申请日2004.08.04
公开(公告)日2005.03.02
IPC分类号C05F7/00; C05F17/00
摘要
一种用新型调理剂进行污泥堆肥化的方法，涉及一种污泥好氧堆肥化处理的新工艺。本发明的新型调理剂是污水处理中常用的悬浮式生物载体填料。先确定污泥中添加两种调理剂分别为：污泥重量的5-15%的木屑和5-10%的悬浮式生物载体填料，使搅拌后的初始物料含水率在60%～70%。同时控制动态好氧发酵装置的通风量和搅拌频率，进行好氧快速堆肥处理。最后进行过筛，将悬浮式生物载体填料从无害化处理的污泥中分离后循环使用。本发明的新型调理剂附着性能好、无自身损耗、能反复循环使用。得到的堆肥产品减量化明显、堆肥处理设备的利用效率高、物料松散易分离，堆肥周期缩短1/2～3/4，运行成本低廉，经济效益十分明显，可广泛应用于各种污泥好氧堆肥化处理。
权利要求书
1.一种用新型调理剂进行污泥堆肥化的方法，其特征在于：
第一步：先确定新型调理剂是悬浮式生物载体填料，接着对污泥进行采样分 析，然后确定投加两种调理剂和回流物料的比例：对含水率为75-80%、总有机 质400-600g/kgDM、水溶性总氮3.0-5.0g/kgDM、大肠菌群值≥ 24,000MPN/100gDM的污泥，添加两种调理剂分别为：含水率为10-20%的木屑 为污泥重量的5-15%，悬浮式生物载体填料为污泥重量的5-10%，使混合料初始 含水率达60-70%为准，初次发酵时需称量污泥重量的0.1‰的VT菌作为诱导菌 剂，并用自来水稀释10倍待用，再次发酵的回流比控制在10-40%之间;
第二步：将污泥以及上述按比例称量好的木屑、悬浮式生物载体填料放入动 态好氧发酵仓内，然后双向搅拌，初次发酵则将上述兑水稀释好的VT菌均匀喷 洒在物料上;以后可直接与仓内保留的回流物料进行充分混合，调整通风系统风 量控制在100-300L/min，定向搅拌，设定相应的自动搅拌频率为每隔5-10小时 搅拌5-20分钟，进行发酵处理;
第三步：当发酵升温到55℃以上时，继续按上述设定的搅拌频率和通风量 运行5-13天结束，整个堆肥周期为7-14天，55℃以上可维持4～5天，堆肥完 成时经检测污泥中的大肠菌群值降低到30MPN/100gDM以下，蛔虫卵100%灭 活，仓内NH3浓度低于1.0mg/m3，污泥颗粒均匀，符合土地利用的相关要求;
第四步：进行过筛，将悬浮式生物载体填料从无害化处理的污泥中分离，再 次在第一步的配料中作为新型调理剂循环利使用。
说明书
一种用新型调理剂进行污泥堆肥化的方法
技术领域
本发明涉及一种污泥好氧堆肥化处理的新工艺。具体涉及将悬浮式生物载体 填料作为新型调理剂应用到污泥好氧堆肥化工艺中的方法。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，城市污水厂产生的污泥也将大幅度增加。据统 计，目前我国每年产生的干污泥量约为667万吨，仅上海市每天产生含水率99% 的污泥就有5万多吨。目前，处置城市污泥有焚烧、卫生填埋和土地利用等方法， 其中土地利用已成为一条重要的处置途径。但土地利用前必须进行稳定化和无害 化处理。污泥的稳定化和无害化处理主要有：好氧消化、厌氧消化、堆肥化、双 消化、热干化以及碱性稳定化等。其中，堆肥化(好氧堆肥化处理)是最常用的。 堆肥化实质上就是利用污泥中的好氧微生物(如杆菌、球菌和放线菌等)进行好 氧发酵的过程，将污泥与调理剂(如秸秆、木屑、树叶、花生壳、玉米芯等)在 pH、C/N、通气、水分、温度等条件下，借助混合微生物群体对有机物进行氧化 分解，使有机物转化为类腐殖质，其产物也叫生物固体(Biosolids)。污泥经堆 肥化后，病原菌、寄生虫卵、杂草种子等几乎全部被杀死，污泥含水率和挥发性 成分减少，臭味消除，重金属可交换态的比率也会降低，速效养分有所增加，污 泥堆肥后的产物成为一种比较干净而且性质稳定的产物。但是传统的木屑、秸秆、 稻壳等调理剂，在堆肥过程中因自身发生腐解，失去吸水能力，不能够起到支撑 作用，而只能一次性利用，不能循环使用。而且随着污泥处理量的日益增多，木 屑类调理剂的来源已成为一大难题。
发明内容
本发明的目的在于寻找一种可循环使用的新型调理剂，进一步的目的在于提 供使用这种新型调理剂进行城市污水厂污泥好氧堆肥化的工艺。
为了实现上述目的，本发明是这样进行的：首先将一种水处理中常用的商品 名为悬浮式生物载体填料(专利号ZL 97 2 23855.7，ZL 98 2 23959.9，ZL 98 2 25557.8，售于上海同耀环保科技发展有限公司)作为新型调理剂。这种悬浮填 料为内设通孔的球体或圆柱体，直径在2-4cm之间，有较大的比表面积 (144-285m2/m3)。在水处理工艺中它是一种生物膜技术，其实质是微生物以膜状 生长在悬浮填料上。它能增加水池中生物量，降低负荷，提高处理效果并具有良 好的去除氨氮作用。由于污泥含水率较高(一般脱水污泥在75～80%)，通气性 较差，因此在堆肥前，需添加一定量的调理剂。该填料可充分发挥其高比表面积 作为微生物载体和在污泥中起支撑的作用，确保好氧堆肥能够快速高效地完成。
接着，根据脱水污泥初始含水率，以堆料含水率控制为依据确定污泥、新型 调理剂与木屑类调理剂的质量比(与木屑和污泥的含水率有关)，初次发酵反应 要加入市售的VT菌(北京沃土天地生物科技有限公司)作为产生优势微生物种 群的诱导菌剂(以后均通过物料回流来实现优势发酵微生物菌群的循环利用)， 使搅拌后的初始物料含水率在60%～70%。同时控制动态好氧发酵装置的通风 量和搅拌频率，进行好氧快速堆肥处理。将该悬浮式生物载体填料用于污泥好氧 堆肥处理工艺中的具体步骤如下：
第一步：先确定新型调理剂是悬浮式生物载体填料，接着对污泥进行采样分 析，然后确定投加两种调理剂和回流物料的比例：对含水率为75-80%、总有机 质400-600g/kgDM(DM表示干物质，下同)、水溶性总氮3.0-5.0g/kgDM、大肠 菌群值≥24,000MPN/100gDM的污泥，添加两种调理剂分别为：含水率为10-20% 的木屑为污泥重量的5-15%，悬浮式生物载体填料为污泥重量的5-10%，使混合 料初始含水率达60-70%为准。初次发酵时需称量污泥重量的0.1‰的VT菌作为 诱导菌剂，并用自来水稀释10倍待用。再次发酵的回流比控制在10-40%之间。
第二步：将污泥以及上述按比例称量好的木屑、悬浮式生物载体填料放入动 态好氧发酵仓内，然后双向搅拌，初次发酵则将上述兑水稀释好的VT菌均匀喷 洒在物料上;以后可直接与仓内保留的回流物料进行充分混合，调整通风系统风 量控制在100-300L/min，定向搅拌，设定相应的自动搅拌频率为每隔5-10小时 搅拌5-20分钟，进行发酵处理。
第三步：当发酵升温到55℃以上时，继续按上述设定的搅拌频率和通风量 运行5-13天结束，整个堆肥周期为7-14天，55℃以上可维持4～5天，堆肥完 成时经检测污泥中的大肠菌群值降低到30MPN/100gDM以下，蛔虫卵100%灭 活，仓内NH3浓度低于1.0mg/m3，污泥颗粒均匀，符合土地利用的相关要求。
第四步：进行过筛，将悬浮式生物载体填料从无害化处理的污泥中分离，再 次在第一步的配料中作为新型调理剂循环使用。
本发明具有下述优点：
1.由于本发明找到的新型调理剂为聚丙烯材质，呈多孔球型或圆柱形，比 表面积大，比木屑类调理剂的生物附着能力更强，实验发现堆肥结束时调理剂增 重4.6倍，因此使用该新型调理剂进行堆肥，反应结束得到的物料松散，调理剂 与物料易于分离，其表面微孔中附着的优势微生物又可随其一起作为回料利用。
2.由于使用过程中新型调理剂基本无损耗，可循环重复使用，每次堆肥的 损耗率低于3%。而且价格便宜，以上海地区的价格为例，仅相当于木片/木屑 500元/吨的2/3左右。因此本发明的运行成本低廉，经济效益十分明显。
3.由于本发明的新型调理剂具有很好的支撑作用，自身的微孔又可使堆体 内通风更为通畅，实验证明，使用该调理剂可使木屑量减少50%以上，因此可大 大节省鼓风机送风时间，从而使堆肥过程中的耗电量降低为处理每吨污泥的耗电 量为12kW·h。
4.由于本发明添加了新型调理剂，与只采用木屑/木片等传统调理剂工艺相 比，堆肥早期升温速度快，堆肥完毕时堆体脱水和降温更加迅速。因此，堆肥腐 熟所需时间最大可缩短到7天，比国内外同类工业化堆肥技术的堆肥周期缩短 1/2～3/4，因此可大大提高堆肥效率，同时也更适合于堆肥过程的自动控制。
5.有利于堆肥产品减量化和提高反应设备的利用效率。从我们的实验情况 来看，加入5%-10%的新型调理剂，可将木屑减量一半以上，因此堆肥产品中木 屑含量大大降低，与污泥处理减量化的原则相符合，为后续污泥土地利用创造了 良好条件。此外，因木屑密度较新型调理剂小，降低木屑比例、提高新型调理剂 用量，还有利于提高堆肥反应设备的利用效率。
具体实施方式
实施例1
首先对上海某城市污水厂(生活污水和和少量食品废水)的脱水污泥进行采 样分析，污泥的基本性质为：含水率80%，总有机质550g/kgDM，水溶性总氮 3.0g/kgDM，大肠菌群值≥24,000MPN/100gDM。然后添加含水率10%～20%左 右的木屑和规格为ZG25，外径Φ25mm，聚丙烯球形的悬浮式生物载体填料两 种调理剂作为辅料，添加量分别为污泥重量的15%和5%。将上述物料放入由通 风系统与自动搅拌系统紧密配合的动态好氧发酵仓。控制回流物料的重量为污泥 重量的40%。然后双向搅拌，使发酵优势菌群均匀混合到物料体系中。开启空气 泵，通风量控制在100-300L/min，每隔5-10小时定向搅拌5-10分钟，经过7天 处理后出料，物料重量减少43.0%。检测污泥中大肠菌群值≤30MPN/100gDM， 蛔虫卵100%灭活，发酵仓内NH3浓度低于1.0mg/m3，发芽指数>60%，物料颗 粒均匀，符合土地利用的相关要求。最后进行过筛，将悬浮式生物载体填料从无 害化处理的污泥中分离，再次在配料中作为调理剂循环利用。
实施例2
对上海某城市污水厂(生活污水和工业废水分别占80%和20%)的脱水污 泥进行采样分析，污泥的基本性质为：含水率78%，总有机质600g/kgDM，水 溶性总氮3.5g/kgDM，大肠菌群值≥24,000MPN/100gDM。添加含水率10%～20% 左右的木屑和如实施例1的聚丙烯球形填料作为辅料，添加量分别为污泥重量的 5%和10%，将上述物料放入由通风系统跟自动搅拌系统紧密配合的动态好氧发 酵仓。控制回流物料的重量为污泥重量的40%。然后双向搅拌，使发酵优势菌群 均匀混合到物料体系中。开启空气泵，通风量控制在100-300L/min，每隔5-10 小时定向搅拌10-20分钟。经过14天处理后出料，物料重量减少51.0%。检测 污泥中大肠菌群值≤30MPN/100gDM，蛔虫卵100%灭活，发酵仓内NH3浓度低 于1.0mg/m3，发芽指数>50%，物料颗粒均匀，符合土地利用的相关要求。进行 过筛，将悬浮式生物载体填料从无害化处理的污泥中分离，再用在第一步的配料 中作为新型调理剂。
实施例3
对上海某城市污水厂(生活污水和和少量食品废水)的脱水污泥进行采样分 析，污泥的基本性质为：含水率80%，总有机质550g/kgDM，水溶性总氮 3.0g/kgDM，大肠菌群值≥24,000MPN/100gDM。然后添加含水率10%～20%左 右的木屑和如实施例1的聚丙烯圆柱形填料作为辅料，添加量分别为污泥重量的 10%和10%。将上述物料放入由通风系统与自动搅拌系统紧密配合的动态好氧发 酵仓。控制回流物料的重量为污泥重量的10%。然后双向搅拌，使发酵优势菌群 均匀混合到物料体系中。开启空气泵，通风量控制在100-300L/min，每隔5-10 小时定向搅拌5-10分钟，经过14天处理后出料，物料重量减少42.3%。检测污 泥中大肠菌群值≤30MPN/100gDM，蛔虫卵100%灭活，发酵仓内NH3浓度低于 1.0mg/m3，发芽指数>60%，物料颗粒均匀，符合土地利用的相关要求。进行过 筛，将悬浮式生物载体填料从无害化处理的污泥中分离，再用在第一步的配料中 作为新型调理剂。
