CN107640879A - 城市污泥/除臭后的城市污泥在植被土中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保领域，具体涉及城市污泥在植被土中的应用，还涉及经过除臭处理后的城市污泥在植被土中的应用。以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，所述的栽培基质土中包含有城市污泥和建筑渣土，所述的城市污泥与建筑渣土的重量比例为1:0.8‑1.2。采用本发明的方法，利用复合微生物菌和干石灰粉相结合，对城市污泥除臭，以除臭后的城市污泥为主要原料之一，结合建筑渣土，共同作为植被用土，不仅解决了城市污泥所带来的环保问题，以及建筑渣土的堆放问题，还将上述的废弃物再利用，造福社会。

Description

城市污泥/除臭后的城市污泥在植被土中的应用

技术领域

本发明属于环保领域，具体涉及城市污泥/除臭后的城市污泥在植被土中的应用。

背景技术

随着社会的进步，城市的扩大，污泥储量逐渐增大，对于城市污泥的处理目前还是仍然集中在采用焚烧和填埋的方法。焚烧处理费用高，而且浪费了污泥中的氨氮及植物生长所需的多种营养元素及成分；而且焚烧过程中产生的烟气和飞灰需要进一步处理，污泥填埋则占用了大量的土地面积，因此，需要对城市污泥进行有效的资源化处理和利用。

然后从城市污水中所分离出来的污泥，既有生活污水，也有工业污水，而工业污水中占有较高的比例，部分工业污水中的重金属含量较高，而且重金属的种类繁多，例如，As、Cd、Ni、Pb、Cr、Cu和Zn等，这些重金属导致污泥处置过程中易产生环境污染严重、高浓度重金属的渗滤液，二次污染严重。重金属种类繁多，且含量差别显著：由于进水中工业污水占有很高比例，且工业企业的性质差别显著，导致污泥中重金属种类繁多，且含量差别显著，As、Cd、Ni、Pb、Cr、 Cu和Zn等含量变化幅度很大，极差最高达几千mg/kg，导致污泥处理处置过程中易产生环境污染严重、高浓度重金属的渗滤液，二次污染严重。

城镇污泥的这些特征严重限制了污泥已有处理技术的使用，而低有机质含量特征使得堆肥不利于顺利开展，高重金属浓度特征限制了污泥堆肥产品的农用和填埋处理，也使得焚烧过程的二次污染严重，低挥发份、高灰分含量和低位收到基热值为负值导致焚烧过程需要消耗更多的燃料。

将城镇污泥直接作为有机肥或种植土壤，这是不符合国家环保排放标准的，因为其中的重金属会通过食物链转移至人体，而且还由于城镇污泥的气味对空气环境造成了重大的影响，因此，需对其进行处理，使城镇污泥符合植被用土，既解决了其处理的难度及给环境带来的影响，而且还将其废物再利用，造福社会。

城市园林土壤是城市生态***的重要组成部分，是城市园林绿化必不可少的物质条件，然而目前城市主城区园林土壤的主要组成成分为建筑剩余垃圾土壤和山地土壤等，这些土壤的显著特点就是营养缺失，尤其是氮磷和有机质的含量普遍偏少，加之园林建设使用的土源复杂，无形中引起了土壤结构变化，使土壤养分缺乏，城市污泥中含有大量的有机质，研究表明，城市污泥中的全氮、全磷、全钾含量都非常高，远高于一般耕地土壤，因此，城市污泥作为园林绿化用的植被土是有利于城市污泥资源化利用的方法。

但是城市污泥由于其本身的臭味，无法直接应用于园林绿化所用植被土中，需要解决其难闻的臭味这一问题，而如何解决城市污泥的臭味也成为目前制约城市污泥资源化利用的瓶颈。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了城市污泥在植被土中的应用，除臭处理后的城市污泥在植被土中的应用，以及城市污泥和建筑渣土混合后在植被土中的应用；以建筑渣土和经过除臭处理的城市污泥为主要原料制成的植被土，既解决了城市污泥处理和建筑渣土的处理问题，又将废弃物再利用作为绿植用土，造福社会。

本发明是通过下述的技术方案来解决以上的技术问题的：

城市污泥在植被土中的应用，或者，经过除臭处理后的城市污泥在植被土中的应用，是本发明要重点保护的一个范围；

城市污泥和建筑渣土混合后在植被土中的应用，该植被土中包含有城市污泥和建筑渣土，城市污泥与建筑渣土的重量比例为1:0.8-1.2。

优选的，城市污泥与建筑渣土的重量比例为1:1。

城市污泥为经过除臭处理的城市污泥。

城市污泥的含水量为80％。

城市污泥除臭的方法是，在城市污泥中加入微生物菌。

在城市污泥中还加入干石灰粉。

微生物菌为复合微生物菌剂，具体为：

酵母菌菌剂、放线菌菌剂、乳酸菌菌剂、枯草芽孢杆菌菌剂、光合细菌菌剂中的至少两种；

复合微生物菌剂的加入量为：每吨城市污泥中加入5升菌剂；

菌剂中活菌数量为1×10⁸cfu/ml。

将复合微生物菌剂加入到城市污泥中，在15-25℃下，微生物处理，再加入干石灰粉，搅拌均匀，所得的气体排出，收集经过上述处理后所得的污泥，与城市渣土相混合，得植被土。

污泥处理混合机包括底座以及安装底座上的壳体，壳体内设置有搅拌腔，搅拌腔的上端分别设置有进料口Ⅰ、进料口Ⅱ和出气口，搅拌腔的下端设置有出料口，搅拌腔内部设置有搅拌轴，搅拌轴由驱动部件驱动，搅拌轴上设置有搅拌叶片组Ⅰ和搅拌叶片组Ⅱ。

搅拌叶片组Ⅰ包括沿搅拌轴的中心横截面对称设置的螺旋叶片Ⅰ和螺旋叶片Ⅱ，搅拌叶片组Ⅱ包括沿搅拌轴的中心横截面对称设置的螺旋叶片Ⅲ和螺旋叶片Ⅳ，螺旋叶片Ⅰ和螺旋叶片Ⅱ的外径大于螺旋叶片Ⅲ和螺旋叶片Ⅳ的外径。通过该设计，能够保证生石灰粉与污泥充分均匀混合，利于污泥破壁和除臭反应的进行。

螺旋叶片Ⅰ和螺旋叶片Ⅲ交错设置，螺旋叶片Ⅱ和螺旋叶片Ⅳ交错设置。

污泥出料口的下端设置有闸板和气缸，气缸的缸体与底座固定连接，气缸的伸缩杆与闸板固定连接，闸板沿壳体下端面前后移动，以实现出料口的开闭。

出气口通过管路与外界环境相连通，管路上设置有压力调节阀；驱动部件采用电机，电机通过减速器与搅拌轴传动连接。以上设计的目的是，一是保证生石灰粉和污泥发生化学反应时搅拌腔的密闭性，二是由于发生化学反应时会产生热量和气体，搅拌腔内压强增大，通过该设计能够控制气体的排放，实现搅拌腔压力的调节。

本发明专门针对城市污泥和建筑渣土，设置了污泥处理混合机，通过污泥处理混合机对城市污泥除臭处理，城市污泥在污泥处理混合机中经过复合菌剂和干石灰处理，所产生的气体由气体排放口排出，经过处理的城市污泥与建筑渣土经过搅拌混合均匀，作为植被土被利用。

污泥处理混合机的特点是：1、设有进料污泥的进料口Ⅰ和进料生石灰粉的进料口Ⅱ，并在搅拌叶片组Ⅰ和搅拌叶片组Ⅱ的搅拌作用下，生石灰粉和污泥充分均匀混合并产生水化反应，释放热量，进而促进除臭反应的进行，为后续的污泥填埋或者再利用奠定了基础。2、本发明中，搅拌叶片组Ⅰ的外径大于搅拌叶片组Ⅱ的外径，能够保证生石灰粉与污泥充分均匀混合，加快反应速度，利于污泥破壁和除臭反应的进行，并且利于反应后物料的排出。3、本发明结构简单，操作方便，投资少，能够适用于污泥除臭以及禽畜粪便的除臭，值得推广。

城市污泥虽然肥效高，但是其不能直接作为栽培或耕地用土，其原因有两方面：

其一：城市污泥中各种重金属种类繁多，如将其直接作为栽培用土，重金属会通过食物链富集到人体中，影响人体健康，这也是不符合国家环保排放标准的；

其二：城市污泥所具有的让人不愉快的气味对空气环境造成了重大影响，如将其作为栽培用土，也必然会影响空气环境及居民生活。即便是直接将其作为植被用土，也必须先去除其臭味，而如何对城市污泥除臭是一个难以解决的问题。如将城市污泥烘干，其成本太高。

本发明重点针对上述的问题，对城市污泥除臭，其方法是，在城市污泥中加入微生物菌，以及在城市污泥中还加入干石灰粉。

通过微生物菌对城市污泥处理的同时，加入干石灰粉，不仅使调节了污泥的酸碱性，使其接近于中性，而且在对其除臭处理中，起到了破壁的作用；另外，在应用到植被土之后，有利于作物对各种营养元素的吸收。

本发明对城市污泥除臭的具体步骤是，将复合微生物菌剂加入到城市污泥中，在15-25℃下，微生物处理，再加入干石灰粉，搅拌均匀，所得的气体排出，收集所得的污泥，与城市渣土相混合，得植被土。

本发明的有益效果在于，采用本发明的方法，利用复合微生物菌和干石灰粉相结合，对城市污泥除臭，以除臭后的城市污泥为主要原料之一，结合建筑渣土，共同作为植被用土，不仅解决了城市污泥所带来的环保问题，以及建筑渣土的堆放问题，还将上述的废弃物再利用，造福社会。

附图说明

图1为本发明所用的污泥处理混合机的结构示意图；

1-出气口，2-进料口Ⅰ，3-螺旋叶片Ⅰ，4-螺旋叶片Ⅲ，5-搅拌腔，6-壳体， 7-螺旋叶片Ⅱ，8-进料口Ⅱ，9-螺旋叶片Ⅳ，10-搅拌轴，11-气缸，12-闸板， 13-底座，14-压力调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不以此限制本发明。

酵母菌菌剂、放线菌菌剂、乳酸菌菌剂、枯草芽孢杆菌菌剂、光合细菌菌剂为市售；

实施例1

植被土，主要是指绿化、园林用土；

本实施例中所涉及的植被土中，包含有重量比例为1:1的城市污泥和建筑渣土；

城市污泥的含水率为80％左右，对该城市污泥经过除臭处理，然后与建筑渣土相混合，制得植被土；

城市污泥不能直接作为耕地用土，其主要原因是，采用城市污泥栽培农作物，由于城市污泥中所含有的重金属会随食物链转移至人体中，对人体健康造成了极大的危害；因此，将其处理后作为绿化植被用土；对城市污泥处理的主要措施是除臭，关于对城市污泥除臭处理也成了限制城市污泥应用的瓶颈。

以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，该植被土中，城市污泥与建筑渣土的重量比例为1:1；该城市污泥为经过了除臭处理的城市污泥，其含水量为 80％左右；

对城市污泥除臭处理的具体方法是：

将城市污泥通过进料口Ⅰ2投放至污泥处理混合机中，在15-25℃下，按每吨污泥中加入5升菌剂的比例向污泥处理混合机中投入复合微生物菌剂，菌剂中活菌数量为1g×10⁸cfu/ml；

微生物菌为复合微生物菌剂，具体为：

酵母菌菌剂、放线菌菌剂、乳酸菌菌剂、枯草芽孢杆菌菌剂、光合细菌菌剂；其体积比为：1：3：2：4：3；

复合微生物菌剂的加入量为：每吨城市污泥中加入5升菌剂；

菌剂中活菌数量为1×10⁸cfu/ml。

然后再通过进料口Ⅱ8投入干石灰粉，与加入了微生物菌剂的城市污泥相混合，并反应20分钟；

在除臭过程中，产生的废气经过排气装置排出；

除臭后的城市污泥通过出料口排出，与建筑渣土以1：1的比例相混合，得植被土。

污泥处理混合机的具体结构如下：包括底座13以及安装底座13上的壳体6，壳体6内设置有搅拌腔5，搅拌腔5的上端分别设置有污泥进料的进料口Ⅰ2、进料生石灰粉的进料口Ⅱ8和出气口1，搅拌腔5的下端设置有出料口，搅拌腔 5内部设置有搅拌轴10，搅拌轴10由驱动部件驱动，搅拌轴上设置有搅拌叶片组Ⅰ和搅拌叶片组Ⅱ。驱动部件采用电机，电机通过减速器与搅拌轴传动连接。

在本实施例中，搅拌叶片组Ⅰ包括沿搅拌轴的中心横截面对称设置的螺旋叶片Ⅰ3和螺旋叶片Ⅱ7，搅拌叶片组Ⅱ包括沿搅拌轴的中心横截面对称设置的螺旋叶片Ⅲ4和螺旋叶片Ⅳ9，螺旋叶片Ⅰ3和螺旋叶片Ⅱ7的外径大于所述螺旋叶片Ⅲ4和螺旋叶片Ⅳ9的外径。螺旋叶片Ⅰ3和螺旋叶片Ⅲ4交错设置，螺旋叶片Ⅱ7和螺旋叶片Ⅳ9交错设置。通过该设计，生石灰粉和污泥以一定配比进入搅拌腔并充分均匀混合，然后两者产生水化反应，释放热量，生成蒸汽，搅拌腔内部压力升高，在温度、压力和摩擦的作用下，污泥破壁和除臭反应能够更加彻底的进行。上述搅拌叶片组Ⅰ和搅拌叶片组Ⅱ也可分别采用一组连续的螺旋叶片。

污泥出料口的下端设置有闸板12和气缸11，气缸11的缸体与底座13固定连接，气缸11的伸缩杆与闸板12固定连接，闸板12沿壳体6下端面前后移动，在反应时确保搅拌腔5的密闭性，在反应后将物料排出。

上述出气口1通过管路15与外界环境相连通，管路15上设置有压力调节阀 14。该设计的效果包括，一是保证生石灰粉和污泥发生化学反应时搅拌腔的密闭性，二是由于发生化学反应时会产生热量和气体，搅拌腔内压强增大，通过该设计能够控制气体的排放，实现搅拌腔压力的调节。

本发明的污泥处理混合机其结构简单，操作方便，能够使得污泥和生石灰粉充分均匀混合反应以达到除臭的目的，既能减少环境污染，也为污泥的后续处理或再利用奠定了基础。而且本发明的污泥处理混合机还能够应用于禽畜粪便的除臭处理，值得推广。

将实施例1中的植被土应用于城市绿化带中，试验其效果：

选取七块面积相同且紧临的地形相接近的区域，这五块区域都为待填土及待种植的状态，分别记作0#、1#、2#、3#、4#、5#、6#地块；这五个地块上均种植同一批次同一品种且大小均一的冬青树；

0#地块上采用普通的黄土；

1#地块上采用本发明实施例1中所得的植被土，该植被土为经过除臭处理的城市污泥与建筑渣土以1：1(W/W)比例相混合所得；

2#地块上采用经过除臭处理的城市污泥为植被土；

3#地块上采用建筑渣土；

4#地块上采用经过除臭处理的城市污泥与普通黄土以1：1(W/W)比例相混合所得；

5#地块上采用经过除臭处理的城市污泥与建筑渣土以2：1(W/W)比例相混合所得；

6#地块上采用经过除臭处理的城市污泥与建筑渣土以1：2(W/W)比例相混合所得；

采购的冬青苗于2016年3月在青岛市黄岛区公路边的绿化带种植地进行，育苗容器为营养袋，规格24×20cm(口径×高)，每袋1株，栽培苗为培育的冬青叶鼠刺1年生幼苗；

冬青的生长态势结果如下表：

不同地块中生长的冬青生物量指标及多重比较

编号

根鲜重(g)

根干重(g)

茎鲜重(g)

茎干重(g)

叶鲜重(g)

叶干重(g)

0#

3.87±0.15

1.37±0.33

4.69±0.54

1.54±0.18

2.74±0.37

0.90±0.41

1#

6.32±0.46

4.27±0.15

5.16±0.23

1.54±0.18

4.59±0.42

0.90±0.41

2#

5.87±0.15

3.03±0.24

3.69±0.54

1.96±0.27

3.84±0.45

1.38±0.29

3#

5.26±0.31

5.87±0.15

4.12±0.48

1.44±0.24

3.34±0.27

1.13±0.25

4#

4.22±0.37

3.55±0.47

4.25±0.14

1.31±0.43

4.54±0.18

1.50±0.36

5#

4.39±0.24

3.84±0.34

4.78±0.39

1.54±0.18

3.54±0.35

1.27±0.17

6#

5.21±0.36

3.48±0.28

4.85±0.27

1.72±0.35

2.54±0.18

0.88±0.27

从以上表格中的数据分析，可知，采用本发明的方法制备所得的植被土，相对于单一的采用建筑渣土或黄土，本发明的植被土更有利于冬青的生长，冬青的根、茎、叶片数及叶片的鲜重或干重均大于其余实验组。这说明，城市污泥中的部分营养成分为冬青提供了有效的氮磷钾等肥效的补给。

城市污泥经过本发明处理前后，其指标对照表如下：

通过对城市污泥的分析，发现导致城市污泥出现臭味的主要原因是存在NH₃-N和T-N，虽然城市污泥中本身含有一些微生物，但是这些微生物在城市污泥的有机质中发酵分解有机质，也会产生一些含氨或含氮的物质，从而出现臭味；

通过对城市污泥处理前后的指标分析，如下表：(mg/m³)

分析指标	GB14554-93一级标准	处理前	处理后
				氨	1.0	8.7	＜0.025
硫化氢	0.03	0.46	＜0.0002
				甲硫醚	0.03	0.87	＜0.0002
二甲二硫	0.03	0.69	＜0.0005

分析本发明中，能达到去除污泥臭味的效果，主要原因是，本发明的微生物菌剂的组合，使城市污泥在污泥处理混合机中发生了腐殖化反应，腐殖质中大量特种土壤微生物可将这些恶臭物质用于细胞蛋白质的合成，从而转换成醋酸形态及氨基酸聚合化合物，土壤微生物菌群代谢与污泥中的有机污染物的腐殖化形成了高分子化合物，这些腐殖化反应形成的腐殖物质可以促进微生物的代谢活动，这一新陈代谢活动不仅能够去除有机污染物等营养物质，同时还可以去除恶臭物质，从根源上去除城市污泥中的恶臭物质的产生。

实施例2

与实施例1的工艺方法相同，所采用的设备也完全相同，仅将经过除臭处理的城市污泥与建筑渣土以1：0.8(W/W)比例相混合所得；其余完全相同。

实施例3

与实施例1的工艺方法相同，所采用的设备也完全相同，仅将经过除臭处理的城市污泥与建筑渣土以1：1.2(W/W)比例相混合所得；其余完全相同。

实施例4

对城市污泥除臭处理的具体方法是：

将城市污泥投放至混合反应室1中，在15-25℃下，按每吨污泥中加入5升菌剂的比例向混合反应室1中投入复合微生物菌剂，菌剂中活菌数量为1g× 10⁸cfu/ml；

复合微生物菌剂包括以下的菌剂：

酵母菌：放线菌：乳酸芽孢菌＝1：3：2；

然后再投入干石灰粉，与加入了微生物菌剂的城市污泥相混合，并反应；

在除臭过程中，产生的废气经过排气装置排出；

除臭后的城市污泥通过出料口排出，与建筑渣土相混合，得植被土。

实施例5

对城市污泥除臭处理的具体方法是：

将城市污泥投放至混合反应室1中，在15-25℃下，按每吨污泥中加入5升菌剂的比例向混合反应室1中投入复合微生物菌剂，菌剂中活菌数量为1g× 10⁸cfu/ml；

复合微生物菌剂包括以下的菌剂：

酵母菌菌剂：乳酸菌菌剂：光合细菌菌剂＝1：2：3；

然后再投入干石灰粉，与加入了微生物菌剂的城市污泥相混合，并反应；

在除臭过程中，产生的废气经过排气装置排出；

除臭后的城市污泥通过出料口排出，与建筑渣土相混合，得植被土。

针对相同的批次的城市污泥(与实施例1相同)，采用实施例4与实施例5 中的不同复合菌剂处理，其效果如下：

相比较而言，实施例4、5中的污泥除臭效果要稍稍次于实施例1中的效果。实施例1是对城市污泥最佳效果的处理方案。

Claims (10)

1.城市污泥在植被土中的应用；或者经过除臭处理后的城市污泥在植被土中的应用。

2.城市污泥和建筑渣土混合后在植被土中的应用，其特征在于，城市污泥与建筑渣土的重量比例为1:0.8-1.2；优选为1：1；

城市污泥优选为经过除臭处理的城市污泥；

城市污泥的含水量为80%；

城市污泥除臭的方法是，在城市污泥中加入微生物菌。

3.以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，在城市污泥中还加入干石灰粉。

4.如权利要求3所述的以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，微生物菌为复合微生物菌剂，具体为：

酵母菌菌剂、放线菌菌剂、乳酸菌菌剂、枯草芽孢杆菌菌剂、光合细菌菌剂中的至少两种；

复合微生物菌剂的加入量为：每吨城市污泥中加入5升菌剂；

菌剂中活菌数量为1×10⁸cfu/ml。

5.如权利要求4所述的以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，将复合微生物菌剂加入到城市污泥中，在15-25℃下，于污泥处理混合机中进行微生物处理，再加入干石灰粉，搅拌均匀，所得的气体排出，收集经过上述处理后所得的污泥，与城市渣土相混合，得植被土。

6.如权利要求4所述的以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，污泥处理混合机包括底座以及安装底座上的壳体，壳体内设置有搅拌腔，搅拌腔的上端分别设置有进料口Ⅰ、进料口Ⅱ和出气口，搅拌腔的下端设置有出料口，搅拌腔内部设置有搅拌轴，搅拌轴由驱动部件驱动，搅拌轴上设置有搅拌叶片组Ⅰ和搅拌叶片组Ⅱ。

7.如权利要求6所述的以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，搅拌叶片组Ⅰ包括沿搅拌轴的中心横截面对称设置的螺旋叶片Ⅰ和螺旋叶片Ⅱ，搅拌叶片组Ⅱ包括沿搅拌轴的中心横截面对称设置的螺旋叶片Ⅲ和螺旋叶片Ⅳ，螺旋叶片Ⅰ和螺旋叶片Ⅱ的外径大于螺旋叶片Ⅲ和螺旋叶片Ⅳ的外径。

8.如权利要求6所述的以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，螺旋叶片Ⅰ和螺旋叶片Ⅲ交错设置，螺旋叶片Ⅱ和螺旋叶片Ⅳ交错设置。

9.如权利要求6所述的以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，污泥出料口的下端设置有闸板和气缸，气缸的缸体与底座固定连接，气缸的伸缩杆与闸板固定连接，闸板沿壳体下端面前后移动。

10.如权利要求6所述的以城市污泥和建筑渣土为原料制备的植被土，其特征在于，出气口通过管路与外界环境相连通，管路上设置有压力调节阀；驱动部件采用电机，电机通过减速器与搅拌轴传动连接。