本發(fā)明涉及生活污泥處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)或國(guó)際上傳統(tǒng)的污泥處理方法與城市垃圾有機(jī)固廢處理方法主要有水系傾倒、焚燒、填埋和土地利用等方法。其中，水系傾倒方法會(huì)對(duì)水體造成污染，破壞水中的生態(tài)平衡；焚燒方法雖然減量化明顯，但耗能大、投資大，產(chǎn)生的粉塵會(huì)對(duì)空氣造成污染，且不節(jié)能；填埋方法會(huì)造成土壤以及地下水體污染；而土地利用方法，雖然對(duì)土壤肥沃有幫助，但是污泥以及垃圾本身含有的重金屬會(huì)造成土壤污染，產(chǎn)生的寄生菌也會(huì)影響環(huán)境。生活污泥含水量高達(dá)60％-80％，有機(jī)質(zhì)含量高，易腐爛、有惡臭、不便于運(yùn)輸和施用，因此必須對(duì)生活污泥進(jìn)行穩(wěn)定化，無(wú)害化處理。同時(shí)，城市有機(jī)垃圾也是我國(guó)城市生活與發(fā)展過(guò)程產(chǎn)生的難處理的有機(jī)廢棄物，其特點(diǎn)是有難聞的異味、含水量高，腐敗性高，腐敗快，其中1,4-丁二醇、化學(xué)耗氧量、總氮、總磷，油脂等含量也相當(dāng)高。因此，為了實(shí)現(xiàn)“無(wú)害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化”的污泥處理標(biāo)準(zhǔn)，將生活污泥與有機(jī)垃圾制作肥料，用于土地利用是比較理想的處理方式。
就目前有關(guān)于城市污泥制造有機(jī)肥料方面的專利文獻(xiàn)和報(bào)道很多，但是在處理上都有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一、傳統(tǒng)污泥處理的工藝復(fù)雜，成本高；二、為了有效的殺死污泥存在的病原微生物和寄生蟲(chóng)卵，制作形成的有機(jī)肥料pH值很高，一般接近12有些更是大于12，故在這種堿性條件下很容易造成氨的揮發(fā)與損耗，同時(shí)揮發(fā)物質(zhì)會(huì)對(duì)空氣造成二次污染；三、有機(jī)肥料在堿性環(huán)境下形成，雖然能造成病原微生物與寄生蟲(chóng)卵的死亡，但是同時(shí)也影響其發(fā)酵過(guò)程中有效降解菌的死亡，造成成本增加，處理效果差的問(wèn)題，如果處理不完全的污泥制成肥料后在應(yīng)用過(guò)程中穩(wěn)定下來(lái)，產(chǎn)生的二次發(fā)酵容易造成植物死亡；四、僅僅簡(jiǎn)單的發(fā)酵、篩選處理，不是科學(xué)處理污泥的目的，同時(shí)達(dá)不到國(guó)家要求的“無(wú)害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化”的要求。五、傳統(tǒng)采用生活污泥制備有機(jī)肥料的方法中，一般采用的是好氧發(fā)酵的工藝，制備方法所需熱能較大，傳統(tǒng)的供熱方式將導(dǎo)致環(huán)境污染，不適宜推廣應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法，用于解決現(xiàn)有的污泥處理方法工藝復(fù)雜、成本高、不穩(wěn)定且會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的再次污染的問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法，其特征在于，包括如下步驟：
S1：將經(jīng)初級(jí)脫水處理后的生活污泥與垃圾中的有機(jī)質(zhì)混合，經(jīng)由二級(jí)脫水處理以得到含水率為50～55％的混合物料；
S2：將經(jīng)步驟S1中制備得到的所述混合物料輸入到發(fā)酵倉(cāng)中，與污泥發(fā)酵劑混合發(fā)酵制得混合物料發(fā)酵初體，其中，所述污泥發(fā)酵劑與混合物料的質(zhì)量比為0.02：1～0.05：1；
S3：將經(jīng)步驟S2制得的混合物料發(fā)酵初體從發(fā)酵倉(cāng)中轉(zhuǎn)移出，進(jìn)行堆體后熟處理，持續(xù)4～6天，以制得混合物料發(fā)酵終體；
S4：對(duì)經(jīng)步驟S3制得的混合物料發(fā)酵終體進(jìn)行粉碎和篩分，以得到混合物料發(fā)酵粉料；
S5：將經(jīng)步驟S4制得的混合物料發(fā)酵粉料與尿素、磷酸二銨和硫酸鉀混合造粒，制得有機(jī)肥，所述有機(jī)肥中混合物料發(fā)酵粉料的重量份數(shù)為：64.5～72.0，尿素的重量份數(shù)為25.0～30.0，磷酸二銨的重量份數(shù)為1.5～2.0，硫酸鉀的重量份數(shù)為1.5～3.5。
優(yōu)選地，所述步驟S1中對(duì)生活污泥的初級(jí)脫水處理的操作過(guò)程為：采用含水率為60～80％的生活污泥作為原料與脫水劑進(jìn)行混合，且生活污泥與脫水劑的質(zhì)量比為2.5：2～3.0：2。
優(yōu)選地，步驟S1中，所述有機(jī)質(zhì)為城市垃圾經(jīng)過(guò)分選和均漿打碎處理后的物料，混合的經(jīng)初級(jí)脫水處理后的生活污泥與有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比為3.0：4～3.5：4，所述經(jīng)初級(jí)脫水處理后的生活污泥與有機(jī)質(zhì)混合均勻后靜置5～6h。
優(yōu)選地，所述步驟S1中的二級(jí)脫水處理操作為對(duì)生活污泥與有機(jī)質(zhì)的混合物采用擠壓脫水設(shè)備進(jìn)行的脫水處理。
優(yōu)選地，步驟S2中所述發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)依次按照a、b、c、d、e五個(gè)狀態(tài)來(lái)控制：
a.一期發(fā)酵：向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，保持室溫狀態(tài)下進(jìn)行發(fā)酵，該發(fā)酵過(guò)程持續(xù)0.5～1天；
b.二期發(fā)酵：繼續(xù)保持向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，將發(fā)酵倉(cāng)中的溫度升至35～45℃，并每隔2.5～3.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為25～35min，該發(fā)酵過(guò)程持續(xù)1.5～2.5天；
c.三期發(fā)酵：停止向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，將發(fā)酵倉(cāng)中的溫度升至55～65℃，并每隔2.5～3.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為25～35min，該發(fā)酵過(guò)程持續(xù)2.5～3.5天；
d.四期發(fā)酵：在污泥發(fā)酵劑的作用下，發(fā)酵倉(cāng)中的物料產(chǎn)生熱量并自行升溫至65～72℃，在該溫度下每隔2.5～3.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為25～35min，該發(fā)酵時(shí)間持續(xù)7～9天；
e.五期發(fā)酵：停止對(duì)發(fā)酵倉(cāng)的加熱，并每隔5.5～6.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為25～35min，該發(fā)酵時(shí)間持續(xù)2～3天，使得發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)降溫至35～45℃。
進(jìn)一步地，所述狀態(tài)d四期發(fā)酵的過(guò)程中，有連續(xù)三天以上發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的溫度保持為72℃。
優(yōu)選地，步驟S2發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的沼氣經(jīng)由回收并轉(zhuǎn)化為能量提供給步驟S1中的脫水處理操作、步驟S3中的堆體后熟處理操作來(lái)使用。
優(yōu)選地，步驟S3堆體后熟處理中物料的堆體高度為1.5m，經(jīng)步驟S3制得的混合物料發(fā)酵終體的含水率為30～35％，有機(jī)質(zhì)為45～50％。
優(yōu)選地，步驟S4中經(jīng)由篩分操作得到粒徑小于等于2mm的混合物料發(fā)酵粉料和粒徑大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料，所述粒徑小于等于2mm的混合物料發(fā)酵粉料用于步驟S5中有機(jī)肥的制備，粒徑大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料經(jīng)由步驟S3堆體后熟處理后添加到步驟S1的生活污泥中以調(diào)節(jié)生活污泥的含水量。
進(jìn)一步地，步驟S5中混合物料發(fā)酵粉料、尿素、磷酸二銨和硫酸鉀經(jīng)混合造粒制得有機(jī)肥后，所制得的有機(jī)肥依次采用滾筒干燥機(jī)、滾筒冷卻機(jī)、滾筒篩分機(jī)進(jìn)行處理，所述滾筒干燥機(jī)的爐溫設(shè)置為160～185℃。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法具有以下優(yōu)勢(shì)：本發(fā)明以生活污泥為主要原料，與垃圾中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行混合，結(jié)合微生物發(fā)酵劑并采用干式高溫厭氧發(fā)酵的原理，使混合有有機(jī)質(zhì)的污泥在無(wú)氧高溫環(huán)境下腐熟、脫水、除臭并最終制成有機(jī)肥，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)污泥處理的無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化的要求。本發(fā)明是對(duì)生活污泥與城市垃圾中的有機(jī)質(zhì)的綜合利用，既解決了污泥處理的問(wèn)題，又減少了城市垃圾中有機(jī)質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染。
本發(fā)明制備過(guò)程中以及最終制得的有機(jī)肥均呈中性，且所制得的有機(jī)肥中N+P2O5+K2O≥4％，有機(jī)質(zhì)≥35％，腐植酸≥10％，水分≤20％，pH值為7.0～7.5，故采用本發(fā)明的方法制備形成的有機(jī)肥性質(zhì)穩(wěn)定、重金屬含量低、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，將該有機(jī)肥應(yīng)用于農(nóng)作物，能提供農(nóng)作物成長(zhǎng)的各種營(yíng)養(yǎng)元素和活性物質(zhì)，本發(fā)明制備形成的有機(jī)肥不僅肥效持久，而且能夠增加土壤的肥沃性能，不會(huì)污染水源，通氣能力好，保持水土環(huán)境，提高土壤對(duì)酸堿及鹽分的緩沖能力，從而能增強(qiáng)農(nóng)作物的抗逆性。長(zhǎng)期施用本發(fā)明制備形成的有機(jī)肥可以提高作物的抗旱性、抗倒伏、抗蟲(chóng)害、抗凍害的能力，種植出來(lái)的農(nóng)產(chǎn)品顏色鮮亮，口感好，形體好，商品價(jià)值高，同時(shí)種植成本也能有效降低。
本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單且耗能低，本發(fā)明所耗費(fèi)的能量大多由發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣經(jīng)轉(zhuǎn)化后提供，本發(fā)明的整體工藝可采用系統(tǒng)化和自動(dòng)化程度高的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明所提供的生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法節(jié)能、環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了許多可應(yīng)用的創(chuàng)造性概念，該創(chuàng)造性概念可大量的體現(xiàn)于具體的上下文中。在下述本發(fā)明的實(shí)施方式中描述的具體的實(shí)施例僅作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式的示例性說(shuō)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
下面結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例一
本實(shí)施例一種生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法，包括下述步驟。
步驟S1：采用含水率為75％的生活污泥作為原料與脫水劑在混料倉(cāng)中進(jìn)行一次混合，以對(duì)生活污泥進(jìn)行初級(jí)脫水處理，其中生活污泥與脫水劑的質(zhì)量比為3.0：2。脫水劑是指可以降低物料中的水分或可以除去化合物分子中的結(jié)晶水的物質(zhì)，常用的脫水劑包括酒精、甘油、聚合氯化鋁等物質(zhì)，本實(shí)施例中的脫水劑優(yōu)選為陽(yáng)離子聚丙烯酰胺。
城市垃圾中的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)分選和均漿打碎后通過(guò)輸送泵向混料倉(cāng)中添加，與生活污泥和脫水劑進(jìn)行二次混合，其中，經(jīng)初級(jí)脫水處理后的污泥(即生活污泥與脫水劑的總質(zhì)量)與垃圾有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比為3.0：4.0，混合均勻后，將混料倉(cāng)中的混合物料靜置6h。
上述混料倉(cāng)中得到的混合物料從混料倉(cāng)中轉(zhuǎn)移出并輸送到擠壓脫水設(shè)備中進(jìn)行二級(jí)脫水處理，從而得到二級(jí)脫水處理后的混合物料。
本實(shí)施例中經(jīng)步驟S1處理后的混合物料的含水率為50％，碳/氮質(zhì)量比(C/N)為30：1，有機(jī)質(zhì)的含量為65％。
步驟S2：將經(jīng)步驟S1制備得到的混合物料輸入到發(fā)酵倉(cāng)中，向發(fā)酵倉(cāng)中添加污泥發(fā)酵劑從而使得混合物料高溫厭氧發(fā)酵形成混合物料發(fā)酵初體，本實(shí)施例中添加的污泥發(fā)酵劑與混合物料的質(zhì)量比0.02：1。污泥發(fā)酵劑是指含有微生物的生物制劑，在微生物的作用下其能使污泥中易降解的有機(jī)組分迅速分解的過(guò)程。本實(shí)施例中的污泥發(fā)酵劑優(yōu)選為含有實(shí)用糖、生物酶、玉米淀粉、發(fā)酵酵母粉和氨基酸的生物誘導(dǎo)制劑。發(fā)酵過(guò)程中，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的廢水通過(guò)滲水回收系統(tǒng)進(jìn)行回收集中處理。
本實(shí)施例中上述發(fā)酵過(guò)程依次按照以下a、b、c、d、e五個(gè)階段來(lái)控制。
a.一期發(fā)酵：在計(jì)算機(jī)控制下向發(fā)酵倉(cāng)中快速送風(fēng)，使得發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的物料在室溫狀態(tài)下進(jìn)行發(fā)酵，該發(fā)酵過(guò)程共持續(xù)0.5天。
b.二期發(fā)酵：繼續(xù)保持向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，將發(fā)酵倉(cāng)中的溫度升至40℃，并每隔3h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌的時(shí)間為30min，該發(fā)酵過(guò)程共持續(xù)2天。
c.三期發(fā)酵：停止向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，將發(fā)酵倉(cāng)中的溫度升至60℃，并每隔3h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為30min，該發(fā)酵過(guò)程共持續(xù)3天。
d.四期發(fā)酵：經(jīng)二期發(fā)酵后，在污泥發(fā)酵劑的作用下，發(fā)酵倉(cāng)中的物料產(chǎn)生熱量并自行升溫至68℃，保持發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的溫度在65～72℃之間，并在該溫度下每隔3h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為30min，該發(fā)酵時(shí)間共持續(xù)8天，且在該發(fā)酵過(guò)程中有連續(xù)三天發(fā)酵倉(cāng)的溫度保持在72℃。在該高溫發(fā)酵狀態(tài)下不僅能使物料反應(yīng)充分，反應(yīng)速率提高，而且高溫環(huán)境還使得在發(fā)酵過(guò)程中能徹底有效殺死污泥自身所攜帶的病原微生物和寄生蟲(chóng)卵。
e.五期發(fā)酵：停止對(duì)發(fā)酵倉(cāng)的加熱，并每隔6h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為30min，該發(fā)酵時(shí)間持共續(xù)3天，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的溫度降溫至38℃。
在步驟S2的發(fā)酵過(guò)程中，高溫發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生充足的沼氣量，采用收集器對(duì)該發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行回收和凈化，之后通過(guò)沼氣熱電聯(lián)供機(jī)，使得沼氣轉(zhuǎn)化為電能和熱能，能為步驟S1中的擠壓脫水設(shè)備、步驟S3中的堆體后熟處理設(shè)備等提供能量。此外，多余的電能還可供給整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需以及廠區(qū)照明與生活用電。另外，該發(fā)酵過(guò)程的設(shè)計(jì)使得物料在發(fā)酵過(guò)程中始終處于中性的環(huán)境下，從而減少了氨的揮發(fā)作用，避免營(yíng)養(yǎng)流失，保證肥料的高效。
步驟S3：將經(jīng)步驟S2制得的混合物料發(fā)酵初體從發(fā)酵倉(cāng)中轉(zhuǎn)移出，進(jìn)行堆體后熟處理，以制得混合物料發(fā)酵終體，上述堆體后熟處理具體為將混合物料發(fā)酵初體堆高至1.5m，并在堆體后熟的發(fā)酵過(guò)程中不斷對(duì)物料進(jìn)行翻動(dòng)，該堆體后熟的操作共持續(xù)5天。本實(shí)施例經(jīng)由堆體后熟處理所得的混合物料發(fā)酵終體的含水率為32％，有機(jī)質(zhì)為46％。
步驟S4：對(duì)經(jīng)步驟S3制得的混合物料發(fā)酵終體進(jìn)行粉碎和篩分，以保證發(fā)酵后的物料在進(jìn)入制肥前雜質(zhì)已剔除，從而得到混合物料發(fā)酵粉料。
本實(shí)施例采用的篩分裝置可區(qū)分出粒徑大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料以及粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料，其中，粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料繼續(xù)用于步驟S5中來(lái)制備有機(jī)肥，粒徑大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料回到步驟S3中進(jìn)行再一次的堆體后熟處理，并在堆體后熟處理后添加到步驟S1中的生活污泥中，以調(diào)節(jié)生活污泥的含水量。
步驟S5：向步驟S4中區(qū)分出的粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料中添加尿素、磷酸二銨和硫酸鉀，上述物料整體混合造粒最終制得有機(jī)肥。其中尿素、磷酸二銨、硫酸鉀向混合物料發(fā)酵粉料中的添加量按照如下關(guān)系進(jìn)行計(jì)算：有機(jī)肥中混合物料發(fā)酵粉料的重量份數(shù)為64.5，尿素的重量份數(shù)為30.0，磷酸二銨的重量份數(shù)為2.0，硫酸鉀的重量份數(shù)為3.5。
當(dāng)然，根據(jù)地形的不同、作物營(yíng)養(yǎng)性的不同和栽培技術(shù)的不同，所需的有機(jī)肥的特性也不同，因此，在制作有機(jī)肥的過(guò)程中還可向混合物料發(fā)酵粉料中添加其他腐植酸或各種微量元素，從而做出有針對(duì)性的有機(jī)肥。
此外，本實(shí)施例還對(duì)所制得的有機(jī)肥依次采用滾筒干燥機(jī)、滾筒冷卻機(jī)和滾筒篩分機(jī)進(jìn)行處理，以得到質(zhì)量更好，規(guī)格更高的有機(jī)肥，所制得的有機(jī)肥的粒徑為3.0mm～5.5mm之間的圓柱形肥料。在滾筒干燥機(jī)中的爐溫設(shè)置為180℃，保持該爐溫，能保證在發(fā)酵過(guò)程中所使用的菌群全部被殺死，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。物料干燥供熱的能量也可以由步驟S2發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣轉(zhuǎn)化成的能量來(lái)提供。
本實(shí)施例中最終制得的有機(jī)肥，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，N+P2O5+K2O為6％，有機(jī)質(zhì)為41％，腐植酸為10％，水分為18％，pH值為7.0。
本實(shí)施例制得的有機(jī)肥中重金屬含量為Cu為10mg/kg，Zn為30mg/kg，As為1mg/kg，Cd為1mg/kg，Cr為15mg/kg，Pb為3mg/kg，Hg為0mg/kg?！掇r(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84)中要求的污泥重金屬參數(shù)為Cu為1500mg/kg，Zn為1000mg/kg，As為75mg/kg，Cd為20mg/kg，Cr為1000mg/kg，Pb為1000mg/kg，Hg為15mg/kg。
因此，采用本發(fā)明的方法處理后的污泥不僅營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，其中的重金屬參數(shù)也大大低于《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84)中要求的污泥處理后的重金屬參數(shù)。
實(shí)施例二
本實(shí)施例一種生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法，包括下述步驟。
步驟S1：采用含水率為60％的生活污泥作為原料與脫水劑在混料倉(cāng)中進(jìn)行一次混合，以對(duì)生活污泥進(jìn)行初級(jí)脫水處理，其中生活污泥與脫水劑的質(zhì)量比為2.5：2。本實(shí)施例中的脫水劑為陽(yáng)離子聚丙烯酰胺。
城市垃圾中的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)分選和均漿打碎后通過(guò)輸送泵向混料倉(cāng)中添加，與生活污泥和脫水劑進(jìn)行二次混合，其中，經(jīng)初級(jí)脫水處理后的污泥(即生活污泥與脫水劑的總質(zhì)量)與垃圾有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比為3.2：4.0，混合均勻后，將混料倉(cāng)中的混合物料靜置5h。
將上述混料倉(cāng)中得到的混合物料從混料倉(cāng)中轉(zhuǎn)移出并輸送到擠壓脫水設(shè)備中進(jìn)行二級(jí)脫水處理，從而得到二級(jí)脫水后的混合物料。
本實(shí)施例中經(jīng)步驟S1處理后的混合物料的含水率為53％，碳/氮質(zhì)量比(C/N)為34：1，有機(jī)質(zhì)的含量為68％。
步驟S2：將經(jīng)步驟S1制備得到的混合物料輸入到發(fā)酵倉(cāng)中，向發(fā)酵倉(cāng)中添加污泥發(fā)酵劑從而使得混合物料高溫厭氧發(fā)酵形成混合物料發(fā)酵初體，本實(shí)施例中添加的污泥發(fā)酵劑與混合物料的質(zhì)量比0.04：1。本實(shí)施例中的污泥發(fā)酵劑優(yōu)選為含有實(shí)用糖、生物酶、玉米淀粉、發(fā)酵酵母粉、氨基酸的生物誘導(dǎo)劑。發(fā)酵過(guò)程中，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的廢水通過(guò)滲水回收系統(tǒng)進(jìn)行回收集中處理。
本實(shí)施例中上述發(fā)酵過(guò)程依次按照以下a、b、c、d、e五個(gè)階段來(lái)控制。
a.一期發(fā)酵：在計(jì)算機(jī)控制下向發(fā)酵倉(cāng)中快速送風(fēng)，使得發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的物料在室溫狀態(tài)下進(jìn)行發(fā)酵，該發(fā)酵過(guò)程共持續(xù)1天。
b.二期發(fā)酵：繼續(xù)保持向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，將發(fā)酵倉(cāng)中的溫度升至35℃，并每隔3.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌的時(shí)間為35min，該發(fā)酵過(guò)程共持續(xù)2.5天。
c.三期發(fā)酵：停止向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，將發(fā)酵倉(cāng)中的溫度升至55℃，并每隔2.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為35min，該發(fā)酵過(guò)程持續(xù)3.5天。
d.四期發(fā)酵：經(jīng)二期發(fā)酵后，在污泥發(fā)酵劑的作用下，發(fā)酵倉(cāng)中的物料產(chǎn)生熱量并自行升溫至65℃，保持發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的溫度在65～72℃之間，并在該溫度下每隔2.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為35min，該發(fā)酵時(shí)間共持續(xù)9天，且在該發(fā)酵過(guò)程中有連續(xù)三天發(fā)酵倉(cāng)的溫度保持在72℃。
e.五期發(fā)酵：停止對(duì)發(fā)酵倉(cāng)的加熱，并每隔5.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為35min，該發(fā)酵時(shí)間共持續(xù)2天，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的溫度降溫至35℃。
在步驟S2的發(fā)酵過(guò)程中，高溫發(fā)酵還產(chǎn)生充足的沼氣量，采用收集器對(duì)該發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行回收和凈化，并最終使其轉(zhuǎn)化為能量供給給生產(chǎn)環(huán)節(jié)中設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。
步驟S3：將經(jīng)步驟S2制得的混合物料發(fā)酵初體從發(fā)酵倉(cāng)中轉(zhuǎn)移出，進(jìn)行堆體后熟處理，以制得混合物料發(fā)酵終體，上述堆體后熟處理具體為將混合物料發(fā)酵初體堆高至1.5m，并在堆體后熟的發(fā)酵過(guò)程中不斷對(duì)物料進(jìn)行翻動(dòng)，該堆體后熟的操作共持續(xù)4天。本實(shí)施例經(jīng)由堆體后熟處理所得的混合物料發(fā)酵終體的含水率為35％，有機(jī)質(zhì)為48％。
步驟S4：對(duì)經(jīng)步驟S3制得的混合物料發(fā)酵終體進(jìn)行粉碎和篩分，以保證發(fā)酵后的物料在進(jìn)入制肥前雜質(zhì)已剔除，從而得到混合物料發(fā)酵粉料。
本實(shí)施例采用的篩分裝置可區(qū)分出粒徑大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料以及粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料，其中，粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料繼續(xù)用于步驟S5中來(lái)制備有機(jī)肥，粒徑大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料回到步驟S3中進(jìn)行再一次的堆體后熟處理，并在堆體后熟處理后添加到步驟S1中的生活污泥中，以調(diào)節(jié)生活污泥的含水量。
步驟S5：向步驟S4中區(qū)分出的粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料中添加尿素、磷酸二銨和硫酸鉀，上述物料整體混合造粒最終制得有機(jī)肥。其中尿素、磷酸二銨、硫酸鉀向混合物料發(fā)酵粉料中的添加量按照如下關(guān)系進(jìn)行計(jì)算：有機(jī)肥中混合物料發(fā)酵粉料的重量份數(shù)為72.0，尿素的重量份數(shù)為25.0，磷酸二銨的重量份數(shù)為1.5，硫酸鉀的重量份數(shù)為1.5。
此外，本實(shí)施例還對(duì)所制得的有機(jī)肥依次采用滾筒干燥機(jī)、滾筒冷卻機(jī)和滾筒篩分機(jī)進(jìn)行處理，以得到質(zhì)量更好，規(guī)格更高的有機(jī)肥，所制得的有機(jī)肥的粒徑為3.0mm～5.5mm之間的圓柱形肥料。在滾筒干燥機(jī)中的爐溫設(shè)置為160℃。物料干燥供熱的能量也可以由步驟S2發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣來(lái)提供。
本實(shí)施例中最終制得的有機(jī)肥，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，N+P2O5+K2O為4％，有機(jī)質(zhì)為35％，腐植酸為15％，水分為20％，pH值為7.5。
本實(shí)施例制得的有機(jī)肥中重金屬含量為Cu為12mg/kg，Zn為33mg/kg，As為2mg/kg，Cd為1mg/kg，Cr為11mg/kg，Pb為2mg/kg，Hg為0mg/kg，均顯著低于《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84)中要求的污泥處理后的重金屬參數(shù)。
實(shí)施例三
本實(shí)施例一種生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法，包括下述步驟。
步驟S1：采用含水率為80％的生活污泥作為原料與脫水劑在混料倉(cāng)中進(jìn)行一次混合，以對(duì)生活污泥進(jìn)行初級(jí)脫水處理，其中生活污泥與脫水劑的質(zhì)量比為2.8：2。本實(shí)施例中的脫水劑為陽(yáng)離子聚丙烯酰胺。
城市垃圾中的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)分選和均漿打碎后通過(guò)輸送泵向混料倉(cāng)中添加，與生活污泥和脫水劑進(jìn)行二次混合，其中，經(jīng)初級(jí)脫水處理后的污泥(即生活污泥與脫水劑的總質(zhì)量)與垃圾有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比為3.5：4.0，混合均勻后，將混料倉(cāng)中的混合物料靜置5.5h。
將上述混料倉(cāng)中得到的混合物料從混料倉(cāng)中轉(zhuǎn)移出并輸送到擠壓脫水設(shè)備中進(jìn)行脫水處理，從而得到脫水后的混合物料。
本實(shí)施例中經(jīng)步驟S1處理后的混合物料的含水率為55％，碳/氮質(zhì)量比(C/N)為40：1，有機(jī)質(zhì)的含量為70％。
步驟S2：將經(jīng)步驟S1制備得到的混合物料輸入到發(fā)酵倉(cāng)中，向發(fā)酵倉(cāng)中添加污泥發(fā)酵劑從而使得混合物料高溫厭氧發(fā)酵形成混合物料發(fā)酵初體，本實(shí)施例中添加的污泥發(fā)酵劑與混合物料的質(zhì)量比0.05：1。本實(shí)施例中的污泥發(fā)酵劑優(yōu)選為含有實(shí)用糖、生物酶、玉米淀粉、發(fā)酵酵母粉和氨基酸的生物誘導(dǎo)制劑。發(fā)酵過(guò)程中，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的廢水通過(guò)滲水回收系統(tǒng)進(jìn)行回收集中處理。
本實(shí)施例中上述發(fā)酵過(guò)程依次按照以下a、b、c、d、e五個(gè)階段來(lái)控制。
a.一期發(fā)酵：在計(jì)算機(jī)控制下向發(fā)酵倉(cāng)中快速送風(fēng)，使得發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的物料在室溫狀態(tài)下進(jìn)行發(fā)酵，該發(fā)酵過(guò)程持續(xù)0.6天。
b.二期發(fā)酵：繼續(xù)保持向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，將發(fā)酵倉(cāng)中的溫度升至45℃，并每隔2.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌的時(shí)間為25min，該發(fā)酵過(guò)程持續(xù)1.5天。
c.三期發(fā)酵：停止向發(fā)酵倉(cāng)中送風(fēng)，將發(fā)酵倉(cāng)中的溫度升至65℃，并每隔3.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為25min，該發(fā)酵過(guò)程持續(xù)2.5天。
d.四期發(fā)酵：經(jīng)二期發(fā)酵后，在污泥發(fā)酵劑的作用下，發(fā)酵倉(cāng)中的物料產(chǎn)生熱量并自行升溫至70℃，保持發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的溫度在65～72℃之間，并在該溫度下每隔3.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為25min，該發(fā)酵時(shí)間總持續(xù)7天，且在該發(fā)酵過(guò)程中有連續(xù)四天發(fā)酵倉(cāng)的溫度保持在72℃。
e.五期發(fā)酵：停止對(duì)發(fā)酵倉(cāng)的加熱，并每隔6.5h對(duì)發(fā)酵倉(cāng)中的物料攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為25min，該發(fā)酵時(shí)間持續(xù)2.5天，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的溫度降溫至45℃。
在步驟S2的發(fā)酵過(guò)程中，高溫發(fā)酵還產(chǎn)生充足的沼氣量，采用收集器對(duì)該發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行回收和凈化，并最終使其轉(zhuǎn)化為能量供給給生產(chǎn)環(huán)節(jié)中設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。
步驟S3：將經(jīng)步驟S2制得的混合物料發(fā)酵初體從發(fā)酵倉(cāng)中轉(zhuǎn)移出，進(jìn)行堆體后熟處理，以制得混合物料發(fā)酵終體，上述堆體后熟處理具體為將混合物料發(fā)酵初體堆高至1.8m，并在堆體后熟的發(fā)酵過(guò)程中不斷對(duì)物料進(jìn)行翻動(dòng)，該堆體后熟的操作共持續(xù)6天。本實(shí)施例經(jīng)由堆體后熟處理所得的混合物料發(fā)酵終體的含水率為34％，有機(jī)質(zhì)為50％。
步驟S4：對(duì)經(jīng)步驟S3制得的混合物料發(fā)酵終體進(jìn)行粉碎和篩分，以保證發(fā)酵后的物料在進(jìn)入制肥前雜質(zhì)已剔除，從而得到混合物料發(fā)酵粉料。
本實(shí)施例采用的篩分裝置可區(qū)分出粒徑大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料以及粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料，其中，粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料繼續(xù)用于步驟S5中來(lái)制備有機(jī)肥，粒徑大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料回到步驟S3中進(jìn)行再一次的堆體后熟處理，并在堆體后熟處理后添加到步驟S1中的生活污泥中，以調(diào)節(jié)生活污泥的含水量。
步驟S5：向步驟S4中區(qū)分出的粒徑不大于2mm的混合物料發(fā)酵粉料中添加尿素、磷酸二銨和硫酸鉀，上述物料整體混合造粒最終制得有機(jī)肥。其中尿素、磷酸二銨、硫酸鉀向混合物料發(fā)酵粉料中的添加量按照如下關(guān)系進(jìn)行計(jì)算：有機(jī)肥中混合物料發(fā)酵粉料的重量份數(shù)為70.0，尿素的重量份數(shù)為26.0，磷酸二銨的重量份數(shù)為1.8，硫酸鉀的重量份數(shù)為2.2。
此外，本實(shí)施例還對(duì)所制得的有機(jī)肥依次采用滾筒干燥機(jī)、滾筒冷卻機(jī)和滾筒篩分機(jī)進(jìn)行處理，以得到質(zhì)量更好，規(guī)格更高的有機(jī)肥，所制得的有機(jī)肥的粒徑為3.0mm～5.5mm之間的圓柱形肥料。在滾筒干燥機(jī)中的爐溫設(shè)置為185℃。
本實(shí)施例中最終制得的有機(jī)肥，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，N+P2O5+K2O為8％，有機(jī)質(zhì)為42％，腐植酸為13％，水分為19％，pH值為7.3。
本實(shí)施例制得的有機(jī)肥中重金屬含量為Cu為15mg/kg，Zn為37mg/kg，As為1mg/kg，Cd為1mg/kg，Cr為18mg/kg，Pb為2mg/kg，Hg為1mg/kg，均顯著低于《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84)中要求的污泥處理后的重金屬參數(shù)。
實(shí)施例一～三提供的生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法以生活污泥為主要原料，與垃圾中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行混合，結(jié)合微生物發(fā)酵劑并采用干式高溫厭氧發(fā)酵的原理，使混合有有機(jī)質(zhì)的污泥在無(wú)氧高溫環(huán)境下腐熟、脫水、除臭并最終制成有機(jī)肥，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)污泥處理的無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化的要求。本發(fā)明是對(duì)生活污泥與城市垃圾中的有機(jī)質(zhì)的綜合利用，既解決了污泥處理的問(wèn)題，又減少了城市垃圾中有機(jī)質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染。本發(fā)明的制備過(guò)程中以及最終制得的有機(jī)肥均呈中性，且所制得的有機(jī)肥中N+P2O5+K2O≥4％，有機(jī)質(zhì)≥35％，腐植酸≥10％，水分≤20％，pH值為7.0～7.5，故采用本發(fā)明的方法制備形成的有機(jī)肥性質(zhì)穩(wěn)定、重金屬含量低、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，將該有機(jī)肥應(yīng)用于農(nóng)作物，能提供農(nóng)作物成長(zhǎng)的各種營(yíng)養(yǎng)元素和活性物質(zhì)。本發(fā)明所提供的生活污泥與有機(jī)垃圾混合制備有機(jī)肥的方法節(jié)能環(huán)保、簡(jiǎn)單高效，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包括”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。