專利名稱：水葫蘆和脫水污泥混合發(fā)酵制備有機(jī)肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
水葫蘆和脫水污泥混合發(fā)酵制備有機(jī)肥的方法，屬于水葫蘆、污泥的無(wú)害 化處置和資源化利用的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以往水葫蘆打撈上岸后，主要都采用覆蓋、坑埋法和自然堆漚法三種還田 方法。覆蓋法就是將打撈出的水葫蘆直接覆蓋在林地里?？勇穹ň褪窃诹值貥?shù) 木的四周挖溝，將收集的水葫蘆直接填埋或攤在林地中風(fēng)干后再填埋。自然堆 漚法就是先利用林間凹地堆漚水葫蘆，分散式堆放。
就現(xiàn)在全國(guó)情況來(lái)看，污水處理廠污泥多經(jīng)過(guò)濃縮脫水處理后運(yùn)往垃圾填 埋場(chǎng)進(jìn)行衛(wèi)生填埋，這是現(xiàn)階段主要的污泥處置方式。填埋法基本類似于城市 垃圾填埋，大致程序是征地、設(shè)計(jì)和建設(shè)構(gòu)筑物、開(kāi)辟運(yùn)輸?shù)缆?、運(yùn)送污泥和 覆蓋整修等。另一個(gè)主要的污泥處置方式就是焚燒，焚燒在需要耗費(fèi)大量能源
的基礎(chǔ)上，燒掉水分及有機(jī)質(zhì)(因?yàn)槲勰嗟乃滞ǔＴ?0%左右)。
以往的這種水葫蘆的覆蓋、坑埋法和自然堆漚法處置利用方式簡(jiǎn)單，造成 二次污染環(huán)境，水葫盧腐爛后的液體又重新回到河流污染了水體，使利用水葫 盧吸收水中氮磷治理水體富營(yíng)養(yǎng)化的效果化為零。污泥填埋處理一是要占用大 量土地資源；二是污泥中含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致大量病雜菌繁衍和污泥霉變， 污染環(huán)境。污泥焚燒只是在視覺(jué)和感官上給人以好感，污泥經(jīng)過(guò)焚燒減少了 80 % 85%，實(shí)際只是減少了水分和有機(jī)質(zhì)，但卻因此消耗了大量能源，并容易 造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水葫蘆和脫水污泥混合發(fā)酵制備有機(jī)肥的方法， 是一種水葫蘆、污泥的無(wú)害化處置和資源化利用的環(huán)保技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案水葫蘆和脫水污泥混合發(fā)酵制備有機(jī)肥的方法，通過(guò) 對(duì)水葫蘆擠壓脫水和粉碎后，將其和脫水污泥、微生物菌劑、重金屬鈍化劑、 稻糠或花生殼混合進(jìn)行發(fā)酵和陳化，發(fā)酵陳化后配一定量腐殖酸和尿素，制成 商品有機(jī)肥，步驟為
(1) 水葫盧脫水將水葫盧擠壓脫水，控制含水率從95%降到50%;
(2) 水葫蘆粉碎控制細(xì)度為3cm左右，不必太精確；由于水葫蘆含水率高， 須用專業(yè)的粉碎機(jī)，避免損壞電機(jī)；
(3) 計(jì)量配料重量百分配比為水葫蘆脫水污泥微生物菌劑重金屬鈍化劑稻糠或花生殼=40% : 40% : 2% : 8% : 10%;水葫蘆及脫水污泥重量均為 濕基計(jì)，脫水污泥來(lái)源于污水處理廠，含水率為75%-80%;
所述微生物菌劑為北京沃土天地生物科技有限公司生產(chǎn)的有機(jī)物料腐熟劑 (微生物肥(2006)臨字(0503)號(hào))；
水葫^、脫水污泥、微生物菌劑、重金屬鈍化劑、稻糠或花生殼分別由配 料機(jī)程序按配料比例進(jìn)行混合，添加微生物菌劑用以促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程快速進(jìn)行； 各種物料混合后送到攪拌機(jī)中充分地?cái)嚢杈鶆?，混合物料出料由皮帶輸送機(jī)送 到發(fā)酵槽中；
(4)堆肥發(fā)酵和陳化混合物料的堆肥發(fā)酵在發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行，在發(fā)酵槽中安 裝曝氣管，由鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)曝氣管強(qiáng)制通風(fēng)供給氧氣，堆肥周期為12~15天，堆 肥溫度上升至60~70°C;物料經(jīng)一個(gè)周期的堆置后，進(jìn)入二次發(fā)酵陳化階段，周 期為15 20天，堆肥溫度下降至30 4(TC，混合物料水分降至15%~35%;發(fā)酵 后的腐熟料由螺旋出料機(jī)自動(dòng)排出到出料皮帶輸送機(jī)上，經(jīng)皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)入倉(cāng) 庫(kù)，以備加工成品用；堆肥發(fā)酵要求控制的參數(shù)還包括
① 供氧量
氧氣是微生物賴以生存的物質(zhì)條件，供氧不足會(huì)造成微生物死亡，分解速 度減慢；供冷空氣量過(guò)大會(huì)使溫度降低，不利于耐高溫菌的氧化分解過(guò)程。因 此供氧量要適當(dāng)， 一般為0.05~0.2 m3/m3 min。
② 含水率
堆肥原料的含水率對(duì)發(fā)酵影響很大，水的作用一是溶解有機(jī)物，參與微生 物的新陳代謝；二是調(diào)節(jié)堆肥溫度，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)可通過(guò)水分的蒸發(fā)，帶走一 部分熱量。水分太低妨礙微生物的繁殖，分解速度緩慢，甚至分解反應(yīng)停止； 水分過(guò)高原料內(nèi)部空隙被水充滿，空氣量減小，造成有機(jī)物供氧不足，形成厭 氧狀態(tài)，抑制了高溫菌的降解活性，最終影響堆肥效果?；旌衔锪铣跏级逊仕?分在50~60%為宜。
③ 碳氮比
微生物的碳氮比為4~30，碳氮比在10~25時(shí)，有機(jī)物被生物分解速度最快。 碳氮比過(guò)高，易造成堆肥的比值過(guò)高，出現(xiàn)"氮饑餓"，施于土壤后，會(huì)奪取土壤 中的氮素，影響作物生長(zhǎng)。堆肥過(guò)程中混合物料所含的碳氮比應(yīng)為20 30。
④ 碳磷比
磷對(duì)微生物的生長(zhǎng)也有很大影響，城市污水污泥含有豐富的磷，可滿足微 生物生長(zhǎng)的需要。堆肥混合物料所含的碳磷比為75-150。
⑤ pH值
pH值是微生物生長(zhǎng)的重要條件，堆肥初期由于酸性細(xì)菌的作用，pH值降 到5.5-6.0，堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物為養(yǎng)料細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖，pH值上升。堆肥過(guò)程結(jié)束后物料的pH值上升到8.5-9.0。 ⑥孔隙率
適宜的孔隙率是污泥堆肥的前提條件之一，通?？刂圃诓恍∮?0%。
(5) 重金屬鈍化
從對(duì)交換態(tài)重金屬的鈍化效果來(lái)說(shuō)，草炭、粉煤灰、磷礦粉是3種有效的 鈍化劑。在實(shí)際生產(chǎn)及應(yīng)用中，考慮到作為鈍化劑原料的來(lái)源、價(jià)格及處理費(fèi) 用等問(wèn)題，選擇粉煤灰、磷礦粉作為重金屬鈍化劑。粉煤灰和磷礦粉的合適的 加入比例是5 : 4。鈍化劑在發(fā)酵過(guò)程中可有效降低水葫蘆和污泥等混合物料的 重金屬有效態(tài)的含量，陳化后的腐熟料中重金屬Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 Cr含量都 顯著低于國(guó)家農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)(GB 4284-84、 GB 8173-87)。
(6) 成品加工重量百分配比為腐熟料腐殖酸尿素=80% : 12.5% : 7.5%， 將水葫蘆和污泥發(fā)酵后的腐熟料與腐殖酸、尿素按配方分別經(jīng)計(jì)量給料送入混 合機(jī)，混合均勻的物料經(jīng)粉碎、烘干、冷卻、篩分，過(guò)大的物料破碎后重新回 到混合機(jī)，合格的成品經(jīng)過(guò)計(jì)量包裝入庫(kù)成為商品有機(jī)肥。
本發(fā)明的有益效果通過(guò)水葫蘆和脫水污泥混合發(fā)酵轉(zhuǎn)化成商品有機(jī)肥的 方法，可實(shí)現(xiàn)氮磷從水體和城市污水中向農(nóng)田的轉(zhuǎn)移和循環(huán)利用，不僅有效解 決周邊耕地施用化肥所帶來(lái)的面源污染問(wèn)題，而且還可以推進(jìn)有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展， 促進(jìn)水體治理，達(dá)到一舉多贏目標(biāo)。
與傳統(tǒng)的水葫蘆晾干、自然堆漚還田或填埋以及污泥填埋和焚燒處置方法 相比，水葫聲和脫水污泥混合發(fā)酵制備成商品有機(jī)肥的方法不僅為水葫戸吸收 水中氮磷治理水體的富營(yíng)養(yǎng)化解除了后續(xù)無(wú)害化處置的難題，避免了水葫盧及 污泥的不當(dāng)處置方法給環(huán)境造成的二次污染，且生產(chǎn)出符合NY525-2002質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn)的商品有機(jī)肥，獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)更加有益中國(guó)有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展和 環(huán)境的恢復(fù)。


圖1水葫蘆和脫水污泥混合發(fā)酵制備有機(jī)肥的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
主要原材料為水葫蘆、脫水污泥、微生物菌劑、稻糠或花生殼、重金屬鈍
化劑等。根據(jù)工藝流程具體描述加工工藝過(guò)程
通過(guò)對(duì)水葫蘆擠壓脫水和粉碎后，將其和脫水污泥、微生物菌劑、重金屬 鈍化劑、稻糠或花生殼混合進(jìn)行發(fā)酵和陳化(二次發(fā)酵)，發(fā)酵陳化后的腐熟料 配一定量腐殖酸和尿素，將其加工成商品有機(jī)肥。
(1) 水葫蘆脫水
擠壓脫水將含水率從95%降到50%左右。
(2) 水葫蘆粉碎
6由于水葫蘆含水率高，須用專業(yè)的粉碎機(jī)，避免損壞電機(jī)；細(xì)度為3cm左 右，不必太精確。
(3) 計(jì)量配料
水葫盧和脫水污泥、微生物菌劑、重金屬鈍化劑、稻糠或花生殼分別由配 料機(jī)根據(jù)程序按配料比例(配比為水葫蘆脫水污泥微生物菌劑重金屬鈍化 劑稻糠或花生殼=40°/。
40% : 2% : 8% : 10%，水葫蘆及脫水污泥重量均為濕 基計(jì)，脫水污泥來(lái)源于污水處理廠，含水率為75%-80%)進(jìn)行混合，加入微生物 菌劑由北京沃土天地生物科技有限公司生產(chǎn)的有機(jī)物料腐熟劑(微生物肥 (2006)臨字(0503)號(hào))，添加菌種以促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程快速進(jìn)行。各種物料混 合后送到攪拌機(jī)中充分地?cái)嚢杈鶆?，出料由皮帶輸送機(jī)送到各個(gè)發(fā)酵槽中。
(4) 堆肥發(fā)酵和陳化
水葫蘆和污泥等混合物料的堆肥發(fā)酵在發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行，在發(fā)酵槽中安裝曝 氣管，由鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)曝氣管強(qiáng)制通風(fēng)供給氧氣。堆肥周期約為12~15天，堆肥 溫度可以上升至60 70'C。物料經(jīng)一個(gè)周期的堆置后，進(jìn)入陳化(二次發(fā)酵)階 段，周期約15 20天，堆肥溫度下降至30 4(TC,混合物料水分降至15%~35%。 水葫蘆和污泥發(fā)酵后的腐熟料由螺旋出料機(jī)自動(dòng)排出到出料皮帶輸送機(jī)上，經(jīng) 皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)入倉(cāng)庫(kù)，以備加工成品用。堆肥發(fā)酵要求控制的參數(shù)還包括
① 供氧量
供氧量要適當(dāng)， 一般為0.05~0.2m3/m3.min。
② 含水率
混合物料初始堆肥水分在50~60%為宜。
③ 碳氮比
微生物的碳氮比為4 30，碳氮比在10~25時(shí)，有機(jī)物被生物分解速度最快。 碳氮比過(guò)高，易造成堆肥的比值過(guò)高，出現(xiàn)"氮饑餓"，施于土壤后，會(huì)奪取土壤 中的氮素，影響作物生長(zhǎng)。堆肥過(guò)程中混合物料所含的碳氮比應(yīng)為20 30。
④ 碳磷比
堆肥混合物料所含的碳磷比為75~150。
⑤ pH值
pH值是微生物生長(zhǎng)的重要條件，堆肥初期由于酸性細(xì)菌的作用，pH值降 到5.5~6.0，堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物為養(yǎng)料細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖，pH 值上升。堆肥過(guò)程結(jié)束后物料的pH值上升到8.5-9.0。
⑥ 孔隙率
適宜的孔隙率是污泥堆肥的前提條件之一，通?？刂圃诓恍∮?0%。
(5) 重金屬鈍化
從對(duì)交換態(tài)重金屬的鈍化效果來(lái)說(shuō)，草炭、粉煤灰、磷礦粉是3種有效的鈍化劑。在實(shí)際生產(chǎn)及應(yīng)用中，考慮到作為鈍化劑原料的來(lái)源、價(jià)格及處理費(fèi) 用等問(wèn)題，選擇粉煤灰、磷礦粉作為鈍化劑。粉煤灰和磷礦粉的合適的加入比 例是5: 4。鈍化劑在發(fā)酵過(guò)程中可有效降低水葫蘆和污泥等混合物料的重金屬
有效態(tài)的含量，陳化后的腐熟料中重金屬Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 Cr含量都顯著低 于國(guó)家農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)(GB 4284-84、 GB 8173-87)。
(6)成品加工
水葫蘆和污泥發(fā)酵后的腐熟料與腐殖酸、尿素按生產(chǎn)配方(配方比為水葫 蘆和污泥發(fā)酵后的腐熟料腐殖酸尿素=80% : 12.5% : 7.5%)分別經(jīng)計(jì)量給 料送入混合機(jī)，混合均勻的物料經(jīng)粉碎、烘干、冷卻、篩分，過(guò)大的物料破碎 后重新回到混合機(jī)，合格的成品經(jīng)過(guò)計(jì)量包裝入庫(kù)成為商品有機(jī)肥。
權(quán)利要求
1、水葫蘆和脫水污泥混合發(fā)酵制備有機(jī)肥的方法，其特征是通過(guò)對(duì)水葫蘆擠壓脫水和粉碎后，將其和脫水污泥、微生物菌劑、重金屬鈍化劑、稻糠或花生殼混合進(jìn)行發(fā)酵和陳化，發(fā)酵陳化后配一定量腐殖酸和尿素，制成商品有機(jī)肥，步驟為(1)水葫蘆脫水將水葫蘆擠壓脫水，控制含水率從95％降到50％；(2)水葫蘆粉碎控制細(xì)度為3cm；(3)計(jì)量配料重量百分配比為水葫蘆∶脫水污泥∶微生物菌劑∶重金屬鈍化劑∶稻糠或花生殼＝40％∶40％∶2％∶8％∶10％；水葫蘆及脫水污泥重量均為濕基計(jì)，脫水污泥來(lái)源于污水處理廠，含水率為75％-80％；所述微生物菌劑為北京沃土天地生物科技有限公司生產(chǎn)的有機(jī)物料腐熟劑；水葫蘆、脫水污泥、微生物菌劑、重金屬鈍化劑、稻糠或花生殼分別由配料機(jī)程序按配料比例進(jìn)行混合，混合后送到攪拌機(jī)中充分地?cái)嚢杈鶆?，混合物料出料由皮帶輸送機(jī)送到發(fā)酵槽中；(4)堆肥發(fā)酵和陳化混合物料的堆肥發(fā)酵在發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行，在發(fā)酵槽中安裝曝氣管，由鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)曝氣管強(qiáng)制通風(fēng)供給氧氣，堆肥周期為12～15天，堆肥溫度上升至60～70℃；然后，進(jìn)入二次發(fā)酵陳化階段，周期為15～20天，堆肥溫度下降至30～40℃，混合物料水分降至15％～35％；陳化后的腐熟料由螺旋出料機(jī)自動(dòng)排出到出料皮帶輸送機(jī)上，經(jīng)皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)入倉(cāng)庫(kù)，以備加工成品用；堆肥發(fā)酵要求控制的參數(shù)還包括①供氧量供氧量要適當(dāng)，為0.05～0.2m3/m3·min；②含水率混合物料初始堆肥水分在50～60％為宜；③碳氮比堆肥過(guò)程中混合物料所含的碳氮比為20～30；④碳磷比堆肥混合物料所含的碳磷比為75～150；⑤pH值堆肥初期由于酸性細(xì)菌的作用，pH值降到5.5～6.0，堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物為養(yǎng)料細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖，pH值上升；堆肥過(guò)程結(jié)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)重金屬鈍化選擇粉煤灰和磷礦粉作為重金屬鈍化劑；粉煤灰∶磷礦粉的重量比例是54，陳化后的腐熟料中重金屬Cd、Pb、Cu、Zn、Cr含量低于國(guó)家農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)GB 4284-84、GB 8173-87；(6)成品加工重量百分配比為腐熟料∶腐殖酸∶尿素＝80％∶12.5％∶7.5％，將水葫蘆和污泥發(fā)酵陳化后的腐熟料與腐殖酸、尿素按配比分別經(jīng)計(jì)量給料送入混合機(jī)，混合均勻的物料經(jīng)粉碎、烘干、冷卻、篩分，過(guò)大的物料破碎后重新回到混合機(jī)，合格的成品經(jīng)過(guò)計(jì)量包裝入庫(kù)成為商品有機(jī)肥。
全文摘要
水葫蘆和脫水污泥混合發(fā)酵制備有機(jī)肥的方法，屬于水葫蘆、污泥的無(wú)害化處置和資源化利用的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)對(duì)水葫蘆擠壓脫水和粉碎后，將其和脫水污泥、微生物菌劑、重金屬鈍化劑、稻糠或花生殼混合進(jìn)行發(fā)酵和陳化，發(fā)酵陳化后配一定量腐殖酸和尿素，制成商品有機(jī)肥。本發(fā)明方法不僅為水葫蘆吸收水中氮磷治理水體的富營(yíng)養(yǎng)化解除了后續(xù)無(wú)害化處置的難題，避免了水葫蘆及污泥的不當(dāng)處置方法給環(huán)境造成的二次污染，且生產(chǎn)出符合NY525-2002質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的商品有機(jī)肥，獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)更加有益中國(guó)有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展和環(huán)境的恢復(fù)；可實(shí)現(xiàn)氮磷從水體和城市污水中向農(nóng)田的轉(zhuǎn)移和循環(huán)利用，促進(jìn)水體治理，達(dá)到一舉多贏目標(biāo)。
文檔編號(hào)C05G1/00GK101486613SQ200910025088
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者山 孫 申請(qǐng)人:沃邦(江蘇)生態(tài)肥業(yè)有限公司