好氧发酵：污泥好氧发酵方法

申请日2019.02.19

公开(公告)日2019.04.12

IPC分类号C05G3/00; C05G3/04; C05F17/00

摘要

本发明提供了一种污泥好氧发酵方法，包括以下步骤：a)将粉煤灰、粘结剂与调节剂混合造粒，得到粉煤灰基多孔颗粒;b)将所述粉煤灰基多孔颗粒、污泥、调理剂与嗜热好氧发酵菌混合，得到混合料;c)将所述混合料依次进行初期发酵和曝气发酵，得到发酵产物。本发明提供的好氧发酵方法能够提高初期发酵的供养能力及后期氧气利用率，提高污泥发酵效率、缩短发酵时间，并有利于降低辅料用量、节省成本，还能降低产品含水率、提高产品质量。

权利要求书

1.一种污泥好氧发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将粉煤灰、粘结剂与调节剂混合造粒，得到粉煤灰基多孔颗粒;

b)将所述粉煤灰基多孔颗粒、污泥、调理剂与嗜热好氧发酵菌混合，得到混合料;

c)将所述混合料依次进行初期发酵和曝气发酵，得到发酵产物。

2.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述粉煤灰基多孔颗粒的粒度为3～8mm。

3.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述调节剂选自发泡剂、脱硫石膏和肥效剂中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述粘结剂包括硅酸盐水泥、水玻璃和淀粉中的一种或几种。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰、粘结剂与调节剂的质量比为(88～94)∶(4～8)∶(2～4)。

6.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述粉煤灰为浸出液pH值在12以上的粉煤灰。

7.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述步骤b)中，污泥与粉煤灰基多孔颗粒的质量比为1∶(0.5～0.8)。

8.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述步骤b)中，嗜热好氧发酵菌的添加量为60～120g/吨基料;所述基料为粉煤灰基多孔颗粒、污泥 和调理剂;

所述调理剂为农作物废料;

所述调理剂的添加量为使所述混合料的碳氮比达15～20。

9.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述步骤c)中，所述初期发酵的时间为1～2天;

所述曝气发酵的温度为55～65℃，通风速率为0.05～0.08m3/m3·min，氧含量为10%～20%，时间为6～8天。

10.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述步骤a)中，在造粒后，还包括养护;

所述步骤c)中，曝气发酵后，还包括降温处理。

说明书

一种污泥好氧发酵方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，特别涉及一种污泥好氧发酵方法。

背景技术

城市污泥的处理方法主要有“卫生填埋”、“建材利用”、“焚烧”和“土地利用”等。其中，“卫生填埋”具有投资少、实施快、方法简单、处理规模大等特点，但这一方法没有从根本上对污泥中的有机物进行处理和控制，只是将污泥进行简单的搬运和暂存，并且占用大量的土地资源，是一种不可循环的处置方式。“污泥建材利用”虽然能对资源有效利用，但由于目前利用污泥制造出来的砖等建材成本太高，而生产出来的砖本身难以达到建材标准要求，污泥处理厂无法承受高额成本而受到限制。“污泥焚烧”虽然处理彻底，可以大大减少污泥的体积及重量，处理速度快，但污泥焚烧处理成本非常昂贵以及焚烧后产生的有毒有害气体难以处理。“污泥土地利用”是指将污泥经稳定化和无害化处理后安全地施用于土壤并通过其促进植物生长的一种污泥处置方式。污泥含有氮、磷、钾和有机质，是良好的植物养分来源和土壤性状改良剂，能明显改善土质，促进植物的生长。相比污泥填埋和焚烧，污泥土地利用的投资及运行费用都较低;而且，污泥土地利用实现了资源再利用，碳排放量少，符合低碳理念。因此，污泥的土地利用被认为是最有发展潜力的一种处置方式之一。

污泥土地利用之前必须经过稳定化、无害化处置，目前主要以好氧堆肥发酵为主要稳定化措施。污泥好氧发酵技术是利用污泥中的好氧微生物进行好氧发酵的过程。将污泥按照一定比例与各种添加剂混合，在好氧的条件下使有机物转化为腐殖质。

在污泥堆肥好氧发酵过程控制中，温度是一个最重要、最直接的控制因素，此外向堆体内及时供氧也是促进污泥堆肥好氧发酵过程中不可缺少的一个重要指标。目前，好氧发酵技术中，初期发酵温度环境主要靠堆肥堆体自然升温来缓慢满足物生物繁殖条件，一般需要3天左右的时间才能进入快速升温周期，这样就导致了整个堆肥发酵周期的加长。虽然曝气能够增加供养，但是，在没有加热和控制手段来调控温度的情况下是不能在堆肥升温过程中送气供氧的，在升温阶段送气会使堆体温度迅速下降，发酵不能进行。目前曝气供给一般是在堆体温度达到一次堆肥中期高温发酵期的高温上限时才开始向堆体内供氧送风，这时送曝气的主要目的是使堆体温度降温。因此，发酵初始期依然是靠堆体物料自身的氧气含量和堆体外界空气自然进入堆体内所带入的氧分来提供微生物繁殖所需的氧分，这就制约了污泥好氧发酵过程中需要的大量氧分的来源，导致发酵初期的温度、供氧条件不足;靠自然升温和供氧，会导致污泥堆肥好氧发酵腐熟周期长、产品质量不稳定的缺陷。同时由于在发酵初期没有及时供氧，堆肥物料在自身重量作用下，会导致物料压实，对后期曝气供给的透气性造成影响，也是影响产品质量不稳定的因素。另外，由于污泥含水率高，粘性较大，传统好氧发酵过程中虽添加有木屑、秸秆粉等调节辅料，但仍会导致物料团块化严重、存在厌氧微区，翻抛过程中易散发恶臭气体，污染工作环境等问题。为保证堆过肥产品质量，往往需要添加较多的辅料，或者延长发酵时间，增加了好氧发酵的成本。此外好氧发酵还存在污泥中的重金属未得到稳定化等问题。

现有技术中有通过添加浮石等颗粒的方式来强化污泥发酵，以缩短发酵时间。如申请号为200810137214.8的中国专利公开了一种调理剂及其在污泥堆肥中的应用，主要是利用0.2-10cm粒径的浮石作为堆肥膨松剂，并可在堆肥结束后通过筛分分离出来循环使用。该专利解决了好氧发酵过程中通风透气的问题，但对于发酵温度低、发酵产物含水高、重金属等问题却未能解决。

申请号为201811107314.6的中国专利公开了一种通过添加多孔结构陶粒作为骨料的污泥好氧发酵堆肥工艺，通过混合使得骨料、调节辅料和污泥三者均匀分布，进而实现菌的分布均匀，以此提高了堆肥初期的发酵温度，延长高温持续时间，进而促进堆肥快速腐熟，缩短堆肥好氧发酵周期。该专利的骨料需筛分分离，增加了工艺流程及成本，且对重金属、发酵辅料用量多等问题并未解决。

因此，目前的发酵工艺仍多存在发酵初期靠自然升温和环境供养，好氧发酵腐熟周期长、产品质量不稳定、好氧发酵不充分等问题;同时由于发酵初期没有及时供养，堆肥物料在自身重量作用下，会导致物料压实，对后期曝气供给的透气性造成影响，导致曝气利用率低、能耗加大;此外，好氧发酵还存在重金属未得到稳定化、辅料添加量较多、发酵产物含水率高等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种污泥好氧发酵方法，本发明提供的发酵方法能够提高初期的供养能力及后期的氧气利用率，提高污泥发酵效率、缩短发酵时间，并降低辅料用量及产品含水率。

本发明提供了一种污泥好氧发酵方法，包括以下步骤：

a)将粉煤灰、粘结剂与调节剂混合造粒，得到粉煤灰基多孔颗粒;

b)将所述粉煤灰基多孔颗粒、污泥、调理剂与嗜热好氧发酵菌混合，得到混合料;

c)将所述混合料依次进行初期发酵和曝气发酵，得到发酵产物。

优选的，所述粉煤灰基多孔颗粒的粒度为3～8mm。

优选的，所述调节剂选自发泡剂、脱硫石膏和肥效剂中的一种或几种。优选的，所述粘结剂包括硅酸盐水泥、水玻璃和淀粉中的一种或几种。

优选的，所述粉煤灰、粘结剂与调节剂的质量比为(88～94)∶(4～8)∶(2～4)。

优选的，所述粉煤灰为浸出液pH值在12以上的粉煤灰。

优选的，所述步骤b)中，污泥与粉煤灰基多孔颗粒的质量比为1∶(0.5～0.8)。

优选的，所述步骤b)中，嗜热好氧发酵菌的添加量为60～120g/吨基料;所述基料为粉煤灰基多孔颗粒、污泥和调理剂;

所述调理剂为农作物废料;

所述调理剂的添加量为使所述混合料的碳氮比达15～20。

优选的，所述步骤c)中，所述初期发酵的时间为1～2天;

所述曝气发酵的温度为55～65℃，通风速率为0.05～0.08m3/m3·min，氧含量为10%～20%，时间为6～8天。

优选的，所述步骤a)中，在造粒后，还包括养护;

所述步骤c)中，曝气发酵后，还包括降温处理。

本发明提供了一种污泥好氧发酵方法，包括以下步骤：a)将粉煤灰、粘结剂与调节剂混合造粒，得到粉煤灰基多孔颗粒;b)将所述粉煤灰基多孔颗粒、污泥、调理剂与嗜热好氧发酵菌混合，得到混合料;c)将所述混合料依次进行初期发酵和曝气发酵，得到发酵产物。

本发明先利用粉煤灰与添加剂制备粉煤灰基多孔颗粒，再将所述粉煤灰基多孔颗粒与污泥、调理剂及嗜热好氧发酵菌混合进行发酵。由于采用粉煤灰基多孔颗粒，其为多孔材料，在初期发酵中，能够增大污泥的透气性、增加污泥的含氧量，因此提高了初期发酵中的自然供氧量，缩短了初期发酵时间;由于污泥透气性的提升，在曝气发酵过程中有利于空气流通，因此能够强化好氧发酵过程，提高好氧发酵效率，降低了发酵辅料的用量;此外，所制备粉煤灰基多孔颗粒具有较好的吸水性，在混料时可将污泥含水率从80%降至60%以下，再经过发酵，可使产物含水率降至40%以下。因此，本发明提供的好氧发酵方法能够提高初期发酵的供养能力及后期氧气利用率，提高污泥发酵效率、缩短发酵时间，并有利于降低辅料用量、节省成本，还能降低产品含水率、提高产品质量。