CN115872792A - 一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，它属于污泥堆肥技术领域。它要解决现有污泥含水率高，堆肥过程中CO2、CH4和N2O释放导致温室效应，同时氧化亚氮的释放会降低堆肥产品肥效的问题。方法：污泥进行热干化处理，得到含水率70％以下的热干化污泥，然后好氧堆肥处理。本发明同未经热干化污泥堆肥相比，热干化污泥堆肥，堆肥过程中CO2排放量显著降低25.65％；堆肥过程中CH4释放量显著降低94.05％，N2O释放量显著降低49.32％，降低污泥体积的同时提高单位体积污泥有机质含量，控制了氮素的损失，增加了肥效。本发明中热干化污泥深度脱水技术适用于控制污泥堆肥过程温室气体排放。
Description
技术领域
本发明属于污泥堆肥技术领域；具体涉及一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法。
背景技术
污泥好氧堆肥过程中会产生二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)温室气体。CH4作为温室气体的重要来源，其增温潜势约是CO2的28倍，如对其排放不加以控制则会加剧全球气候变暖。N2O的单分子增温潜势是CO2的296倍，温室效应更加显著，对全球变暖影响重大，且占堆肥过程中总氮素损失的0～10％，是堆肥过程中氮素损失的主要形式之一，因此在堆肥过程中必须关注N2O的排放，并采取相应措施降低N2O的产生。
在控制和降低污泥堆肥过程中温室气体排放技术研究上，国内研究比较多的是通过调整堆肥工艺参数和添加外源添加剂等。研究表明，在堆肥过程中当堆体湿度为65％、通风速率为0.48L/(kg dm·min)和初始C/N为2时能够有效的减少温室气体的排放(FrankSchuchardt.Effect of C/N ratio,aeration rate and moisture content on ammoniaand greenhouse gas emission during the composting[J].Journal of EnvironmentalSciences,2011,23(10):1754-1760)。罗一鸣等人通过在堆肥试验中添加保氮剂过磷酸钙，使得堆肥过程中CH4排放量降低了27.7％，同时N2O排放量降低了62.9％，GHG总排放当量降低了30％(罗一鸣,李国学,Frank Schuchardt,王坤,江滔,罗文海.过磷酸钙添加剂对猪粪堆肥温室气体和氨气减排的作用[J].农业工程学报,2012,28(22):235-242.)。研究发现当过磷酸钙添加量为堆体湿重的7％，污泥堆肥过程中CH4累计产量减少了89.2％，CH4累积量降低了68.2％(陈桂华,曾环木,林芷君.脱水污泥堆肥过程中温室气体释放与检测及其减控措施[J].科学技术与工程，2020,20(06):2500-2506.)。在添加过磷酸钙(5％)的基础上，添加硝化抑制剂双氰胺(5％)同样能够有效的降低污泥堆肥过程中温室气体的排放(陈是吏，袁京，李国学，何胜洲，张邦喜.过磷酸钙和双氰胺联用减少污泥堆肥温室气体及NH3排放[J].农业工程学报，2017,33(06):199-206.)。
但目前已有的关于减少堆肥过程中温室气体的释放的方法或者实验，基本上都是通过添加外源添加剂，在一定程度上提高了堆肥成本，无机盐离子添加剂能够提高堆肥产品的盐度，进而影响堆肥产品质量。
发明内容
本发明目的是解决现有污泥含水率高，且堆肥过程中CO2、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)温室气体释放导致温室效应，同时氧化亚氮的释放会降低堆肥产品肥效的问题，而提供一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法。
一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，按以下步骤实现：
一、污泥进行热干化处理，得到含水率为70％以下的热干化污泥；
二、上述热干化污泥进行好氧堆肥处理，即完成所述方法。
本发明提供了一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，同未经热干化污泥堆肥相比，热干化污泥堆肥，堆肥过程中二氧化碳排放量显著降低25.65％；堆肥过程中甲烷释放量显著降低94.05％，氧化亚氮的释放量显著降低49.32％，有效降低堆肥过程释放温室气体，从而控制堆肥过程气体释放对大气环境造成的污染。
本发明中污泥热干化技术能够将污泥含水率降低为70％以下，在降低污泥体积的同时提高单位体积污泥有机质含量，污泥经过热干化后再进行堆肥，极大程度上实现了污泥无害化资源化处理处置。同时，本发明有效降低了N2O的产生，控制了堆肥过程中氮素的损失，增加了堆肥产品的肥效。
本发明中热干化污泥深度脱水技术适用于控制污泥堆肥过程温室气体排放。
附图说明
图1为实施例中浓缩脱水污泥和热干化污泥堆肥过程中CO2释放变化曲线图，其中■表示浓缩脱水污泥，●表示热干化污泥；
图2为实施例浓缩脱水污泥和热干化污泥堆肥过程中CH4释放变化曲线图，其中■表示浓缩脱水污泥，●表示热干化污泥；
图3为实施例浓缩脱水污泥和热干化污泥堆肥过程中N2O释放变化曲线图，其中■表示浓缩脱水污泥，●表示热干化污泥。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，按以下步骤实现：
一、污泥进行热干化处理，得到含水率为70％以下的热干化污泥；
二、上述热干化污泥进行好氧堆肥处理，即完成所述方法。
本实施方式中所述含水率，是指热干化污泥中水分的质量占热干化污泥绝干质量的百分率。
本实施方式中热干化处理采用热干化设备；所述热干化设备，当锅炉内蒸汽压力达到18bar，开启蒸汽，对蒸汽管线进行预热；所述预热的蒸汽管线温度达到65℃时，开启隔离阀对内置换热器进行加热；所述内置换热器温度达到70℃以上时，送入污泥，制得含水率为70％以下的热干化污泥。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中所述污泥的含水率为65％～99.99％。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中所述热干化污泥还可以与有机调理剂混合后进行好氧堆肥处理。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述热干化污泥与有机调理剂的质量比为(2～10):1。其它步骤及参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是，所述热干化污泥与有机调理剂的质量比为5:1。其它步骤及参数与具体实施方式四相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，按以下步骤实现：
一、污泥进行热干化处理，得到含水率为70％以下的热干化污泥；
二、上述热干化污泥进行好氧堆肥处理，即完成所述方法。
本实施例中污泥采用市政脱水污泥，其含水率为80％，它为浓缩脱水工艺处理后的初沉池和二沉池混合污泥，取自哈尔滨市利林污水处理厂。
采用流化床热干化设备对市政脱水污泥进一步脱水，步骤包括：开启锅炉，当锅炉内蒸汽压力达到18bar，开启蒸汽，对蒸汽管线进行预热，预热时间约为15min；预热的蒸汽管线温度到65℃时，开启隔离阀对流化床热干化机内置换热器进行加热；内置换热器温度达到80℃时，送入市政脱水污泥，制得含水率为61.53±3.33％的热干化污泥。
本实施例中所述热干化污泥与有机调理剂混合后进行好氧堆肥处理；所述热干化污泥与有机调理剂的质量比为5:1。
本实施例所述有机调理剂为直径1cm的木屑。
本实施例中所述好氧堆肥处理：堆肥过程中采用连续式正向鼓风通气，通气量为0.2～1.0L/min/kg堆肥原料。
本实施例中所述好氧堆肥处理：堆肥过程中高温期每天翻堆一次，降温期和腐熟期每周翻堆一次。
对照组：采用含水率85.01±0.04％的浓缩脱水污泥，它为浓缩脱水工艺处理后的初沉池和二沉池混合污泥，取自哈尔滨市利林污水处理厂；好氧堆肥处理条件与本实施例相同。
结果：本实施例与对照组，初始物料理化性质如表1所示，好氧堆肥处理后，二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)排放动态变化分别如图1～3所示，所述热干化处理污泥可有效的降低堆肥过程中温室气体的释放。浓缩脱水污泥、热干化污泥在第五天时其CO2浓度分别为46290ppm、25219ppm，从堆肥第6天开始，堆体中的CO2浓度也逐渐减低，堆肥第30天之后CO2浓度维持在稳定水平。相比于浓缩污泥堆肥，热干化处理后的污泥堆肥总CO2释放量减少了25.65％。浓缩脱水污泥释放的CH4浓度最高值为826.73ppm，热干化污泥产生的CH4最高浓度仅为5ppm，相比于浓缩污泥堆肥，热干化处理后的污泥堆肥总CH4释放量减少了94.05％。浓缩脱水污泥和热干化污泥的N2O排放峰值均出现在堆肥升温期的第4天，分别为4.00ppm、0.46ppm，热干化处理后的污泥堆肥总N2O释放量比浓缩污泥堆肥减少了49.32％。综合而言，所述利用热干化污泥深度脱水技术能够有效控制污泥堆肥过程温室气体的排放。
表1浓缩脱水污泥和热干化污泥理化性质
Claims (5)
1.一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，其特征在于它按以下步骤实现：
一、污泥进行热干化处理，得到含水率为70％以下的热干化污泥；
二、上述热干化污泥进行好氧堆肥处理，即完成所述方法。
2.根据权利要求1所述的一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，其特征在于步骤一中所述污泥的含水率为65％～99.99％。
3.根据权利要求1所述的一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，其特征在于步骤二中所述热干化污泥还可以与有机调理剂混合后进行好氧堆肥处理。
4.根据权利要求3所述的一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，其特征在于所述热干化污泥与有机调理剂的质量比为(2～10):1。
5.根据权利要求4所述的一种利用热干化污泥深度脱水技术控制污泥堆肥过程温室气体排放的方法，其特征在于所述热干化污泥与有机调理剂的质量比为5:1。
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