽孢杆菌，添加比例为污泥总重量的1～1.5%，将污泥、秸秆粉和微生物菌剂混合均匀; 对堆肥物料通风发酵，并且5～7天内控制温度在41～68℃。
优选地，步骤(5)中加入一种污泥堆肥发酵疏氧剂，所述发酵疏氧剂为植物颗粒和蛭 石混合物，其重量比例为1∶1.4。
优选地，所述方法的步骤(5)完成后，对蚯蚓堆肥后的堆肥物料进行干化处理，然后 通过机械粉碎、过筛后得到小粒径有机肥颗粒，再经过计量包装，完成有机肥料生产。
有益效果：
本发明利用先进的技术方案为我国污泥处理中病原微生物的彻底消除提出了可行性方 案，填补了国内外空白，降低病原物对生物和人类健康的危害。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。以下实施例不构成对本发明 的限定。
实施例1
对某生活污水处理厂剩余污泥进行处理，具体步骤如下：
(1)污泥收集
将该污水处理厂的污水处理工艺剩余污泥收集到污泥处理池中;
(2)微波预处理，
将污泥处理池中的污泥在60℃条件下，经2000MHZ微波照射2min，微波功率为500 瓦;微波加热可使细菌所处的环境温度升高，促进细胞内的水分同时升温，使细胞内的蛋白 质发生变性，从而起到杀灭病原微生物的作用，对活性虫卵和粪大肠杆菌有较好的去除效 果;
(3)厌氧消化
为了除去微波预处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行厌氧消化;将微波预处理后 污泥排入厌氧消化池进行厌氧消化;
通过利用微生物对有机物氧化过程中释放出的热量来维持高温，以使病原微生物失活， 厌氧消化对粪大肠杆菌和沙门氏菌有明显的杀灭效果，使绝大多数病原物减少63%，但是 对蛔虫卵的降低效果并不明显;
(4)高压CO2处理
为了除去厌氧消化处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行高压CO2处理;将厌氧 消化处理后污泥排入消毒池进行消毒;往消毒池内注入压力为5MPa的CO2气体，同时机 械充分搅拌待处理污泥10min，经导管输出释放压力，压力降低后CO2溶解度迅速降低， 消毒池内的大量CO2气体迅速逸散;
在高压状态下气体扩散进入微生物细胞内部并溶解在细胞中，在卸压过程中溶解在微生 物细胞内部的CO2迅速变为气体，细胞内部发生“爆炸”现象，导致微生物细胞结构和细 胞膜破坏;细胞内容物泄漏，从而杀死微生物;
(5)蚯蚓堆肥
将高压CO2处理后的污泥进行蚯蚓堆肥;将高压CO2处理后的污泥排入堆肥池堆肥 化，向堆肥池输送空气、洒水并经过20H搅拌;C：添加EM，1吨污泥喷洒8-12L 稀释9-11倍菌液，经发酵18天后将堆肥化后的堆肥送入饲养场内，进行蚯蚓饲养，蚯 蚓的排泄物作为生物有机肥料，施肥期统一捕捉蚯蚓加工成饲料备用。
蚯蚓是腐食性动物，消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶和纤维分解酶等酶类，能将植 物营养素和有机质转化为有机复合肥和高蛋白，蚯蚓粪能为土壤提供丰富的微生物种群且有 除臭、脱色功能，污泥经蚯蚓堆肥处理后重金属和其他有害成分的含量均明显减少。
优选地，步骤(2)之后，步骤(3)之间，采用超声波预处理，声强为2000 W/m2～8000W/m2，超声波频率为10kHz～18kHz，超声作用时间为2～30min;
优选地，步骤(5)是生物堆肥法，具体采用秸秆粉作为调理剂，在污泥中配入秸秆 粉，使发酵堆C/N比达到22∶1～32∶1的水平，水分含量为62～70wt%;添加微生物菌 剂芽孢杆菌，添加比例为污泥总重量的1～1.5%，将污泥、秸秆粉和微生物菌剂混合均匀; 对堆肥物料通风发酵，并且5～7天内控制温度在41～68℃。
优选地，步骤(5)中加入一种污泥堆肥发酵疏氧剂，所述发酵疏氧剂为植物颗粒和蛭 石混合物，其重量比例为1∶1.4。
优选地，所述方法的步骤(5)完成后，对蚯蚓堆肥后的堆肥物料进行干化处理，然后 通过机械粉碎、过筛后得到小粒径有机肥颗粒，再经过计量包装，完成有机肥料生产。
表1污泥中病原微生物经不同工艺消减情况
注：MPN-最大可能个数;PFU-菌落形成个数;TS-总固体
处置后污泥中微生物达到了美国《污泥处置与利用标准》(503)A标准，低于我国《城镇污水处理厂污 泥处置-农用泥质》(CJ/T 309-2009)病原微生物的限制(粪大肠菌群值>0.01，蠕虫卵死亡率>95%)《城 镇污水处理厂污泥泥质》(GB 24188-2009)(粪大肠菌群值>0.01，蠕虫卵死亡率>95%)
实施例2
对某养殖污水处理工艺剩余污泥进行处理，具体步骤如下：
(1)污泥收集
将该污水处理厂的污水处理工艺剩余污泥收集到污泥处理池中;
(2)微波预处理，
将污泥处理池中的污泥在70℃条件下，经2500MHZ微波照射2min，微波功率为750 瓦;微波加热可使细菌所处的环境温度升高，促进细胞内的水分同时升温，使细胞内的蛋白 质发生变性，从而起到杀灭病原微生物的作用，对活性虫卵和粪大肠杆菌有较好的去除效 果;
(3)厌氧消化
为了除去微波预处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行厌氧消化;将微波预处理后 污泥排入厌氧消化池进行厌氧消化;
通过利用微生物对有机物氧化过程中释放出的热量来维持高温，以使病原微生物失活， 厌氧消化对粪大肠杆菌和沙门氏菌有明显的杀灭效果，使绝大多数病原物减少80%，但是 对蛔虫卵的降低效果并不明显;
(4)高压CO2处理
为了除去厌氧消化处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行高压CO2处理;将厌氧 消化处理后污泥排入消毒池进行消毒;往消毒池内注入压力为7.5MPa的CO2气体，同时机 械充分搅拌待处理污泥15min，经导管输出释放压力，压力降低后CO2溶解度迅速降低， 消毒池内的大量CO2气体迅速逸散;
在高压状态下气体扩散进入微生物细胞内部并溶解在细胞中，在卸压过程中溶解在微生 物细胞内部的CO2迅速变为气体，细胞内部发生“爆炸”现象，导致微生物细胞结构和细 胞膜破坏;细胞内容物泄漏，从而杀死微生物;
(5)蚯蚓堆肥
将高压CO2处理后的污泥进行蚯蚓堆肥;将高压CO2处理后的污泥排入堆肥池堆肥 化，向堆肥池输送空气、洒水并经过23H搅拌;C：添加EM，1吨污泥喷洒8-12L 稀释9～11倍菌液，经发酵20天后将堆肥化后的堆肥送入饲养场内，进行蚯蚓饲养，蚯蚓的 排泄物作为生物有机肥料，施肥期统一捕捉蚯蚓加工成饲料备用。
蚯蚓是腐食性动物，消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶和纤维分解酶等酶类，能将植 物营养素和有机质转化为有机复合肥和高蛋白，蚯蚓粪能为土壤提供丰富的微生物种群且有 除臭、脱色功能，污泥经蚯蚓堆肥处理后重金属和其他有害成分的含量均明显减少。
优选地，步骤(2)之后，步骤(3)之间，采用超声波预处理，声强为2000 W/m2～8000W/m2，超声波频率为10kHz～18kHz，超声作用时间为2～30min;
优选地，步骤(5)是生物堆肥法，具体采用秸秆粉作为调理剂，在污泥中配入秸秆 粉，使发酵堆C/N比达到22∶1～32∶1的水平，水分含量为62～70wt%;添加微生物菌 剂芽孢杆菌，添加比例为污泥总重量的1～1.5%，将污泥、秸秆粉和微生物菌剂混合均匀; 对堆肥物料通风发酵，并且5～7天内控制温度在41～68℃。
优选地，步骤(5)中加入一种污泥堆肥发酵疏氧剂，所述发酵疏氧剂为植物颗粒和蛭 石混合物，其重量比例为1∶1.4。
优选地，所述方法的步骤(5)完成后，对蚯蚓堆肥后的堆肥物料进行干化处理，然后 通过机械粉碎、过筛后得到小粒径有机肥颗粒，再经过计量包装，完成有机肥料生产。
表2污泥中病原微生物经不同工艺消减情况
注：MPN-最大可能个数;PFU-菌落形成个数;TS-总固体
处置后污泥中微生物达到了美国《污泥处置与利用标准》(503)A标准，低于我国《城镇污水处理厂污 泥处置-农用泥质》(CJ/T 309-2009)病原微生物的限制(粪大肠菌群值>0.01，细菌总数<108MPN/kg 干污泥)。
实施例3
对某医院污水处理工艺剩余污泥进行处理，具体步骤如下：
(1)污泥收集
将该污水处理厂的污水处理工艺剩余污泥收集到污泥处理池中;
(2)微波预处理，
将污泥处理池中的污泥在80℃条件下，经3000MHZ微波照射2min，微波功率为1000 瓦;微波加热可使细菌所处的环境温度升高，促进细胞内的水分同时升温，使细胞内的蛋白 质发生变性，从而起到杀灭病原微生物的作用，对活性虫卵和粪大肠杆菌有较好的去除效 果;
(3)厌氧消化
为了除去微波预处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行厌氧消化;将微波预处理后 污泥排入厌氧消化池进行厌氧消化;
通过利用微生物对有机物氧化过程中释放出的热量来维持高温，以使病原微生物失活， 厌氧消化对粪大肠杆菌和沙门氏菌有明显的杀灭效果，使绝大多数病原物减少95%，但是 对蛔虫卵的降低效果并不明显;
(4)高压CO2处理
为了除去厌氧消化处理后污泥中的余留病原微生物，继续进行高压CO2处理;将厌氧 消化处理后污泥排入消毒池进行消毒;往消毒池内注入压力为10MPa的CO2气体，同时机 械充分搅拌待处理污泥20min，经导管输出释放压力，压力降低后CO2溶解度迅速降低，消 毒池内的大量CO2气体迅速逸散;
在高压状态下气体扩散进入微生物细胞内部并溶解在细胞中，在卸压过程中溶解在微生 物细胞内部的CO2迅速变为气体，细胞内部发生“爆炸”现象，导致微生物细胞结构和细 胞膜破坏;细胞内容物泄漏，从而杀死微生物;
(5)蚯蚓堆肥
将高压CO2处理后的污泥进行蚯蚓堆肥;将高压CO2处理后的污泥排入堆肥池堆肥 化，向堆肥池输送空气、洒水并经过26H搅拌;C：添加EM，1吨污泥喷洒8-12L 稀释9～11倍菌液，经发酵22天后将堆肥化后的堆肥送入饲养场内，进行蚯蚓饲养，蚯蚓的 排泄物作为生物有机肥料，施肥期统一捕捉蚯蚓加工成饲料备用。
蚯蚓是腐食性动物，消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶和纤维分解酶等酶类，能将植 物营养素和有机质转化为有机复合肥和高蛋白，蚯蚓粪能为土壤提供丰富的微生物种群且有 除臭、脱色功能，污泥经蚯蚓堆肥处理后重金属和其他有害成分的含量均明显减少。
优选地，步骤(2)之后，步骤(3)之间，采用超声波预处理，声强为2000 W/m2～8000W/m2，超声波频率为10kHz～18kHz，超声作用时间为2～30min;
优选地，步骤(5)是生物堆肥法，具体采用秸秆粉作为调理剂，在污泥中配入秸秆 粉，使发酵堆C/N比达到22∶1～32∶1的水平，水分含量为62～70w t%;添加微生物菌 剂芽孢杆菌，添加比例为污泥总重量的1～1.5%，将污泥、秸秆粉和微生物菌剂混合均匀; 对堆肥物料通风发酵，并且5～7天内控制温度在41～68℃。
优选地，步骤(5)中加入一种污泥堆肥发酵疏氧剂，所述发酵疏氧剂为植物颗粒和蛭 石混合物，其重量比例为1∶1.4。
优选地，所述方法的步骤(5)完成后，对蚯蚓堆肥后的堆肥物料进行干化处理，然后 通过机械粉碎、过筛后得到小粒径有机肥颗粒，再经过计量包装，完成有机肥料生产。
表3污泥中病原微生物经不同工艺消减情况
注：MPN-最大可能个数;PFU-菌落形成个数;TS-总固体
处置后污泥中微生物达到了美国《污泥处置与利用标准》(503)A标准，低于我国《城镇污水处理厂污 泥处置-农用泥质》(CJ/T 309-2009)病原微生物的限制(粪大肠菌群值>0.01，如虫卵死亡率>95%)。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前 述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
