CN101486613A - 水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的方法 - Google Patents

水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的方法 Download PDF

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Abstract

水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的方法，属于水葫芦、污泥的无害化处置和资源化利用的环保技术领域。本发明通过对水葫芦挤压脱水和粉碎后，将其和脱水污泥、微生物菌剂、重金属钝化剂、稻糠或花生壳混合进行发酵和陈化，发酵陈化后配一定量腐殖酸和尿素，制成商品有机肥。本发明方法不仅为水葫芦吸收水中氮磷治理水体的富营养化解除了后续无害化处置的难题，避免了水葫芦及污泥的不当处置方法给环境造成的二次污染，且生产出符合NY525－2002质量标准的商品有机肥，获得一定的经济效益，同时更加有益中国有机农业的发展和环境的恢复；可实现氮磷从水体和城市污水中向农田的转移和循环利用，促进水体治理，达到一举多赢目标。

Description

水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的方法
技术领域
水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的方法，属于水葫芦、污泥的无害化处置和资源化利用的环保技术领域。
背景技术
以往水葫芦打捞上岸后，主要都采用覆盖、坑埋法和自然堆沤法三种还田方法。覆盖法就是将打捞出的水葫芦直接覆盖在林地里。坑埋法就是在林地树木的四周挖沟，将收集的水葫芦直接填埋或摊在林地中风干后再填埋。自然堆沤法就是先利用林间凹地堆沤水葫芦，分散式堆放。
就现在全国情况来看，污水处理厂污泥多经过浓缩脱水处理后运往垃圾填埋场进行卫生填埋，这是现阶段主要的污泥处置方式。填埋法基本类似于城市垃圾填埋，大致程序是征地、设计和建设构筑物、开辟运输道路、运送污泥和覆盖整修等。另一个主要的污泥处置方式就是焚烧，焚烧在需要耗费大量能源的基础上，烧掉水分及有机质(因为污泥的水分通常在80％左右)。
以往的这种水葫芦的覆盖、坑埋法和自然堆沤法处置利用方式简单，造成二次污染环境，水葫芦腐烂后的液体又重新回到河流污染了水体，使利用水葫芦吸收水中氮磷治理水体富营养化的效果化为零。污泥填埋处理一是要占用大量土地资源；二是污泥中含有的营养物质会导致大量病杂菌繁衍和污泥霉变，污染环境。污泥焚烧只是在视觉和感官上给人以好感，污泥经过焚烧减少了80％～85％，实际只是减少了水分和有机质，但却因此消耗了大量能源，并容易造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的方法，是一种水葫芦、污泥的无害化处置和资源化利用的环保技术。
本发明的技术方案：水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的方法，通过对水葫芦挤压脱水和粉碎后，将其和脱水污泥、微生物菌剂、重金属钝化剂、稻糠或花生壳混合进行发酵和陈化，发酵陈化后配一定量腐殖酸和尿素，制成商品有机肥，步骤为：
(1)水葫芦脱水：将水葫芦挤压脱水，控制含水率从95％降到50％；
(2)水葫芦粉碎：控制细度为3cm左右，不必太精确；由于水葫芦含水率高，须用专业的粉碎机，避免损坏电机；
(3)计量配料：重量百分配比为水葫芦∶脱水污泥∶微生物菌剂∶重金属钝化剂∶稻糠或花生壳＝40％∶40％∶2％∶8％∶10％；水葫芦及脱水污泥重量均为湿基计，脱水污泥来源于污水处理厂，含水率为75％-80％；
所述微生物菌剂为北京沃土天地生物科技有限公司生产的有机物料腐熟剂(微生物肥(2006)临字(0503)号)；
水葫芦、脱水污泥、微生物菌剂、重金属钝化剂、稻糠或花生壳分别由配料机程序按配料比例进行混合，添加微生物菌剂用以促进发酵过程快速进行；各种物料混合后送到搅拌机中充分地搅拌均匀，混合物料出料由皮带输送机送到发酵槽中；
(4)堆肥发酵和陈化：混合物料的堆肥发酵在发酵槽内进行，在发酵槽中安装曝气管，由鼓风机通过曝气管强制通风供给氧气，堆肥周期为12～15天，堆肥温度上升至60～70℃；物料经一个周期的堆置后，进入二次发酵陈化阶段，周期为15～20天，堆肥温度下降至30～40℃，混合物料水分降至15％～35％；发酵后的腐熟料由螺旋出料机自动排出到出料皮带输送机上，经皮带输送机转入仓库，以备加工成品用；堆肥发酵要求控制的参数还包括：
①供氧量
氧气是微生物赖以生存的物质条件，供氧不足会造成微生物死亡，分解速度减慢；供冷空气量过大会使温度降低，不利于耐高温菌的氧化分解过程。因此供氧量要适当，一般为0.05～0.2m3/m3·min。
②含水率
堆肥原料的含水率对发酵影响很大，水的作用一是溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；二是调节堆肥温度，当温度过高时可通过水分的蒸发，带走一部分热量。水分太低妨碍微生物的繁殖，分解速度缓慢，甚至分解反应停止；水分过高原料内部空隙被水充满，空气量减小，造成有机物供氧不足，形成厌氧状态，抑制了高温菌的降解活性，最终影响堆肥效果。混合物料初始堆肥水分在50～60％为宜。
③碳氮比
微生物的碳氮比为4～30，碳氮比在10～25时，有机物被生物分解速度最快。碳氮比过高，易造成堆肥的比值过高，出现“氮饥饿”，施于土壤后，会夺取土壤中的氮素，影响作物生长。堆肥过程中混合物料所含的碳氮比应为20～30。
④碳磷比
磷对微生物的生长也有很大影响，城市污水污泥含有丰富的磷，可满足微生物生长的需要。堆肥混合物料所含的碳磷比为75～150。
⑤pH值
pH值是微生物生长的重要条件，堆肥初期由于酸性细菌的作用，pH值降到5.5～6.0，堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物为养料细菌的生长和繁殖，pH值上升。堆肥过程结束后物料的pH值上升到8.5～9.0。
⑥孔隙率
适宜的孔隙率是污泥堆肥的前提条件之一，通常控制在不小于20％。
(5)重金属钝化
从对交换态重金属的钝化效果来说，草炭、粉煤灰、磷矿粉是3种有效的钝化剂。在实际生产及应用中，考虑到作为钝化剂原料的来源、价格及处理费用等问题，选择粉煤灰、磷矿粉作为重金属钝化剂。粉煤灰和磷矿粉的合适的加入比例是5∶4。钝化剂在发酵过程中可有效降低水葫芦和污泥等混合物料的重金属有效态的含量，陈化后的腐熟料中重金属Cd、Pb、Cu、Zn、Cr含量都显著低于国家农用标准(GB 4284-84、GB 8173-87)。
(6)成品加工：重量百分配比为腐熟料∶腐殖酸∶尿素＝80％∶12.5％∶7.5％，将水葫芦和污泥发酵后的腐熟料与腐殖酸、尿素按配方分别经计量给料送入混合机，混合均匀的物料经粉碎、烘干、冷却、筛分，过大的物料破碎后重新回到混合机，合格的成品经过计量包装入库成为商品有机肥。
本发明的有益效果：通过水葫芦和脱水污泥混合发酵转化成商品有机肥的方法，可实现氮磷从水体和城市污水中向农田的转移和循环利用，不仅有效解决周边耕地施用化肥所带来的面源污染问题，而且还可以推进有机农业的发展，促进水体治理，达到一举多赢目标。
与传统的水葫芦晾干、自然堆沤还田或填埋以及污泥填埋和焚烧处置方法相比，水葫芦和脱水污泥混合发酵制备成商品有机肥的方法不仅为水葫芦吸收水中氮磷治理水体的富营养化解除了后续无害化处置的难题，避免了水葫芦及污泥的不当处置方法给环境造成的二次污染，且生产出符合NY525-2002质量标准的商品有机肥，获得一定的经济效益，同时更加有益中国有机农业的发展和环境的恢复。
附图说明
图1水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的工艺流程图。
具体实施方式
主要原材料为水葫芦、脱水污泥、微生物菌剂、稻糠或花生壳、重金属钝化剂等。根据工艺流程具体描述加工工艺过程：
通过对水葫芦挤压脱水和粉碎后，将其和脱水污泥、微生物菌剂、重金属钝化剂、稻糠或花生壳混合进行发酵和陈化(二次发酵)，发酵陈化后的腐熟料配一定量腐殖酸和尿素，将其加工成商品有机肥。
(1)水葫芦脱水
挤压脱水将含水率从95％降到50％左右。
(2)水葫芦粉碎
由于水葫芦含水率高，须用专业的粉碎机，避免损坏电机；细度为3cm左右，不必太精确。
(3)计量配料
水葫芦和脱水污泥、微生物菌剂、重金属钝化剂、稻糠或花生壳分别由配料机根据程序按配料比例(配比为水葫芦∶脱水污泥∶微生物菌剂∶重金属钝化剂∶稻糠或花生壳＝40％∶40％∶2％∶8％∶10％，水葫芦及脱水污泥重量均为湿基计，脱水污泥来源于污水处理厂，含水率为75％-80％)进行混合，加入微生物菌剂【由北京沃土天地生物科技有限公司生产的有机物料腐熟剂(微生物肥(2006)临字(0503)号)】，添加菌种以促进发酵过程快速进行。各种物料混合后送到搅拌机中充分地搅拌均匀，出料由皮带输送机送到各个发酵槽中。
(4)堆肥发酵和陈化
水葫芦和污泥等混合物料的堆肥发酵在发酵槽内进行，在发酵槽中安装曝气管，由鼓风机通过曝气管强制通风供给氧气。堆肥周期约为12～15天，堆肥温度可以上升至60～70℃。物料经一个周期的堆置后，进入陈化(二次发酵)阶段，周期约15～20天，堆肥温度下降至30～40℃，混合物料水分降至15％～35％。水葫芦和污泥发酵后的腐熟料由螺旋出料机自动排出到出料皮带输送机上，经皮带输送机转入仓库，以备加工成品用。堆肥发酵要求控制的参数还包括：
①供氧量
供氧量要适当，一般为0.05～0.2m3/m3.min。
②含水率
混合物料初始堆肥水分在50～60％为宜。
③碳氮比
微生物的碳氮比为4～30，碳氮比在10～25时，有机物被生物分解速度最快。碳氮比过高，易造成堆肥的比值过高，出现“氮饥饿”，施于土壤后，会夺取土壤中的氮素，影响作物生长。堆肥过程中混合物料所含的碳氮比应为20～30。
④碳磷比
堆肥混合物料所含的碳磷比为75～150。
⑤pH值
pH值是微生物生长的重要条件，堆肥初期由于酸性细菌的作用，pH值降到5.5～6.0，堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物为养料细菌的生长和繁殖，pH值上升。堆肥过程结束后物料的pH值上升到8.5～9.0。
⑥孔隙率
适宜的孔隙率是污泥堆肥的前提条件之一，通常控制在不小于20％。
(5)重金属钝化
从对交换态重金属的钝化效果来说，草炭、粉煤灰、磷矿粉是3种有效的钝化剂。在实际生产及应用中，考虑到作为钝化剂原料的来源、价格及处理费用等问题，选择粉煤灰、磷矿粉作为钝化剂。粉煤灰和磷矿粉的合适的加入比例是5：4。钝化剂在发酵过程中可有效降低水葫芦和污泥等混合物料的重金属有效态的含量，陈化后的腐熟料中重金属Cd、Pb、Cu、Zn、Cr含量都显著低于国家农用标准(GB 4284-84、GB 8173-87)。
(6)成品加工
水葫芦和污泥发酵后的腐熟料与腐殖酸、尿素按生产配方(配方比为水葫芦和污泥发酵后的腐熟料∶腐殖酸∶尿素＝80％∶12.5％∶7.5％)分别经计量给料送入混合机，混合均匀的物料经粉碎、烘干、冷却、筛分，过大的物料破碎后重新回到混合机，合格的成品经过计量包装入库成为商品有机肥。

Claims (1)

1、水葫芦和脱水污泥混合发酵制备有机肥的方法，其特征是通过对水葫芦挤压脱水和粉碎后，将其和脱水污泥、微生物菌剂、重金属钝化剂、稻糠或花生壳混合进行发酵和陈化，发酵陈化后配一定量腐殖酸和尿素，制成商品有机肥，步骤为：
(1)水葫芦脱水：将水葫芦挤压脱水，控制含水率从95％降到50％；
(2)水葫芦粉碎：控制细度为3cm；
(3)计量配料：重量百分配比为水葫芦∶脱水污泥∶微生物菌剂∶重金属钝化剂∶稻糠或花生壳＝40％∶40％∶2％∶8％∶10％；水葫芦及脱水污泥重量均为湿基计，脱水污泥来源于污水处理厂，含水率为75％-80％；
所述微生物菌剂为北京沃土天地生物科技有限公司生产的有机物料腐熟剂；
水葫芦、脱水污泥、微生物菌剂、重金属钝化剂、稻糠或花生壳分别由配料机程序按配料比例进行混合，混合后送到搅拌机中充分地搅拌均匀，混合物料出料由皮带输送机送到发酵槽中；
(4)堆肥发酵和陈化：混合物料的堆肥发酵在发酵槽内进行，在发酵槽中安装曝气管，由鼓风机通过曝气管强制通风供给氧气，堆肥周期为12～15天，堆肥温度上升至60～70℃；然后，进入二次发酵陈化阶段，周期为15～20天，堆肥温度下降至30～40℃，混合物料水分降至15％～35％；陈化后的腐熟料由螺旋出料机自动排出到出料皮带输送机上，经皮带输送机转入仓库，以备加工成品用；堆肥发酵要求控制的参数还包括：
①供氧量
供氧量要适当，为0.05～0.2m3/m3·min；
②含水率
混合物料初始堆肥水分在50～60％为宜；
③碳氮比
堆肥过程中混合物料所含的碳氮比为20～30；
④碳磷比
堆肥混合物料所含的碳磷比为75～150；
⑤pH值
堆肥初期由于酸性细菌的作用，pH值降到5.5～6.0，堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物为养料细菌的生长和繁殖，pH值上升；堆肥过程结束后物料的pH值上升到8.5～9.0；
⑥孔隙率
混合物料的孔隙率控制在不小于20％；
(5)重金属钝化
选择粉煤灰和磷矿粉作为重金属钝化剂；粉煤灰∶磷矿粉的重量比例是54，陈化后的腐熟料中重金属Cd、Pb、Cu、Zn、Cr含量低于国家农用标准GB 4284-84、GB 8173-87；
(6)成品加工：重量百分配比为腐熟料∶腐殖酸∶尿素＝80％∶12.5％∶7.5％，将水葫芦和污泥发酵陈化后的腐熟料与腐殖酸、尿素按配比分别经计量给料送入混合机，混合均匀的物料经粉碎、烘干、冷却、筛分，过大的物料破碎后重新回到混合机，合格的成品经过计量包装入库成为商品有机肥。
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