申请日2010.02.11
公开(公告)日2010.07.21
IPC分类号C05F17/00; C05G3/00; C05F11/08; C05F7/00
摘要
一种污泥堆肥方法，涉及一种污泥处理方法。提供一种污泥堆肥方法。优选辅料，CK21菌喷涂接种，重金属钝化，粉体造粒，得到有机-无机-微生物有效成分三维复合的生物有机肥。堆肥辅料采用蘑菇渣和猪粪，易得到，易降解，堆料发酵时间短，只需一次发酵，并能有效地调节C/N比和降低污泥含水率;采用高效有益生物菌群CK21菌。微生物浓度高，发酵素分泌能力强，能够迅速分解有机物，防止有机物腐化，无臭味，污泥接种CK21，发酵启动快，效果好;产品二次接入CK21菌，进一步平衡活化养分，利用微生物的自然繁殖实现植物对养分的同步吸收。优化堆肥条件，缩短堆肥时间，降低翻堆能耗，减轻重金属对生态环境的破坏。
权利要求书
1.一种污泥堆肥方法，其特征在于包括以下步骤：
1)一个制备污泥堆料的步骤：在污泥中添加辅料，得污泥与添加辅料的混合物，称污泥堆料;
2)一个CK21菌喷涂接种的步骤;
3)一个好氧堆肥快速腐热、生物高氮源发酵的步骤：将喷涂接种CK21菌后的污泥堆料进行好氧发酵，得粉末状堆料;
4)一个重金属钝化的步骤：在好氧发酵所得粉末状堆料中投加固定剂;
5)一个粉体造粒的步骤：将投加固定剂后的好氧发酵所得粉末状堆料干燥、破碎，添加营养元素，再第二次接入CK21菌，破碎后造粒，成型，得到有机-无机-微生物有效成分三维复合的生物有机肥。
2.如权利要求1所述的一种污泥堆肥方法，其特征在于在步骤1)中，所述辅料为有机调理剂和膨松剂，所述辅料选自木屑、米糠、植物秸秆中的至少一种;所述有机调理剂为生产或生活中的废弃有机物，选自动物粪便、烟末中的至少一种;所述膨松剂选自蘑菇渣和干猪粪渣。
3.如权利要求1所述的一种污泥堆肥方法，其特征在于在步骤1)中，按质量百分比，污泥为50%～80%，蘑菇渣为20%～50%，所述有机调理剂的加入量按质量百分比为污泥的25%～35%;干猪粪渣的添加量按质量百分比为污泥的1%～5%;所述污泥堆料的碳氮比为20～30;辅料的含水率为25%～35%;所述污泥堆料的含水率为55%～65%;所述污泥堆料的堆体密度为0.5%～0.9%t/m3。
4.如权利要求1所述的一种污泥堆肥方法，其特征在于在步骤2)中，所述CK21菌喷涂接种的具体步骤是直接把CK21菌撒于膨化好的污泥堆料颗粒表面及膨化缝隙之间，所述喷涂接种的量为物料总质量的2%～5%。
5.如权利要求1所述的一种污泥堆肥方法，其特征在于在步骤3)中，所述进行好氧发酵，是在半封闭车间内进行，好氧发酵所得粉末状堆料堆成三角形的条形垛，条形垛的宽度为5m，条形垛的长度为120m，条形垛的高度为2.4m，由翻抛设备进行翻动，发酵前期翻堆的频率为2天1次，发酵中后期为3天1次，发酵时间为10～15天。
6.如权利要求1或5所述的一种污泥堆肥方法，其特征在于在步骤3)中，所述好氧发酵的温度为60～75℃;所述粉末状堆料的含水率为25%～35%，碳氮比为≤20∶1。
7.如权利要求1所述的一种污泥堆肥方法，其特征在于在步骤4)中，所述固定剂采用石灰、粉煤灰、碱性铁钒土中的至少一种，所述固定剂的投加量按质量百分比为粉末状堆料的0.6%～0.7%。
8.如权利要求1所述的一种污泥 堆肥方法，其特征在于在步骤5)中，所述营养元素选自植物生长所需要的氮、磷、钾中的至少一种。
9.如权利要求1或8所述的一种污泥堆肥方法，其特征在于在步骤5)中，所述营养元素添加微量元素，所述微量元素选自锰、铁中的至少一种。
10.如权利要求1所述的一种污泥堆肥方法，其特征在于在步骤5)中，所述第二次接入CK21菌的接种量，按质量百分比，为粉末状堆料的0.1%。
说明书
一种污泥堆肥方法
技术领域
本发明涉及一种污泥处理方法，尤其是涉及一种污泥堆肥方法。
背景技术
随着城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂产生的污泥——城市污泥，也急剧增加。我国城镇污水处理厂每年产生的干污泥量大，污泥出路问题已经十分突出，例如，目前福建省养殖业和蘑菇种植业规模化生产比重已超过50%，城市和农村各类有机固体废弃物已达到惊人数量，每年禽畜粪便和蘑菇渣产生量大，无法消纳且大量堆积，对环境造成极大危害，若不加以合理利用，不仅会导致有机物资源的大量浪费，而且还会造成环境的二次污染。如何将这些宝贵的有机废物资源利用起来，实现资源再生利用，保障城乡环境优美，推动区域经济发展，具有重要的理论和实践意义。因此，探讨养殖粪便和污泥这类优质有机资源的循环利用已成为地方环保产业的重大需求。
在我国，污泥处置起步晚，由于经济、污泥堆肥技术难度、技术不完善、投资大、回报不确定等原因，国内涉足于此领域的企业也很少，缺少生产污泥堆肥成套设备的厂家，加之我国在污泥处置方面的政策法规、标准和管理体系还很不完善，缺乏技术引导和支持，我国城市污泥堆肥尚处于初始研究阶段，且大多集中在城市污泥与垃圾混合堆肥技术方面。为降低堆肥成本，在纯城市污泥肥方面，对固定垛发酵和立式发酵仓系统有一定的研究，属静态堆肥，发酵时间长，对城市污泥好氧发酵的研究少，且未形成研-产-销一条龙的经营模式，尚未进行规模化生产。
近年来，国内许多研究人员针对堆肥过程中的条件控制进行了大量的研究，取得了很多有价值的成果。魏源送等(魏源送，李承强，樊耀波，等.不同通风方式对污泥堆肥的影响[J].环境科学，2001，22(3)：54～59)也证实了堆料的含水率严重影响污泥堆肥过程，并认为堆料的初始含水率不宜超过80%。张雪英等(张雪英，张宇峰，徐炎华，等.不同蓬松剂对城市污泥强制通风堆肥的影响[J].南京工业大学学报，2003，25(5)：68～71.)研究了不同蓬松剂对城市污泥强制通风堆肥的影响。将污泥和蓬松剂按体积比1∶3混合，在强制通风不足的情况下结合每周人工翻堆，可实现高温堆肥。赵丽君等(赵丽君，杨意东，胡振苓.城市污泥堆肥技术研究[J].中国给水排水，1999，15(9)：58～60.)认为早期的通风能迅速提高堆温，为使堆温维持在最适温度，可利用倒垛和加大气量，特别是在堆肥后期，使堆层中积累的热量通过水份的吸收，蒸发散热来防止堆温升高。何品晶(何品晶.城市污泥处理与应用[M].北京：科学出版社，2003.107～112.)指出，污水厂脱水污泥与城市垃圾混合堆肥的适宜配比为26%～38%(wt);污水厂脱水污泥和管道污泥与城市垃圾的适宜配比为30%～40%(wt)。陈同斌等(陈同斌，黄启飞，高定，等.城市污泥堆肥温度动态变化过程及层次效应[J].生态学报，2002，22(5)：736～741.)通过实验得出，当调理剂比例高时，堆体升温、降温速率都较快，高温持续时间短;但如加入适当比例的回流腐熟污泥，堆体可在50℃以上持续高温杀菌所需的时间。
与国外相比，我国的堆肥化技术工艺较为简单，发展较为缓慢，对城市污泥农用资源化研究理论与实践均相差甚远。目前，国内污泥堆肥处理工程实例还不多，根据国内污泥堆肥应用情况，主要有直接烘干法、二次烘干法、单纯发酵-造粒法、普利法和多元综合制肥法等。直接烘干法即脱水污泥直接用干燥机烘干。干燥后的污泥呈不规则颗粒状，不经造粒，直接包装。其烘干过程中臭味较大，除尘问题需要解决，肥料产品溶解性差，易霉变。二次烘干法即脱水污泥烘干后粉碎造粒，然后二次烘干，其烘干过程中臭味较大，除尘问题也需要解决，能耗高，肥料产品溶解性差，易霉变。单纯发酵-造粒法即脱水污泥按一定比例掺混粉煤灰，降低含水率，并添加秸秆等物作为膨胀剂进行堆肥发酵。污泥经过堆肥发酵后，有机物腐熟稳定，消灭寄生卵和病菌，提高污泥的肥效。该法恶臭少，病菌通过发酵基本被消灭，但占地面积大，产品溶解性差。普利法工艺是在二次烘干法基础上，在混合部分增加添加生物菌种工序。该工艺能耗与机械磨损大;普利粉为芽孢杆菌，激活复壮条件苛刻，烘干后活菌数量微乎其微，难以发挥微生物的活性功能。多元综合制肥法工艺是由二次发酵堆肥工艺发展而来的，利用堆积发酵工艺，加入辅助材料，接入VT生物菌种，加入重金属钝化剂，在发酵槽中进行发酵，通过滚动翻堆和鼓风可以高效去除水分，最后经高温、高压热喷膨化造粒，二次接菌，得到污泥成品肥。该工艺采用辅料添加、接菌、发酵和造粒等多元技术组合，脱水污泥经该处理后，病原菌消失、有机物腐殖质化、重金属稳定、溶解度增加，养分平衡得到改善。但VT菌发酵启动较慢，热喷造粒需高温高压，条件苛刻，能耗大。
综上所述，直接烘干法、二次烘干法、发酵-造粒法均存在因溶解性低而导致养分无法达到释放要求的缺点;普利法则因能耗高、损耗大而造成处理成本过高，且生物活性不足。多元综合法则根据污水厂脱水污泥的性质针对性的采取相应措施，避免了其它方法的不足。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的条堆式翻堆堆肥能耗大和堆肥时间长等问题，提供一种污泥堆肥方法。
本发明的技术方案是在原条堆式堆肥基础上，通过选用优质辅料，采用翻抛设备进行堆肥翻堆，喷涂接种CK21菌、好氧堆肥快速腐热、生物高氮源发酵、磷酸中和软化与重金属钝化、堆肥粉体造粒等组成的污泥制肥成套技术。
本发明包括以下步骤：
1)一个优选辅料的步骤：
在污泥中添加辅料，得污泥与添加辅料的混合物，称污泥堆料;
2)一个CK21菌喷涂接种的步骤;
3)一个好氧堆肥快速腐热、生物高氮源发酵的步骤：
将喷涂接种CK21菌后的污泥堆料进行好氧发酵，得粉末状堆料;
4)一个重金属钝化的步骤：
在好氧发酵所得粉末状堆料中投加固定剂;
5)一个粉体造粒的步骤：
将投加固定剂后的好氧发酵所得粉末状堆料干燥、破碎，添加营养元素，再第二次接入CK21菌，破碎后造粒，成型，得到有机-无机-微生物有效成分三维复合的生物有机肥。
在步骤1)中，所述辅料为有机调理剂和膨松剂，所述辅料选自木屑、米糠、植物秸秆等中的至少一种，所述有机调理剂为生产或生活中的废弃有机物，可选自动物粪便、烟末等中的至少一种，所述膨松剂选自蘑菇渣和干猪粪渣等，按质量百分比，污泥可为50%～80%，蘑菇渣为20%～50%，最好为污泥70%，蘑菇渣30%，所述有机调理剂的加入量按质量百分比可为污泥的25%～35%，最好为污泥的30%;干猪粪渣的添加量按质量百分比可为污泥的1%～5%，最好为污泥的3%;所述污泥堆料的碳氮比(C/N)可为20～30;辅料的含水率可为25%～35%，最好为30%;所述污泥堆料的含水率可为55%～65%，最好为60%;所述污泥堆料的堆体密度可为0.5%～0.9%t/m3，最好为0.8t/m3。所述有机调理剂是一种有机的物质，加入基质后以调节原料混合物性质，如水分、质地、C/N比等的物质。
密度是指物料的质量除以其所占的体积计算，通常可将待检物料按其自然堆放状态放入一已知体积和质量的容器后，称量装满物料容器的质量来求得。密度=(装满的容器质量-空容器质量)/容器体积。
在步骤2)中，所述CK21菌喷涂接种的具体步骤可以是直接把CK21菌撒于膨化好的污泥堆料颗粒表面及膨化缝隙之间，所述喷涂接种的量可为物料总质量的2%～5%，最好为3%;所采用的CK21菌可采用固体状菌剂。
在步骤3)中，所述进行好氧发酵，可在半封闭车间内进行，最好在太阳能温室内进行好氧发酵，好氧发酵所得粉末状堆料最好堆成三角形的条形垛，条形垛的宽度可为5m，条形垛的长度可为120m，条形垛的高度可为2.4m，由翻抛设备进行翻动，发酵前期翻堆的频率可为2天1次，发酵中后期可为3天1次，发酵时间可为10～15天;所述好氧发酵的温度可为60～75℃，最好为65～68℃;所述粉末状堆料的含水率可为25%～35%，碳氮比(C/N)可为≤20∶1。
在步骤4)中，所述固定剂可采用石灰、粉煤灰、碱性铁钒土等碱性材料，所述固定剂的投加量按质量百分比可为粉末状堆料的0.6%～0.7%，最好为粉末状堆料的0.63%。
土壤pH值是影响重金属生物有效性和植物吸收速率的最主要因素。在污泥堆肥过程中，通过投加石灰、粉煤灰、碱性铁钒土等碱性材料，一方面提高pH值，使重金属在嗜热阶段形成不可溶的碳酸盐，另一方面作为固定剂，将重金属吸附到碱性材料上，有效降低重金属的水溶态和交换态，从而达到降低金属有效性和固定重金属的目的。
在步骤5)中，所述营养元素可选自植物生长所需要的氮(N)、磷(P)、钾(K)等中的至少一种，所述营养元素还可添加微量元素，所述微量元素可选自锰、铁等中的至少一种;所述第二次接入CK21菌的接种量，按质量百分比，可为粉末状堆料的0.1%。
与现有的多元综合制肥法相比，本发明具有以下突出优点：
1)堆肥辅料采用蘑菇渣和猪粪，易得到，易降解，堆料发酵时间短，只需一次发酵，并能有效地调节C/N比和降低污泥含水率。
2)采用高效有益生物菌群CK21菌。微生物浓度高，发酵素分泌能力强，能够迅速分解有机物，防止有机物腐化，无臭味，污泥接种CK21，发酵启动快，效果好;产品二次接入CK21菌，进一步平衡活化养分，利用微生物的自然繁殖实现植物对养分的同步吸收。
3)改进传统条堆式堆肥技术，引进德国先进翻抛设备——翻抛机，进行堆料翻堆，翻抛机的作用是进行污泥与辅料混合、给堆料供氧和破碎堆料，使其具有良好的松散性、透气性和抛撒性，优化堆肥条件，缩短堆肥时间，降低翻堆能耗。
4)采用污泥软化技术和重金属钝化技术。在可形成丰富腐殖质的好氧堆肥工艺中适当加富磷肥和重金属钝化材料，软化污泥，释放养分，通过有机和无机鳌合作用使重金属钝化，从而减轻重金属对生态环境的破坏。
