公布日：2023.12.05
申請日：2023.08.28
分類號：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、微生物菌劑進行預(yù)混合，后于設(shè)定濕度和設(shè)定氧氣含量下進行發(fā)酵，并于發(fā)酵過程中對所述污泥和輔料進行翻拋和對發(fā)酵產(chǎn)生的氣體進行冷凝。本發(fā)明利用微生物細(xì)胞對惡臭物質(zhì)的吸附、吸收，進入微生物細(xì)胞的惡臭成分作為微生物生命活動的能源或養(yǎng)分被分解和利用，微生物降解有機物釋放熱量為發(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、微生物菌劑進行預(yù)混合，后于設(shè)定濕度和設(shè)定氧氣含量下進行發(fā)酵，并于發(fā)酵過程中對所述污泥和輔料進行翻拋和對發(fā)酵產(chǎn)生的氣體進行冷凝。
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)酵的時間為6～8天。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任意一項所述的污泥好氧發(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)包括原料計量器(1)、輔料計量器(2)和混料機(3)，所述原料計量器(1)和所述輔料計量器(2)與所述混料機(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(5)、冷凝器(6)和翻拋機(7)，所述發(fā)酵干化槽(4)的入口與所述混料機(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(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(7)；所述在線監(jiān)測系統(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(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、微生物菌劑進行預(yù)混合，后于設(shè)定濕度和設(shè)定氧氣含量下進行發(fā)酵，并于發(fā)酵過程中對所述污泥和輔料進行翻拋和對發(fā)酵產(chǎn)生的氣體進行冷凝。
本發(fā)明的原理說明：污泥與輔料混合均勻后，進入人為創(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)等有機化合物被微生物分解，會產(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)樗魵猓粣撼舫煞直晃⑸镂�、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。被吸附的有機物經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，即通過微生物胞外酶對不溶性和膠體狀有機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入細(xì)胞體內(nèi)，作為微生物生命活動的能源或養(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。
本申請中，污泥中有機化合物被微生物分解，會產(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)胞對惡臭物質(zhì)的吸附、吸收，進入微生物細(xì)胞的惡臭成分作為微生物生命活動的能源或養(yǎng)分被分解和利用，微生物降解有機物釋放熱量為發(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肥料資源化利用，產(chǎn)物的含水率≤40％、粒徑≤10mm、有機質(zhì)(以干基計)≥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。
進一步，所述輔料為鋸木面和秸稈。
采用上述進一步方案的有益效果是：鋸木面和秸稈可以增強微生物的生長和活性，促進有機物的降解。
進一步，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，適當(dāng)?shù)乃嵝原h(huán)境還促進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)酵有機質(zhì)，產(chǎn)生有益酶和有機酸。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。②抗菌作用：米曲中的有機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。這對于維持發(fā)酵污泥中有益微生物的優(yōu)勢地位、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)補充。這有助于有益微生物的生長和代謝活性，同時提高發(fā)酵污泥產(chǎn)物的營養(yǎng)價值。
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)生有機物質(zhì)和釋放氧氣。這些有機物質(zhì)可以提供能量和營養(yǎng)物質(zhì)，促進有益微生物的生長，并對發(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，對于有機物的降解和分解能力較強。在污泥發(fā)酵中，芽孢桿菌可以分解復(fù)雜的有機物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為簡單的有機物和氣體。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，促進有機物的降解、發(fā)酵活性，提高污泥發(fā)酵效率和質(zhì)量。
進一步，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，同時保證污泥被充分的分解和利用。
進一步，所述設(shè)定濕度為35％～70％rh。
采用上述進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，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廢棄物。適宜的濕度可以促進好氧發(fā)酵過程中的微生物活性和有機物的降解效率，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�。適當(dāng)?shù)臐穸葘囟日{(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。
進一步，所述設(shè)定氧氣含量為5％至15％。
采用上述進一步方案的有益效果是：氧氣是微生物呼吸和代謝活動中必不可少的底物，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。
進一步，所述發(fā)酵的時間為6～8天。
采用上述進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)包括原料計量器、輔料計量器和混料機，所述原料計量器和所述輔料計量器與所述混料機的入口連接；
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、冷凝器和翻拋機，所述發(fā)酵干化槽的入口與所述混料機的出口連接，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，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；
所述在線監(jiān)測系統(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、冷凝器和翻拋機人為的創(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)測系統(tǒng)用于監(jiān)測發(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，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，實現(xiàn)了對污泥好氧發(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)酵進展情況。
（發(fā)明人：彭樂;王磊;曹雅雯;李婧;宋睿雨）
