一种利用城市污水厂污泥生产林业控释肥的方法

摘要

本发明公开了一种利用城市污水厂污泥生产林业控释肥的方法，包括以下步骤：1)将城市污水厂污泥倒入厌氧调节池和AcmecTG酶、蛋白酶混合；2)将步骤1)中的污泥混合物在污泥调节池搅拌均匀进入厌氧消化池厌氧消化；3)将经厌氧消化稳定后的城市污水厂污泥抽到预处理池加入反相乳化剂、聚合硫酸铝、沸石粉、激烈搅拌、分解污泥胶状结构后进行板框厌力机脱水；4)将脱水后的泥饼送入好氧发酵车间、加入膨松剂及调理剂、EM菌种及红糖、翻抛均勻后进行堆垛好氧发酵；5)将发酵好的城市污水厂污泥半成品以一次干燥团粒法造粒、进行包膜处理后得到林业控释肥。

说明书

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，具体为一种利用城市污水厂污泥生产林业控释肥的方法。

背景技术

随着我国城镇污水处理率的提高，城镇污水厂污泥产量也急剧增加。目前全国城镇污水处理厂只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，而一部分未进行规范化的处理处置污泥中富含有机质等营养成分，又含有一定量的重金属、病毒、病原体、寄生虫卵等有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使得污水处理设施的环境效益大大降低。

从目前国际上已建成运行的污泥处理处置项目来看，常见的污泥处理方式有好氧发酵(堆肥)、厌氧消化、干化、焚烧等。污泥处置方式有土地利用、填埋、综合利用。由于国情不同，各国采用的处理方式和技术也各不相同，传统方法处理城市生活污水处理厂的污泥，由于处理费用及工艺的局限性，容易造成二次污染、成本高，对大量城市生活污泥中的重金属难以有效处理。近年来，出现了一些新兴技术，如污泥的等离子体处理技术正逐渐应用于城市有机废弃物的处理、超声波污泥处理技术等等，都对污泥处理产生一定影响，在保证污泥无害化的前提下，实现污泥的最大程度利用已经成为了国际污泥处理处置领域发展的趋势。

上世纪80年代初期迅速发展起来的人工草地植物修复技术，具有生态、绿色、高效、不产生二次污染、成本低廉等优点。利用植物及其微生物与环境的相互作用，对环境污染物质进行清除、分解、吸收、吸附，修复重金属、有机物污染的土壤。根据植物特点，对已经过物理、化学和微生物处理的污泥再行净化，既达污泥再利用标准(土地利用、建材利用等)，又有利于CO2 减排并向大气供O2等。人工草地系统被公认为是一种低投资、易维护、简单、有效的污泥处理方法，并且不存在二次污染的问题，可以用来处理家庭生活、工业及农业产生的污泥。

中国专利CN201010187649.0公开一种污水厂的污泥无害化处理的方法，其步骤处理：①将污泥在经水泥硬化的地面上堆置成条垛堆；②将调理剂均匀撒至所述条垛堆上，其中污泥与调理剂的重量份数比为600～800∶400～ 200；③配制营养剂，所述营养剂的成分及重量份数为：淀粉5～8，糖0.5～1，体积含量为40％的乙醇0.5～1；④将所述营养剂与复合微生物菌剂按照重量份数比1～2∶1～2混合均匀；⑤将步骤④中所述营养剂与复合微生物菌剂的混合物直接撒到条垛堆上，其中所述污泥与混合物的重量份数比为600～ 800∶1～2；⑥用翻堆机对条垛堆进行翻堆搅拌，10～15天后，处理完毕。

在对污泥处理处置的诸多方法中，堆肥处理是投资和运行成本低、能达到资源化利用的一种好方法。但由于堆肥处理占用土地大、处理时间长、处理设备适用性不高、对污泥处理率低等诸多不足，因此长期以来对污泥的堆肥处理始终不能进入工业化处理阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用城市污水厂污泥生产林业控释肥的方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用城市污水厂污泥生产林业控释肥的方法，包括以下步骤：

1)将城市污水厂污泥倒入厌氧调节池和TG酶、酸性蛋白酶混合；

2)将步骤1)中的污泥混合物在污泥调节池搅拌均匀进入厌氧消化池厌氧消化；

3)将经厌氧消化稳定后的城市污水厂污泥抽到预处理池加入反相乳化剂、聚合硫酸铝、沸石粉激烈搅拌、分解污泥胶状结构后进行板框压力机脱水；

4)将脱水后的泥饼送入好氧化酵车间、加入膨松剂及调理剂、EM菌种及红糖、翻抛均匀后进行堆垛好氧发酵；

5)将发酵母好的城市污水厂污泥半成品以一次干燥团粒法造粒、进行包膜处理后得到林业控释肥。

优选的，所述城市污水厂污泥的含水率为70％～85％。

优选的，日处理城市污水厂污泥和厌氧消化池体积比为1：(30～35)。

优选的，所述TG酶、酸性蛋白酶、城市污水厂污泥、在厌氧调节池混合的重量比为TG酶(1～2)：蛋白酶(2～3)：城市污水厂污泥(4000～5000)。

优选的，所述步骤2)中，所述厌氧消化为25～30天时间、厌氧为中温 30～37度、在酶的作用下，有机物去除率由原来30％～50％、提高至40％～60％，污泥稳定性更好。

优选的，所述步骤3)中的反相破乳剂、聚合硫酸铝、沸石粉、厌氧消化后的污泥重量比为反相破乳剂(1～2)：聚合硫酸铝(50～80)：沸石粉(100～200)：厌氧消化后的污泥(4000～5000)。经激烈搅拌进一步提高脱水效果。

优选的，所述步骤3)中，经板框压力机脱水的泥饼含水率为48％～55％。

优选的，所述步骤4)中，所述膨松剂为蘑菇土、调理剂为木屑、脱水泥饼的重量比为蘑菇土(80～100)：木屑(50～80)：脱水污泥(900～1000)。

优选的，所述在步骤4)中的EM菌、红糖、加入蘑菇土及木屑的泥饼的重量比为EM菌(1～2)：红糖(4～5)：加入蘑菇土及木屑的泥饼(900～1000)。

优选的，所述步骤4)中，堆垛高度为1～2米，经7～10天在温度55～60 度的好氧条件完成发酵过程，半成品含水率在25％～30％之间。

优选的，所述步骤5)中，将控释肥半成品一次干燥造粒，将半成品烘干至含水率10％～12％范围内在造粒机造粒，所造颗粒为2～3mm。

优选的，所述步骤5)中用于控释肥粘合剂采用聚氨酯树脂，粘土经球磨后达80～300纳米，包膜釆用涂复工艺、包膜干固一次完成得到林业控释肥。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明采用城市污水污泥生产林业控释肥，应用范围广，不仅能够长期、有效、快速转化成林业用肥，可以让城市污水厂污泥充分得到快速的解决，并能规范化、工业化生产。

2、本发明是在传统堆肥的基础上发展起来的，是从对污水厂污泥进行工业化处理的需要出发，围绕多酶应用于厌氧消化。提高有机物去除率稳定性高。固液分离时通过反相破乳，降低粘性。提高脱水性能。微生物菌接种缩短发酵时间。逐步降低含水率、烘干后进行包膜、几个主要环节，经过多次的试验论证，实现了对污泥堆肥处理的工厂化作业。实验结果表明，采用该技术处理污泥，完全能够达到无害化、稳定化、减量化的要求，从而实现绿色、循环、低碳的目标。

附图说明

图1是本实施例的方法步骤示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例

本发明提供一种技术方案：一种利用城市污水厂污泥生产林业控释肥的方法，包括以下步骤：

1)将城市污水厂污泥倒入厌氧调节池和TG酶、酸性蛋白酶混合；

2)将步骤1)中的污泥混合物在污泥调节池搅拌均匀进入厌氧消化池厌氧消化；

3)将经厌氧消化稳定后的城市污水厂污泥抽到预处理池加入反相乳化剂、聚合硫酸铝、沸石粉激烈搅拌、分解污泥胶状结构后进行板框压力机脱水；

4)将脱水后的泥饼送入好氧化酵车间、加入膨松剂及调理剂、EM菌种及红糖、翻抛均匀后进行堆垛好氧发酵；

5)将发酵母好的城市污水厂污泥半成品以一次干燥团粒法造粒、进行包膜处理后得到林业控释肥。

具体的，城市污水厂污泥的含水率为70％～85％。

具体的，日处理城市污水厂污泥和厌氧消化池体积比为1：(30～35)。

具体的，TG酶、酸性蛋白酶、城市污水厂污泥、在厌氧调节池混合的重量比为TG酶(1～2)：蛋白酶(2～3)：城市污水厂污泥(4000～5000)。

具体的，步骤2)中，厌氧消化为25～30天时间、厌氧为中温30～37度、在酶的作用下，有机物去除率由原来30％～50％、提高至40％～60％，污泥稳定性更好。

具体的，步骤3)中的反相破乳剂、聚合硫酸铝、沸石粉、厌氧消化后的污泥重量比为反相破乳剂(1～2)：聚合硫酸铝(50～80)：沸石粉(100～200)：厌氧消化后的污泥(4000～5000)。经激烈搅拌进一步提高脱水效果。

具体的，步骤3)中，经板框压力机脱水的泥饼含水率为48％～55％。

具体的，步骤4)中，膨松剂为蘑菇土、调理剂为木屑、脱水泥饼的重量比为蘑菇土(80～100)：木屑(50～80)：脱水污泥(900～1000)。

具体的，在步骤4)中的EM菌、红糖、加入蘑菇土及木屑的泥饼的重量比为EM菌(1～2)：红糖(4～5)：加入蘑菇土及木屑的泥饼(900～1000)。

具体的，步骤4)中，堆垛高度为1～2米，经7～10天在温度55～60度的好氧条件完成发酵过程，半成品含水率在25％～30％之间。

具体的，步骤5)中，将控释肥半成品一次干燥造粒，将半成品烘干至含水率10％～12％范围内在造粒机造粒，所造颗粒为2～3mm。

具体的，步骤5)中用于控释肥粘合剂采用聚氨酯树脂，粘土经球磨后达 80～300纳米，包膜釆用涂复工艺、包膜干固一次完成得到林业控释肥。

结合某南方某种苗基地对林业控释肥应用实施例，对本发明做进一步详细说明：

某南方种苗基地的原土及控释肥的基本理化性质，参见表1。

表1单位：(mg/g)

在种有楠木的苗木基地每亩施用控释肥进行编号其中，A1不施肥。A2 施肥100kg。A3施肥200kg、A4施肥400kg、A5施肥1000kg。进行编号为 A1、A2、A3、A4、A5，参见表2。

表2

对A1～A5进行施肥前后的土壤重金属含量检测，结果见表3

表3单位：(mg/g)

注：A1-2、A2-2、A3-2、A4-2、A5-2分别代表A1、A2、A3、A4、A5 植物施肥后的土样指标。“-”表示下降，“+”表示上升。

对A1～A5进行栽后不同时间对土壤蔗糖酶活性和土壤脲酶活性的检测，参见表4～5

表4单位：(mg/g)

表5单位：(mg/g)

土壤庶糖酶其最适pH值4.4～4.5，pH高或过低的环境中，酶活性会不可逆地失活。因此，本次测出的土壤庶糖酶活性相对低。土壤庶糖酶比其他酶类更能明显地反映土壤的肥力水平、生物学活性强度以及各种技术措施对于土壤熟化的影响，因而是目前研究最多的土壤酶类之一，土壤庶糖酶活性与土壤的有机质含量有关，并参与土壤有机碳循环。

土壤的庶糖酶活性与土壤的有机质含量有关，有季节性的变化。A1(对照)、 A2、A3、A4、A5有机质含量逐步上升，且同一时间土壤庶糖酶的活性也呈上升趋势，其土壤庶糖酶的活性顺序为A5>A4>A3>A2>A1。

土壤脲酶是一种专性酶，主要分解有机氮转化过程中形成的脲素，使其转化成矿物态的NH3使植物所需的养分转化为有效态，从而被树木吸收,利用对提高氮素的利用率和促进土壤氮素循环具有重要的意义。

土壤有机质、速效磷和速效钾与脲酶活性的相关系数都达到显著水平， pH对脲酶活性的直接作用和间接作用都很小。不同时期不同施用量的控释肥体现了一致的变化规律，即随着肥料施用量的增加，脲酶活性也相应的得到了增强。

对A1～A5进行施肥后不同时间对土壤碱性磷酸酶活性和土壤过氧化氢酶活性的检测，参见表6～7。

表6单位：(mg/g)

表7单位：(mg/g)

土壤碱性磷酸酶活性依赖于土壤有效磷含量，土壤有效磷越高，则碱性磷酸酶活性也应相应提高，它不仅受土壤有机质、阳离子交换量、土壤速效磷影响，还受土壤容重、土壤砂粒含量的影响。控释肥对土壤碱性磷酸酶活性的影响显著，城市污泥的施入刺激了土壤碱性磷酸酶活性的增强，并且随着施入量的增加，酶活性呈递增趋势。

过氧化氢酶能够促进过氧化氧对各种化合物的氧化。几乎在所有的生物体内都有过氧化氧酶，在某些细菌里，其数量约为细胞干重的1％。土壤的过氧化氧酶活性，与土壤呼吸强度和土壤微生物的活动有关，在一定程度上反映了土壤微生物学过程的强度。过氧化氢酶的最适值在中性范围内(6.3～7.2)，其活性与土壤有机质的含量有关,控释肥对土壤中过氧化氢酶有积极的促进作用。

从以上分析结果表明，林地添加城市污水厂污泥生产的控释肥后，土壤的养分含量得以增加，植物生长状况改善。由于将城市污水厂污泥用于林业，污泥的有害物质并不进入食物链，因此可有效规避城市污水厂污泥对人类造成影响的风险。

在本发明的描述中，以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。