一種利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于污泥處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種降低污泥含水率的脫水處理方法。該方法包括將污泥與干物料、秸稈、復(fù)合菌種BYM混合造粒，堆集發(fā)酵兩個(gè)過(guò)程。本發(fā)明所提供的利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法的原理是：微生物發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，利用這些熱量可以實(shí)現(xiàn)低成本的降低污泥中的含水率。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有低能耗、低物耗、成本低的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)酵完成后的污泥含水率降至30%以下，具有較大的開(kāi)發(fā)潛力，可以作為有機(jī)復(fù)合肥或者建筑材料，有利于產(chǎn)品的資源化利用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污泥處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種降低污泥含水率的脫水處理方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)注不斷增加，城市生活污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥及其處置已經(jīng)成為一個(gè)日益嚴(yán)峻的問(wèn)題。近年來(lái)，雖然說(shuō)我國(guó)在污泥的處理處置方面開(kāi)展了大量工作，但是由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)原因，我國(guó)污泥處理能力還十分薄弱，主要表現(xiàn)在:符合環(huán)境保護(hù)要求的污泥處理率低；污泥處理設(shè)計(jì)水平低，工藝不完善，設(shè)施落后，投資少；政策不健全、監(jiān)管不到位；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺乏系統(tǒng)性、科學(xué)性。
[0003]污水處理有關(guān)的管理和技術(shù)上的缺陷使得大量城市污泥只能臨時(shí)堆放，致使許多大城市出現(xiàn)了污泥圍城的現(xiàn)象并已開(kāi)始向中小城市蔓延，大量積累的污泥，不僅占用大片土地，而且其中的有害成分如重金屬、病原菌、寄生蟲(chóng)、有機(jī)污染物及臭氣等成為城市環(huán)境衛(wèi)生的一大公害，并給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了極大的安全隱患。
[0004]現(xiàn)階段，污泥處理處置方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。但是這些方法都要求把污泥的含水率降低至40%飛0%甚至更低，而一般城市污水廠經(jīng)過(guò)污泥濃縮脫水后的污泥含水率都在80%左右，這就要求在污泥處置之前必須通過(guò)一定的手段來(lái)進(jìn)一步的降低污泥的含水率，這個(gè)過(guò)程需要大量的物耗和投資，而且一般的強(qiáng)化脫水技術(shù)會(huì)對(duì)污泥中的有機(jī)質(zhì)成分造成一定的損害，不利于污泥的資源化利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法，從而解決傳統(tǒng)污泥強(qiáng)化脫水技術(shù)高能耗、高投資的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法，包括以下步驟:
(1)將污泥、干物料、粉碎后的秸桿混合造粒；
所述污泥為城鎮(zhèn)生活污水處理廠含水率60%~80%的團(tuán)狀污泥；
所述干物料為返混料、粉煤灰或素土 ；
所述粉碎后的秸桿為小麥秸桿、玉米秸桿、花生秸桿中一種或任意幾種任意比例的混合物，粉碎后粒徑為3~50_，也可以使用鋸末、木屑、雜草等；
(2)造粒時(shí)在混合物料中添加復(fù)合菌種ΒΥΜ，使菌種均勻混合于顆粒污泥中；
所述復(fù)合菌種BYM是利用來(lái)自日本磐亞株式會(huì)社-酵素菌世界社的原菌，原菌按1:100
培育成擴(kuò)大菌使用；
(3)造粒完成后將顆粒污泥進(jìn)行好氧發(fā)酵。
[0007]步驟(1)中各物料以質(zhì)量百分比計(jì):污泥40%~60%，干物料30%~40%，秸桿5%~15%。
[0008]步驟(1)中所述造粒采用圓盤(pán)造粒機(jī)造粒，造粒過(guò)程中首先添加少量干物料，再依次添加污泥、干物料和粉碎后的秸桿，造粒后的顆粒污泥粒徑為Φ3~50_。[0009]步驟(2)中所述復(fù)合菌種BYM，以引進(jìn)時(shí)原菌按1: 100比例擴(kuò)大培育后使用，用量為步驟(1)中混合物料質(zhì)量的0.1%~0.5%。
[0010]步驟(3)中發(fā)酵過(guò)程中通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)供氧，鼓風(fēng)機(jī)同時(shí)具有帶走污泥發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的水分的作用，可以加速污泥脫水進(jìn)度。
[0011]步驟(3)中的發(fā)酵過(guò)程，采用溫度和氧氣含量傳感器通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)頻率，來(lái)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)量的PLC自動(dòng)控制。
[0012]步驟(3)中堆體內(nèi)部發(fā)酵溫度保持在50-65攝氏度5~15d。
[0013]本發(fā)明所提供的利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法的原理是，微生物發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，利用這些熱量可以實(shí)現(xiàn)低成本的降低污泥中的含水率。發(fā)酵脫水完成后的產(chǎn)品具有多種用途，可以作為有機(jī)復(fù)合肥使用，可以作為建筑材料使用，也可以作為燃料或者燒制成輕質(zhì)陶粒球，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了污泥的低能耗處理處置和資源化綜合利用，為城市污水處理廠污泥處理處置提供了一種新的解決途徑。
[0014]具體而言，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)通過(guò)好氧發(fā)酵的方法來(lái)降低污泥含水率屬于污泥的生物處理技術(shù)，相對(duì)于污泥脫水的物理、化學(xué)處理方法而言，具有低能耗、低物耗的特點(diǎn)；
(2)通過(guò)對(duì)污泥進(jìn)行造粒后好氧發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)供氧，省去了傳統(tǒng)污泥好氧發(fā)酵中的翻拋過(guò)程，節(jié)省了機(jī)械投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，而且強(qiáng)制通風(fēng)還有利于污泥中水分的去除；
(3)在污泥造粒過(guò)程中，加入復(fù)合菌BYM，這屬于一種好氧發(fā)酵復(fù)合菌種，在物料發(fā)酵過(guò)程中，能夠很好的將長(zhǎng)碳鏈有機(jī)物分解成小分子的有機(jī)物，而且反應(yīng)過(guò)程為好氧過(guò)程，不會(huì)產(chǎn)生氨氣，發(fā)酵過(guò)程沒(méi)有臭味；BYM菌屬于微生物復(fù)合菌種，添加后的污泥進(jìn)行好氧發(fā)酵，發(fā)酵完成后的產(chǎn)品具有部分微生物肥料的效果，有利于產(chǎn)品的資源化利用；
(4)發(fā)酵過(guò)程中，通過(guò)對(duì)堆體溫度和堆體中氧氣濃度采取自動(dòng)化數(shù)字控制技術(shù)，在保證堆體空氣中氧含量的同時(shí)，堆體內(nèi)部溫度可以較好的控制在5(T65°C，在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，堆體內(nèi)部溫度可以維持在50°C以上5~10d甚至更長(zhǎng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)充分發(fā)酵，從而滿(mǎn)足《糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB7959-87)的要求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為污泥造粒后好氧發(fā)酵工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例1
如圖1所示，本發(fā)明所提供的利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法主要包括造粒和發(fā)酵兩個(gè)步驟，具體闡述如下:
(1)物料混合造粒和菌種投加
以制備1OOkg的發(fā)酵用顆粒污泥為例，開(kāi)啟圓盤(pán)造粒機(jī)后，首先將55kg城鎮(zhèn)生活污水處理廠的團(tuán)狀污泥(含水率75%~80%)投加至圓盤(pán)造粒機(jī)中，污泥投加完畢后，以污泥:干物料:稻桿質(zhì)量比為0.55:0.35:0.10的比例投加干物料和粉碎后的稻桿，即干物料投加量為35kg、秸桿投加量為10kg。干物料使用的是晾曬后含水率為30%的污泥，秸桿使用的是經(jīng)粉碎后的小麥稻桿，粉碎后的稻桿粒徑在10 20mm沮圍內(nèi)。
[0018]造粒過(guò)程中，圓盤(pán)造粒機(jī)內(nèi)置的錘片粉碎裝置將混合物料進(jìn)一步粉碎并混合，在圓盤(pán)造粒機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，混合物料在重力和速度差作用下物料不斷上升和下降，滾動(dòng)成球，最終達(dá)到混合造粒的目的。
[0019]造粒過(guò)程中，為了防止污泥在圓盤(pán)上粘結(jié)，圓盤(pán)造粒機(jī)上安裝多個(gè)刮刀。
[0020]在造粒過(guò)程中，物料投加時(shí)，首先投加少量干物料，以防止投加濕污泥時(shí)在圓盤(pán)造粒機(jī)上粘附，再依次加入濕污泥和干物料、秸桿。由于首先投加的是濕污泥，后投加的干物料和秸桿，并且干物料和秸桿是在圓盤(pán)造粒機(jī)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)、物料不斷混合時(shí)投加的，所以最終所造顆粒污泥會(huì)形成以濕污泥為粒芯，外面包裹干物料和秸桿的內(nèi)濕外干的顆粒污泥。
[0021]在混合物料造粒過(guò)程中，投加復(fù)合菌種BYM，菌種的投加量以混合物料總質(zhì)量的
0.5% 計(jì)，為 0.5kg。
[0022]復(fù)合菌種BYM引自日本磐亞株式會(huì)社-日本酵素世界社，為一種包含細(xì)菌、酵母菌和絲狀菌三類(lèi)微生物的復(fù)合菌種，引進(jìn)后按其原菌1: 100擴(kuò)大培育后使用。
[0023]經(jīng)過(guò)20min數(shù)分鐘的混合造粒后，圓盤(pán)造粒機(jī)內(nèi)的顆粒污泥粒徑在l(T30mm左右，造粒完成。
[0024](2)好氧發(fā)酵
造粒完成后，開(kāi)啟圓盤(pán)造粒機(jī)的出料裝置，同時(shí)開(kāi)動(dòng)輸送機(jī)，將圓盤(pán)造粒機(jī)中造粒完成的顆粒污泥，輸送至專(zhuān)用的發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)。
[0025]本實(shí)施例所采用的發(fā)酵倉(cāng)為圓柱形，直徑1.0m,高度3m，物料堆集有效高度為2m。發(fā)酵倉(cāng)底部裝有格柵篩網(wǎng)，顆粒污泥堆集在格柵篩網(wǎng)之上，下部通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)供氧，空氣透過(guò)格柵篩網(wǎng)進(jìn)入到污泥堆體中，以滿(mǎn)足微生物發(fā)酵過(guò)程中的需要，并能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)去除堆體中水分的目的。發(fā)酵倉(cāng)頂部安裝有集氣罩，以收集發(fā)酵過(guò)程中的尾氣進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)酵倉(cāng)的有效容積為1.57m3，造粒完成后的污泥容重為0.8^0.9 t/m3，一次可裝填物料1.25^1.41to
[0026]本實(shí)施例所采用的圓盤(pán)造粒機(jī)每次可處理混合物料10(T200kg，經(jīng)過(guò)7批次造粒后，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)裝填顆粒污泥約為1.3t。
[0027]在發(fā)酵倉(cāng)裝填完成即可進(jìn)行好氧發(fā)酵。發(fā)酵過(guò)程中，通過(guò)溫度傳感器、氧氣濃度檢測(cè)儀器可以適時(shí)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)量，可以在氧氣濃度過(guò)低時(shí)或堆體內(nèi)部發(fā)酵溫度高于65°C時(shí)加大通風(fēng)量，反之則降低通風(fēng)量，總之，在調(diào)節(jié)通風(fēng)量時(shí)要綜合考慮堆體溫度和堆體氧氣濃度的協(xié)調(diào)，當(dāng)堆體內(nèi)部發(fā)酵溫度保持在5(T60°C時(shí)，需保證堆體內(nèi)空氣中氧氣含量在10%(體積比)以上。
[0028]發(fā)酵過(guò)程中定期監(jiān)測(cè)物料的含水率和溫度變化情況。
[0029]發(fā)酵倉(cāng)，顆粒污泥發(fā)酵過(guò)程中，約25小時(shí)后，堆體內(nèi)部溫度即上升至50°C以上，并連續(xù)7天堆體內(nèi)部溫度保持在5(T65°C，在第9天，溫度開(kāi)始逐漸下降，直至第12天下降至25°C左右(室溫附近)，在此過(guò)程中堆體空氣中氧氣含量始終保持在10% (體積比)以上，此時(shí)溫度保持在室溫附近也不再上升，并測(cè)得物料的含水率已降至28%，表明發(fā)酵過(guò)程已經(jīng)完成。
[0030](3)產(chǎn)品利用最終經(jīng)微生物發(fā)酵脫水后的污泥產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了含水率降至30%以下的目的，而初次發(fā)酵后的物料除直接作為其他用途外，也可作為污泥脫水用干物料即返混料使用。
[0031]實(shí)施例2
本實(shí)施例所采用的利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法與實(shí)施例1相同，造粒過(guò)程相同，區(qū)別在于物料比例及堆體好氧發(fā)酵方式，具體區(qū)別及實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:
本實(shí)施例所采用的各物料的混合比例如下:
按質(zhì)量比，污泥:干物料:秸桿質(zhì)=0.50:0.40:0.10，復(fù)合菌種BYM的投加量為0.25%。干物料使用實(shí)施例1最終制備的多批次發(fā)酵完成的顆粒污泥。
[0032]本實(shí)施例采用靜態(tài)堆集發(fā)酵方式，經(jīng)過(guò)造粒后的顆粒污泥約30t左右，進(jìn)行靜態(tài)堆集，堆體為圓錐形，高度為3m，堆體底部鋪設(shè)有通風(fēng)管道，堆體內(nèi)置有溫度測(cè)量裝置和氧氣含量測(cè)定儀。
[0033]發(fā)酵過(guò)程中，通過(guò)溫度傳感器、氧氣濃度檢測(cè)儀器可以適時(shí)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)量，在氧氣濃度過(guò)低時(shí)或堆體內(nèi)部發(fā)酵溫度高于65°C時(shí)加大通風(fēng)量，反之，則減小通風(fēng)量，總之，在調(diào)節(jié)通風(fēng)量時(shí)要綜合考慮堆體溫度和堆體氧氣濃度的協(xié)調(diào)，當(dāng)堆體內(nèi)部發(fā)酵溫度保持在5(T60°C時(shí)，需保證堆體內(nèi)空氣中氧氣含量在10% (體積比)以上。
[0034]經(jīng)過(guò)15天的充分發(fā)酵后，監(jiān)測(cè)到物料的含水率降至30%以下，堆體內(nèi)部溫度保持在30 0C左右，表面溫度接近室溫25 °C，表明發(fā)酵過(guò)程完成。
[0035]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】并不局限于以上2種。造粒過(guò)程中，所用干物料因最終產(chǎn)品用途不同，所 添加的干物料有所差異，例如最終產(chǎn)品作為建筑材料(如水泥原料和燃料)時(shí)，可添加粉煤灰或素土并提高其使用比例；如果作為有機(jī)復(fù)合肥使用，則宜使用發(fā)酵脫水后的顆粒污泥即返混料。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，造粒過(guò)程初次啟動(dòng)時(shí)，也可以使用如實(shí)例I中所述晾曬后含水率在30%以下的污泥來(lái)替代。
[0036]造粒過(guò)程中所使用的粉碎后的秸桿，一方面是為了調(diào)節(jié)混合物料的含水率，一方面還具有在造粒后的顆粒污泥中充當(dāng)骨架的作用，本發(fā)明中所述秸桿一般采用農(nóng)田秸桿，如麥秸、花生秸桿、玉米秸桿，還可以使用雜草、木屑、鋸末等。
[0037]混合物料造粒完成后，可選擇如實(shí)施例2所述靜態(tài)堆集發(fā)酵或者使用如實(shí)施例1所述專(zhuān)門(mén)的發(fā)酵倉(cāng)進(jìn)行發(fā)酵，在確保通風(fēng)均勻的前提下，發(fā)酵倉(cāng)直徑理論上可以無(wú)限大，其高度可達(dá)3~8m。
[0038]當(dāng)采用靜態(tài)堆集發(fā)酵時(shí)，可在堆料底部鋪設(shè)通風(fēng)管道，發(fā)酵過(guò)程中采用鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)供氧，通風(fēng)過(guò)程也有利于堆體中所產(chǎn)生的水分快速去除。當(dāng)物料堆集高度低于2m時(shí)，也可以省去強(qiáng)制通風(fēng)過(guò)程，通過(guò)自然通風(fēng)達(dá)到供氧和去除水分的目的。
[0039]當(dāng)選用發(fā)酵倉(cāng)進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，可將顆粒污泥運(yùn)送至專(zhuān)用的好氧發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行好氧發(fā)酵，通過(guò)控制發(fā)酵倉(cāng)下部出料和上部進(jìn)料速度，實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)進(jìn)出。
[0040]發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)定期監(jiān)測(cè)物料的含水率和溫度變化情況。當(dāng)溫度不再升高，含水率下降至30%以下時(shí)，表示發(fā)酵過(guò)程完成，此過(guò)程一般需要7~15d。
[0041]最終發(fā)酵脫水后的污泥產(chǎn)品，含水率降至30%以下，可以直接填埋處置，也可以進(jìn)一步的綜合開(kāi)發(fā)利用。由于發(fā)酵過(guò)程中加入了復(fù)合菌種BYM，成品具有部分微生物肥料的功效，因此對(duì)于產(chǎn)品的資源化利用具有十分重要的意義。當(dāng)產(chǎn)品中重金屬、有機(jī)質(zhì)含量符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以制成有機(jī)復(fù)合肥料；重金屬含量較高，有機(jī)質(zhì)含量較低的，可以直接作為建筑材料(如水泥原料等)或者燒制成輕質(zhì)陶粒；成品含有有機(jī)質(zhì)，具有一定的燃燒值，還可以作燃料使用。`
【權(quán)利要求】
1.一種利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法，包括以下步驟: (1)將污泥、干物料、粉碎后的秸桿混合造粒； 所述污泥為城鎮(zhèn)生活污水處理廠含水率60%~80%的團(tuán)狀污泥； 所述干物料為返混料、粉煤灰或素土 ； 所述粉碎后的秸桿為小麥秸桿、玉米秸桿或花生秸桿中一種或任意幾種任意比例的混合物，粉碎后粒徑為3~50mm ； (2)造粒過(guò)程中，在混合物料中添加復(fù)合菌種BYM，使菌種均勻混合于顆粒污泥中； 所述復(fù)合菌種BYM來(lái)自日本磐亞株式會(huì)社-酵素菌世界社，原菌按1:100培育成擴(kuò)大菌使用； (3)造粒完成后將顆粒污泥進(jìn)行好氧發(fā)酵。
2.如權(quán)利要求1所述利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法，其特征在于，步驟(I)中各物料以質(zhì)量百分比計(jì)，污泥40%~60%，干物料30%~40%，秸桿5%~15%。
3.如權(quán)利要求1所述利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法，其特征在于，步驟(I)中所述造粒采用圓盤(pán)造粒機(jī)造粒，造粒起始過(guò)程首先投加少量干物料，再添加污泥、干物料和粉碎后的稻桿，造粒后的顆粒污泥粒徑為Φ3 50mm。
4.如權(quán)利要求1所述利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法，其特征在于，步驟(2)中所述復(fù)合菌種BYM，以引 進(jìn)時(shí)原菌按1: 100比例擴(kuò)大培育后使用，用量為步驟(1)中混合物料質(zhì)量的0.1%~0.5%。
5.如權(quán)利要求1所述利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法，其特征在于，步驟(3)中發(fā)酵過(guò)程中利用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)供氧。
6.如權(quán)利要求1所述利用微生物發(fā)酵來(lái)降低污泥含水率的脫水方法，其特征在于，步驟(3)中堆體內(nèi)部發(fā)酵溫度保持在50-65攝氏度5~15d。
【文檔編號(hào)】C02F11/12GK103496834SQ201310454823
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】李順靈, 潘志恒, 黃立志, 袁明濤, 李萬(wàn)靈, 燕戰(zhàn)軍, 張鋆浩, 施龍, 王靜 申請(qǐng)人:河南金谷實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司