用污泥先提取沼氣再發酵制作生物有機肥料的制作方法
【專利說明】
[0001](一 )技術領域:本發明涉及有機廢棄物資源化利用和生物發酵工藝的改進技術，是用于農林和水產種養業中的一種用污泥先提取沼氣再發酵制作生物有機肥料。
[0002](二)【背景技術】:目前將城鎮污水處理廠所產生的污泥進行處置，主要采取厭氧消化提取沼氣或好氧發酵生產有機肥這兩種技術。厭氧消化的技術工藝流程是:污泥經過攪拌池調漿后，用泥漿泵送進熱交換器加溫，再送到厭氧消化池，在厭氧微生物作用下將污泥中的有機物降解，釋放出沼氣；沼泥經機械脫水后制成泥餅，進行焚燒或填埋，少量用于林木花卉的底肥。因該技術的主要目標是實現污泥的減量化、穩定化，而污泥在厭氧消化的過程中發酵溫度較低，污泥中的微量重金屬和有毒有害菌體不能有效消除，故農業利用受限制。為了達到污泥處置無害化、資源化利用的目標，大多采取好氧發酵生產有機肥料的技術，其工藝流程是:對污泥先進行機械脫水，再加其它材料和發酵菌種，進行含水率和有機質等指標的調整混合后，送到具有加熱、保溫和強制通風設施的發酵室堆放發酵，其菌種將污泥中的有機物進行降解，產生高溫殺死有毒有害菌體和蒸發水分:再經過粉碎、篩分等工序制作成有機肥料；此技術不能有效利用污泥中的生物能源，發酵過程中會釋放少量臭氣，且煤、電等能源消耗和生產成本較高。
[0003](三)
【發明內容】
:本發明的目的是要解決現有污泥處置和資源化利用技術中，只采用單一的厭氧消化或好氧發酵技術，造成無害化處理不徹底，生物能源利用不充分，能源消耗較高等問題，而提供一種用污泥先提取沼氣再發酵制作生物有機肥料。
[0004]本發明的技術設計思想是:提高對城鎮污泥和其它有機廢棄物的處置技術，保護和改善生態環境，最大限度回收和綜合利用污泥及其它有機廢棄物中的能源和資源，以節能降耗和發展循環經濟作為技術攻關的目標。將厭氧消化和好氧發酵這兩種技術，與坡式重力自動脫水技術結合起來制作有機肥料，從而實現經濟效益和社會效益的雙豐收。
[0005]本發明的具體方案是:用污泥先提取沼氣再發酵制作生物有機肥料。包括采用厭氧消化技術，先提取污泥等有機廢棄物中的生物能源(沼氣)，同時通過厭氧消化過程中的水解作用利于沼泥脫水；再采用自動脫水技術，將沼泥的含水率自動降至70%以下；然后采用好氧發酵技術，經前處理、高溫發酵和后處理等工藝流程，最終將污泥和其它有機廢棄物制作成生物有機肥料。其特征是:所述將城鎮生活污泥、動物糞便與稻谷殼等有機廢棄物按制氣脫水配方混合，在攪拌池中按重量比加水和調理劑，攪拌成含水率約93%的泥漿，用泵抽進熱交換器使泥漿溫度升到約50度，再送入第一級厭氧消化池；經12-16天，提取大部分沼氣；然后將泥漿放到第二級消化池繼續進行厭氧消化反應，提取剩余的沼氣；待厭氧發酵結束后，將二級消化池池底的沼泥抽到坡式重力自動脫水存泥槽中存放。在沼泥的自重力和長時間連續擠壓下，槽底沼泥中1/4以上的水分被自動擠出，擠出的沼水再抽到攪拌池循環使用；對含水約70%左右的沼泥，可按制肥配方再摻入棉子灰、粉煤灰等干粉料，在攪拌機中加入菌種與泥、料攪勻，送入發酵室堆成條垛；經3-5天，堆溫可自動升到55度以上，此時用翻料機每天至少翻動一次；因好氧反應釋放的熱量形成高溫，能有效殺滅沼泥和其它物料中的有毒有害菌體，蒸發水分；經過7-10天的高溫好氧發酵，再陳放5-7天，可將堆料運出，進行烘干、粉碎、篩分，將粉料包裝成為生物有機肥料。
[0006]本發明與單用厭氧消化處置污泥的技術相比，本發明投入消化池的物料不同，對出池沼泥的脫水方式不同，沼泥處置的結果也不同。本發明投入消化池的物料不只是污泥，還包括高有機質廢料和疏松濾水有機廢料，有利于提高產氣率和沼泥脫水:再采用坡式重力自動脫水技術，利用存泥槽內所存污泥的自身重量和高度差，自動將槽底沼泥中的水擠壓出一部分；后者投入消化池的物料只有污泥，產氣量較低，沼泥脫水性能較差；其脫水方式只能采用機械擠壓，增加了能耗。另外，本發明將沼泥作為一種半成品資源，進一步通過高溫好氧發酵來殺滅有毒有害菌體，微量重金屬殘余也因投入了大量其他廢棄物料被中和、鈍化、稀釋，可制成符合國家標準的生物有機肥料；后者因污泥的發酵溫度最高只有35度，難以殺滅有毒有害菌體，重金屬殘余超標也無法解決，無害化不能達標，大多數只能制成泥餅焚燒或填埋，資源化利用不充分。
[0007]本發明與單用高溫好氧發酵將污泥制成有機肥料的技術相比，本發明首先將污泥和其它含水分和有機質較高的廢棄物投入消化池進行厭氧消化，既最大限度提取和利用了生物能源，還盡量減少了在高溫發酵時釋放出有害的硫化氫和氨氣污染空氣:又通過厭氧消化破壞了污泥中水分子的膠體結構，容易使存泥槽內的沼泥自動脫水至70%左右；加入一定的干粉料和菌種就可送入發酵室進行直接發酵；即使在冬季，因沼泥的余溫仍在10度左右，所以，冬季時發酵室也不需要供熱加溫或強制通風供氧，只需比夏季延長2-3天即可進入高溫發酵階段。后者在污泥發酵前，必須進行機械脫水，增加了人工和電能消耗；在冬季因泥溫低，必須在發酵室安裝加熱保溫和強制通風系統，否則菌種無法激活，發酵無法進行；煤、電能耗和供熱設備系統的投資和運行維護成本更高。因此，本發明不但從污泥處置中提取了大量的清潔生物能源，還在生產過程中節省了大量能源、設備和人工維護運行成本。
[0008]對污泥的處置或資源化利用技術中，在厭氧消化方面，有少數采用高溫厭氧消化技術的，其特點是有機質分解較快，產氣率較高，污泥在消化池停留時間較短；但需要對消化池加熱保溫，能耗較高，系統穩定性較差。也有采用中溫一級厭氧消化技術工藝的，其特點是消化速率較慢，要求單一消化池的容量較大，保溫能耗較高。這兩種技術工藝的結果，都只能達到污泥處置的減量化和穩定化，無法實現農業利用。在好氧發酵方面，有少數采用靜態好氧發酵技術的，其特點是節能、簡單，但產量低。還有采用發酵槽(池)式好氧發酵，最典型的技術為陽光大棚發酵槽，其特點是在槽底鋪設通風管和排水道，陽光棚可節能保溫，但一次性投資太大,系統運行的成本較高。
[0009]本發明突出的優點是:將當前應用最廣的污泥處置技術和有機肥料制造技術結合起來，既充分發揮了二者各自的優點，又有效克服了二者明顯的缺點；不但最大限度回收和利用了污泥及其它有機廢棄物中的能源和資源，大大降低了生產過程中的能源消耗，節省了投資和生產成本:又切實消除了污泥等有機廢棄物對環境的污染，化害為利，變廢為寶；實現了對污泥等有機廢棄物處