公布日：2022.08.12
申请日：2022.05.27
分类号：C02F11/02(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥无害化资源化的处理方法，它包括以下步骤：(1)预处理：向污泥中添加污泥重量2％‑3％的调理剂；(2)脱水：用隔膜压滤机在1.4‑1.6Mpa压力下进行脱水，得到脱水泥饼；(3)有氧发酵：向脱水泥饼中添加脱水泥饼重量0.1‑0.5％的微生物复合菌和脱水泥饼重量1‑3％的生物质碳，在55‑85℃下有氧发酵3‑7天，干燥，粉碎筛分，得到营养土。本发明还公开了获得的营养土在土地改良中的应用。通过本发明方法能够将污泥无害化资源化的同时，获得营养土，且该营养土能够改良土壤。
权利要求书
1.一种污泥无害化资源化的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预处理：向污泥中添加污泥重量2％-3％的调理剂；(2)脱水：用隔膜压滤机在1.4-1.6Mpa压力下进行脱水，得到脱水泥饼；(3)有氧发酵：向脱水泥饼中添加脱水泥饼重量0.1-0.5％的微生物复合菌和脱水泥饼重量1-3％的生物质碳，在55-85℃下有氧发酵3-7天，干燥，粉碎筛分，得到营养土。
2.如权利要求1所述污泥无害化资源化的处理方法，其特征在于：所述调理剂为聚合氯化铁或聚合氯化铝。
3.如权利要求1所述污泥无害化资源化的处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中，污泥含水率为70-80％。
4.如权利要求1所述污泥无害化资源化的处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中，得到的脱水泥饼含水率为58-62％。
5.如权利要求1所述污泥无害化资源化的处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中，微生物复合菌为重量比为3:1:2:3的嗜热链球菌、芽孢杆菌、放线菌、丝状真菌的混合物。
6.如权利要求5所述污泥无害化资源化的处理方法，其特征在于：所述微生物复合菌的活菌数为2×1010个/mL。
7.如权利要求1所述污泥无害化资源化的处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中，得到营养土的含水率为38-42％。
8.如权利要求1-7任意一项所述污泥无害化资源化的处理方法得到的营养土在土地改良中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，所述营养土施加量为60吨/667m2。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，提供一种污泥无害化资源化的处理方法，该方法能够安全、稳定实现污泥无害化资源化处理。
本发明的技术方案为：
一种污泥无害化资源化的处理方法，包括以下步骤：
(1)预处理：向污泥中添加污泥重量2％-3％的调理剂；
(2)脱水：用隔膜压滤机在1.4-1.6Mpa压力下进行脱水，得到脱水泥饼；
(3)有氧发酵：向脱水泥饼中添加脱水泥饼重量
0.1-0.5％的微生物复合菌和脱水泥饼重量1-3％的生物质碳，在55-85℃下有氧发酵3-7天，干燥，粉碎筛分，得到营养土。
生物质炭是一种碳含量极其丰富的黑炭，埋到地下后几百至上千年不会消失,可以为土壤补充有机物的含量，提高土壤的肥力,而且生物炭具有很多孔隙结构，具有很强的吸附力。生物质炭可由的污泥经低温裂解制备。
本发明所述步骤(1)中，污泥含水率为70-80％。为提高后期脱水效率，需要在污泥中添加调理剂，因为污泥中存在很多胶状物质，如果不添加调理剂，污泥很难沉淀，或者需要很长的时间沉淀，而且也会影响脱水效果，增加脱水的难度和延长脱水的时间。添加调理剂后，加快污泥中胶状物质的沉淀，也利于提高后期脱水效果。
本发明的发酵步骤(3)中添加生物质炭，微生物借助生物质炭的热稳定性、抗生物化学分解特性以及发达的孔隙结构和巨大的比表面积，增强发酵效果，再结合微生物复合菌，通过微生物的代谢作用，使污泥中的有机物转化成富含植物生长所需的腐殖质，反应的最终代谢物是CO2、H2O和热量，大量热量使物料维持持续高温，降低物料的含水率，有效地杀灭病原体、寄生虫(卵)和杂草种子，生物质炭表面富有多种官能团使其具有较强的化学吸附能力，可以对重金属、有害气体等进行吸附，减少污染，最终实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化的目的，同时生物质炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，可为微生物提供生存和繁殖的场所，增强了发酵过程的通气性和保水能力。
本发明中影响污泥脱水性能的因素主要有污泥颗粒的大小及分布、表面电荷、水合程度以及颗粒间的相互作用。其中，污泥颗粒的大小是影响污泥脱水性能最重要的因素，因为污泥颗粒越小，颗粒的比表面积越大，意味着更高的水合程度和对过滤的更大主力及改变污泥脱水性能必须添加调理剂，通过添加调理剂，能够提升脱水效果，而本发明所述调理剂优选为聚合氯化铁或聚合氯化铝。
本发明采用隔膜压滤机进行脱水，脱水后的泥饼含水率为58-62％，比传统的半框压滤机更节约能耗，为污泥后期的生物发酵堆肥的水分要求提供了保证。
为了获得更好的发酵效果，本发明所述步骤(3)中，微生物复合菌优选重量比为3:1:2:3的嗜热链球菌、芽孢杆菌、放线菌、丝状真菌的混合物，所述微生物复合菌的活菌数优选2×1010个/mL。
经过好氧发酵得到的营养土质地疏松，含水率为38-42％，阳离子交换量显著增加、容重减少、可被植物利用的营养成分增加。有氧发酵过程的分解主要是利用嗜热细菌群，氧化分解有机物，同时释放出大量的能量，在有机物生化降解的同时伴有热量产生，发酵物料温度可以上升至55℃以上，致使病原菌和寄生虫(卵)死亡。在有氧发酵过程添加的微生物复合菌与生物质炭的协同作用，微生物借助生物质炭的热稳定性、抗生物化学分解特性以及发达的孔隙结构和巨大的比表面积，增强发酵，有效解决传统污泥好氧堆肥存在升温启动慢、堆肥时间长、脱水效率低、除臭效果差以及重金属钝化效果差等问题。此外，传统好氧堆肥过程还伴有大量有害气体排放，这不仅降低好氧堆肥的农用价值，还污染大气、危害人畜健康、加剧温室效应以及带来酸雨危害和水体富营养化等问题，而本发明通过微生物复合菌与生物质炭的协同作用，在发酵过程中，生物质炭表面富有多种官能团使其具有较强的化学吸附能力，可以对重金属、有害气体等进行吸附，减少污染。
本发明的污泥无害化资源化的处理方法得到的营养土在土地改良用的应用，能够改善土壤的质量，降低土壤中重金属含量，而且能够提高作物的产量和质量。
在土地改良用的应用中，本发明所述营养土施加量优选60吨/667m2。施加60吨/亩营养土，可以使作物长势最好，存活率也是最好的，且作物的镉含量最少，铅的含量也是处在《食品中污染物限量》(GB2762-2012)总铅限值0.1mg/kg以下处于正常安全范围，土壤中总镉、总汞、总砷、总铅和总铬数据没有超过农用地土壤污染风险管制值。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果为：
1、本发明在处理污泥时，在有氧发酵中添加生物质炭，微生物可借助生物质炭的热稳定性、抗生物化学分解特性以及发达的孔隙结构和巨大的比表面积，同时通过添加生物质炭补充碳源,有利于提高微生物对有机碳的分解速率，促进微生物将更多的铵态氮固定为有机氮,以减少氮素损失、增强发酵性能，获得能够改良土壤的营养土，营养土可以广泛应用于园林绿化、贫瘠土地(如矿山、石漠化荒山)修复。
2、本发明在有氧发酵中添加微生物复合菌种，其中的微生物在好氧发酵过程是通过微生物的代谢作用，使污泥中的有机物转化成富含植物生长所需的腐殖质，反应的最终代谢物是CO2、H2O和热量，大量热量使物料维持持续高温，降低物料的含水率，有效地杀灭病原体、寄生虫(卵)和杂草种子，最终实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化的目的。
3、本发明的方法能够解决传统污泥好氧堆肥存在升温启动慢、堆肥时间长、脱水效率低、除臭效果差、重金属钝化效果差以及产生有害气体等问题，实现污泥无害化资源化的处理。
（发明人：宁英文;黄敏;王昌盛;周陈林;韦永烈;王柳枝;熊虹伟）
