CN100434401C

CN100434401C - 一种用调理剂进行污泥堆肥化的方法

Info

Publication number: CN100434401C
Application number: CNB2004100534240A
Authority: CN
Inventors: 陈玲; 赵建夫; 朱志良; 李宇庆; 许民; 邱家洲
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2024-08-04
Also published as: CN1587213A

Abstract

一种用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。

Description

一种用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 97223855.7，ZL 98223959.9，ZL 98225557.8，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菌剂(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，这种填料为内设通孔的球体或圆柱体，直径在2-4cm之间，比表面积144-285m²/m³，是聚丙烯材质；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％的木屑的添加量为污泥重量的5-15％，悬浮式生物载体填料的添加量为污泥重量的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菌剂作为诱导菌剂，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菌剂均匀喷洒在物料上；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。

Claims

1.一种用调理剂进行污泥堆肥化的方法，其特征在于：

第一步：首先对脱水污泥进行采样分析，然后在含水率75-80％，总有机质400～600g/kgDM，水溶性总氮3.0～3.5g/kgDM，大肠菌群值≥24,000MPN/100gDM的污泥中添加两种调理剂，使混合料的初始含水率达60％-70％；

所述的两种调理剂及其添加量分别为：一种是含水率为10-20％的木屑，添加量为污泥重量的5-15％，另一种是聚丙烯材质的悬浮式生物载体填料，添加量为污泥重量的5-10％，这种填料为内设通孔的球体或圆柱体，直径在2-4cm之间，比表面积144-285m²/m³；

第二步：将上述污泥、木屑和悬浮式生物载体填料组成的混合料放入动态好氧发酵仓内，然后双向搅拌，初次发酵时将污泥重量的0.1‰的VT菌剂作为诱导菌剂，并用自来水稀释10倍后均匀喷洒在物料上，以后的再次发酵直接与仓内保留的回流物料进行充分混合，回流比控制在10-40％；然后，开启空气泵，调整通风系统风量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：当发酵仓内升温到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调理剂循环使用。