公布日：2023.12.05
申請(qǐng)日：2023.08.28
分類號(hào)：C02F11/02(2006.01)I;B01D53/00(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種污泥好氧發(fā)酵干化處理方法及其配套裝置，該污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，包括：將污泥與輔料、微生物菌劑進(jìn)行預(yù)混合，后于設(shè)定濕度和設(shè)定氧氣含量下進(jìn)行發(fā)酵，并于發(fā)酵過程中對(duì)所述污泥和輔料進(jìn)行翻拋和對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生的氣體進(jìn)行冷凝。本發(fā)明利用微生物細(xì)胞對(duì)惡臭物質(zhì)的吸附、吸收，進(jìn)入微生物細(xì)胞的惡臭成分作為微生物生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分被分解和利用，微生物降解有機(jī)物釋放熱量為發(fā)酵提供熱量，從而使污染物最終降解為水和二氧化碳，該過程無外加熱源、無臭氣、廢水，從而在根本上杜絕了二次污染的發(fā)生。本發(fā)明的方法處理之后的產(chǎn)物可作為土壤改良劑或有機(jī)肥料資源化利用。
權(quán)利要求書
1.一種污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，包括：將污泥與輔料、微生物菌劑進(jìn)行預(yù)混合，后于設(shè)定濕度和設(shè)定氧氣含量下進(jìn)行發(fā)酵，并于發(fā)酵過程中對(duì)所述污泥和輔料進(jìn)行翻拋和對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生的氣體進(jìn)行冷凝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，所述輔料為鋸木面和秸稈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，所述微生物菌劑包括乳酸菌、米曲、光合菌和芽孢桿菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，所述乳酸菌、米曲、光合菌和芽孢桿菌的質(zhì)量比為5:8:10:77。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，所述污泥與所述輔料和所述的微生物菌劑的質(zhì)量比為900～1100：1：0.6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，所述設(shè)定濕度為35％～70％rh。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，所述設(shè)定氧氣含量為5％至15％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，其特征在于，所述發(fā)酵的時(shí)間為6～8天。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理方法的配套裝置，其特征在于，包括預(yù)混合系統(tǒng)、發(fā)酵干化系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)智控系統(tǒng)；所述預(yù)混合系統(tǒng)包括原料計(jì)量器(1)、輔料計(jì)量器(2)和混料機(jī)(3)，所述原料計(jì)量器(1)和所述輔料計(jì)量器(2)與所述混料機(jī)(3)的入口連接；所述發(fā)酵干化系統(tǒng)包括半開放式發(fā)酵干化槽(4)、引風(fēng)機(jī)(5)、冷凝器(6)和翻拋機(jī)(7)，所述發(fā)酵干化槽(4)的入口與所述混料機(jī)(3)的出口連接，所述發(fā)酵干化槽(4)底部設(shè)置有曝氣裝置(8)，所述發(fā)酵干化槽(4)頂部設(shè)置有引風(fēng)機(jī)(5)，所述發(fā)酵干化槽(4)上部設(shè)置有冷凝器(6)，所述發(fā)酵干化槽(4)內(nèi)設(shè)置有翻拋機(jī)(7)；所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置于所述發(fā)酵干化槽(4)上的溫度傳感器、濕度傳感器和氧氣傳感器；所述物聯(lián)網(wǎng)智控系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)主控柜、傳感器采集柜和就地控制柜，所述傳感器采集柜與所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和所述物聯(lián)網(wǎng)主控柜通信連接，所述就地控制柜與所述物聯(lián)網(wǎng)主控柜、所述冷凝器(6)、所述曝氣裝置(8)和所述引風(fēng)機(jī)(5)通信連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污泥好氧發(fā)酵干化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述半開放式的發(fā)酵干化槽(4)包括槽體和設(shè)置于槽體上方的大棚(9)，所述大棚(9)兩端開口。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種污泥好氧發(fā)酵干化處理方法及其配套裝置。本發(fā)明通過控制發(fā)酵的環(huán)境參數(shù)，創(chuàng)造有利于微生物生長繁殖的環(huán)境，利用微生物細(xì)胞將惡臭成分分解利用，從而去除。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種污泥好氧發(fā)酵干化處理方法，包括：
將污泥與輔料、微生物菌劑進(jìn)行預(yù)混合，后于設(shè)定濕度和設(shè)定氧氣含量下進(jìn)行發(fā)酵，并于發(fā)酵過程中對(duì)所述污泥和輔料進(jìn)行翻拋和對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生的氣體進(jìn)行冷凝。
本發(fā)明的原理說明：污泥與輔料混合均勻后，進(jìn)入人為創(chuàng)造的利于微生物生長繁殖的環(huán)境中，其中污泥中的營養(yǎng)性物質(zhì)：碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)化合物被微生物分解，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，一部分用于合成高能物質(zhì)(ATP三磷酸腺苷或GTP鳥苷三憐酸)把熱量儲(chǔ)存起來，其余部分則以熱量的形式散發(fā)出來，污泥干化所用的熱量則為這部分散發(fā)出來的剩余熱量，熱量蒸發(fā)水分并將水分轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵�；惡臭成分被微生物吸附、吸收，惡臭成分從水中轉(zhuǎn)移至微生物體內(nèi)。作為吸收劑的水被再生復(fù)原，繼而再用以溶解新的廢氣成分。被吸附的有機(jī)物經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，即通過微生物胞外酶對(duì)不溶性和膠體狀有機(jī)物的溶解作用后相繼地被微生物攝入體內(nèi)，如蛋白質(zhì)等大分子有機(jī)物在微生物細(xì)胞外酶(水解酶)的作用下，被水解為小分子后再進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，作為微生物生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分被分解和利用，從而使污染物得以去除，烴類和其他有機(jī)物成分被氧化分解為CO2和H2O，含硫還原性成分被氧化為S、SO42-，含氮成分被氧化分解成NH4+、NO2-和NO3-等。最終，污泥發(fā)酵干化過程中產(chǎn)生的水和二氧化碳可直接排放，處理后的污泥可資源化利用。
本申請(qǐng)中，污泥中有機(jī)化合物被微生物分解，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量散發(fā)出來，從而使發(fā)酵槽內(nèi)溫度可達(dá)到65-85℃這個(gè)溫度區(qū)間，峰值溫度最高可達(dá)85℃。在此溫度區(qū)間內(nèi)能夠殺滅蟲卵、雜草種子，沙門氏傷寒菌46℃以上不生長，55～60℃在30分鐘內(nèi)死亡；沙門氏菌屬56℃1小時(shí)內(nèi)死亡；60℃在15～20分鐘內(nèi)死亡；結(jié)核分枝桿菌66℃在15～20分鐘內(nèi)死亡。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用微生物細(xì)胞對(duì)惡臭物質(zhì)的吸附、吸收，進(jìn)入微生物細(xì)胞的惡臭成分作為微生物生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分被分解和利用，微生物降解有機(jī)物釋放熱量為發(fā)酵提供熱量，從而使污染物最終降解為水和二氧化碳，該過程無外加熱源、無臭氣、廢水，從而在根本上杜絕了二次污染的發(fā)生。本發(fā)明的方法處理之后的產(chǎn)物可作為土壤改良劑或有機(jī)肥料資源化利用，產(chǎn)物的含水率≤40％、粒徑≤10mm、有機(jī)質(zhì)(以干基計(jì))≥35％。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
進(jìn)一步，所述輔料為鋸木面和秸稈。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：鋸木面和秸稈可以增強(qiáng)微生物的生長和活性，促進(jìn)有機(jī)物的降解。
進(jìn)一步，所述微生物菌劑為包括乳酸菌、米曲、光合菌和芽孢桿菌。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：
乳酸菌：在污泥發(fā)酵中的主要作用是產(chǎn)酸和調(diào)節(jié)酸堿平衡。乳酸菌通過發(fā)酵過程產(chǎn)生乳酸，降低發(fā)酵環(huán)境的pH值，從而抑制有害菌的生長。同時(shí)，適當(dāng)?shù)乃嵝原h(huán)境還促進(jìn)有益菌的繁殖和活性，提高發(fā)酵過程的效率和穩(wěn)定性。
米曲：①改善穩(wěn)定性：米曲中的紅酵母菌能夠發(fā)酵有機(jī)質(zhì)，產(chǎn)生有益酶和有機(jī)酸。這些物質(zhì)可以改善發(fā)酵污泥的穩(wěn)定性，抑制有害菌的生長，減少異味和腐敗的風(fēng)險(xiǎn)。②抗菌作用：米曲中的有機(jī)酸和其他化合物具有一定的抗菌作用，可以抑制有害菌的繁殖，并有助于控制發(fā)酵污泥的微生物組成。這對(duì)于維持發(fā)酵污泥中有益微生物的優(yōu)勢(shì)地位、提高發(fā)酵效果至關(guān)重要。③豐富營養(yǎng)：米曲富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，可以提供發(fā)酵污泥所需的營養(yǎng)補(bǔ)充。這有助于有益微生物的生長和代謝活性，同時(shí)提高發(fā)酵污泥產(chǎn)物的營養(yǎng)價(jià)值。
光合菌：在污泥發(fā)酵過程中，光合菌通過光合作用利用光能和二氧化碳，產(chǎn)生有機(jī)物質(zhì)和釋放氧氣。這些有機(jī)物質(zhì)可以提供能量和營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)有益微生物的生長，并對(duì)發(fā)酵過程的產(chǎn)物質(zhì)量和穩(wěn)定性起到積極作用。
芽孢桿菌：是一種耐受極端環(huán)境條件的細(xì)菌，對(duì)于有機(jī)物的降解和分解能力較強(qiáng)。在污泥發(fā)酵中，芽孢桿菌可以分解復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為簡單的有機(jī)物和氣體。這有助于提高發(fā)酵過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)物質(zhì)量，并減少有機(jī)物的殘留量。
上述微生物菌劑可形成穩(wěn)定高效相互協(xié)同、互不抵抗具有適應(yīng)高中低溫度層次且數(shù)量龐大的生物菌群，除臭、殺菌改善發(fā)酵環(huán)境，促進(jìn)有機(jī)物的降解、發(fā)酵活性，提高污泥發(fā)酵效率和質(zhì)量。
進(jìn)一步，所述乳酸菌、米曲、光合菌和芽孢桿菌的質(zhì)量比為5:8:10:77。
進(jìn)一步，所述污泥與所述輔料和所述的微生物菌劑的質(zhì)量比為900～1100：1：0.6。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過控制污泥與輔料的用量，從而可保證微生物的生長，同時(shí)保證污泥被充分的分解和利用。
進(jìn)一步，所述設(shè)定濕度為35％～70％rh。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：合適的濕度可以提供足夠的水分，同時(shí)保持堆料的透氣性，水分可以使微生物細(xì)胞處于適宜狀態(tài)，維持細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，水分可以提供必要的媒介和條件，使微生物能夠有效接觸和分解有機(jī)廢棄物。適宜的濕度可以促進(jìn)好氧發(fā)酵過程中的微生物活性和有機(jī)物的降解效率，適宜的濕度可以防止污泥過早失去水分，維持適當(dāng)?shù)奈⑸锘顒?dòng)。適當(dāng)?shù)臐穸葘?duì)溫度調(diào)節(jié)有影響，濕度的加入可以幫助吸收和散發(fā)熱量，從而調(diào)節(jié)堆料的溫度，保持合適的濕度有助于避免溫度過高或過低對(duì)發(fā)酵過程的不利影響。過度干燥的條件可能導(dǎo)致微生物的休眠或死亡，從而降低發(fā)酵的效率和質(zhì)量。過度濕潤會(huì)導(dǎo)致通氣不良，阻礙氧氣的供應(yīng)，從而抑制微生物的生長和代謝。
進(jìn)一步，所述設(shè)定氧氣含量為5％至15％。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：氧氣是微生物呼吸和代謝活動(dòng)中必不可少的底物，用于提供能量和碳源。在好氧條件下，污泥中的微生物主要通過氧化降解有機(jī)物，產(chǎn)生能量并完成生長繁殖。適量的氧氣供應(yīng)可以促進(jìn)好氧發(fā)酵過程中的微生物活性和生物降解效率，氧氣作為電子受體參與微生物代謝途徑，幫助微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和其他代謝產(chǎn)物。該氧氣含量可提供較高的氧化電位，抑制厭氧微生物的生長和代謝，可以有效預(yù)防厭氧條件下產(chǎn)生的有害物質(zhì)，如硫化氫和甲烷等，有助于維持發(fā)酵過程的穩(wěn)定性和污泥的質(zhì)量。適當(dāng)?shù)难鯕夤⿷?yīng)可以減少發(fā)酵過程中產(chǎn)生的異味和臭氣，氧氣參與了許多有機(jī)物的氧化過程，有助于降解產(chǎn)生異味物質(zhì)的濃度，提高環(huán)境友好性。
進(jìn)一步，所述發(fā)酵的時(shí)間為6～8天。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：本發(fā)明可以快速高效干化污泥，相較于以往的方式處理效率顯著提高。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的之二提供一種污泥好氧發(fā)酵干化處理方法的配套裝置。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種污泥好氧發(fā)酵干化處理方法的配套裝置，包括預(yù)混合系統(tǒng)、發(fā)酵干化系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)智控系統(tǒng)；
所述預(yù)混合系統(tǒng)包括原料計(jì)量器、輔料計(jì)量器和混料機(jī)，所述原料計(jì)量器和所述輔料計(jì)量器與所述混料機(jī)的入口連接；
所述發(fā)酵干化系統(tǒng)包括半開放式發(fā)酵干化槽、引風(fēng)機(jī)、冷凝器和翻拋機(jī)，所述發(fā)酵干化槽的入口與所述混料機(jī)的出口連接，所述發(fā)酵干化槽底部設(shè)置有曝氣裝置，所述發(fā)酵干化槽頂部設(shè)置有引風(fēng)機(jī)，所述發(fā)酵干化槽上部設(shè)置有冷凝器，所述發(fā)酵干化槽內(nèi)設(shè)置有翻拋機(jī)；
所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置于所述發(fā)酵干化槽上的溫度傳感器、濕度傳感器和氧氣傳感器；
所述物聯(lián)網(wǎng)智控系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)主控柜、傳感器采集柜和就地控制柜，所述傳感器采集柜與所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和所述物聯(lián)網(wǎng)主控柜通信連接，所述就地控制柜與所述物聯(lián)網(wǎng)主控柜、所述冷凝器、所述曝氣裝置和所述引風(fēng)機(jī)通信連接。
采用上述方案的有益效果是：預(yù)混合系統(tǒng)主要是使原料與輔料進(jìn)行充分的混合，使其達(dá)到生物活性的標(biāo)準(zhǔn)，從而利于發(fā)酵干化。發(fā)酵干化系統(tǒng)通過發(fā)酵干化槽、引風(fēng)機(jī)、冷凝器和翻拋機(jī)人為的創(chuàng)造適合微生物生長繁育的環(huán)境，混合料在槽內(nèi)高溫快速發(fā)酵，以此達(dá)到生物降解與轉(zhuǎn)化的目的。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)發(fā)酵干化槽內(nèi)的溫度、濕度、氧氣含量，并將數(shù)據(jù)通過傳感器采集柜反饋至物聯(lián)網(wǎng)主控柜，物聯(lián)網(wǎng)主控柜再通過就地控制柜調(diào)控冷凝器、曝氣裝置和引風(fēng)機(jī)，從而將發(fā)酵干化槽內(nèi)的溫度、濕度、氧氣含量調(diào)控至目標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)污泥好氧發(fā)酵干化處理系統(tǒng)中各種設(shè)備的數(shù)據(jù)的傳輸與精確控制。
進(jìn)一步，所述半開放式的發(fā)酵干化槽包括槽體和設(shè)置于槽體上方的大棚，所述大棚兩端開口。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：采用半開放式結(jié)構(gòu)可便于觀察發(fā)酵進(jìn)展情況。
（發(fā)明人：彭樂;王磊;曹雅雯;李婧;宋睿雨）
