一种城镇污泥处理综合利用方法与流程

1.本发明涉及环保与废弃物资源转化利用技术领域，尤其涉及一种城镇污泥处理综合利用方法。


背景技术：

2.污泥是城镇污水处理厂在处理城镇生活污水与工业废水过程中所产生的废弃物，其主要组成是多种微生物形成的菌胶团所吸附的有机物与无机物，随着我国城镇化进程的日益加快和对污水处理水质要求的不断提高，作为污水处理厂的副产物——污泥其产量不断增加，同时污泥处理处置技术也面临新的挑战。
3.污泥的处置途径通常有卫生填埋、焚烧处理、土地利用等。近年来，世界各国在污泥处理处置方面的发展趋势是减少卫生填埋、适度发展焚烧处理、大力推进污泥土地利用等。城镇污泥中含有大量的有机质以及丰富的氮、磷等植物性营养元素，是污泥资源化利用的主要因素。但是，污泥的长时间堆置而产生的脏、臭、污水四溢问题，是现有污泥处理方式的通病。
4.因此，亟需提供一种城镇污泥处理综合利用方法，来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种城镇污泥处理综合利用方法。
6.技术方案为：
7.一种城镇污泥处理综合利用方法，其工艺路线包括有以下步骤：
8.1)物料计量及混拌；2)物料进槽及覆膜遮盖；3)系统启动及发酵开展；4)发酵结束后物料出槽；5)陈化堆置；6)成品深加工及销售；7)物料使用。
9.优选的，所述物料计量及混拌项目开展前期，按照每日产生污泥数量、水分等指标，配合当地常规辅料资源合理进行工艺核算，设计覆膜发酵系统数量，以满足处理当日污泥的需要；项目开展期间，依据生产每日产生的污泥数量，核算所需辅料/返料数量，合理安排车辆拉运辅料到场；到场后的辅料或上一次批次腐熟返料，暂存于场地部分区域，并通过铲车进行混料期间的取料及混拌处理；项目实施阶段，物料到场后，及时通过铲车将不同种类物料按比例进行取料并混拌，混拌期间严格注意物料混合均匀程度及混料的颗粒状态，以确保进槽物料能以最佳状态开展发酵。
10.优选的，所述物料进槽及覆膜遮盖阶段，物料经由铲车铲运至发酵槽，并依据发酵槽形式，堆置成弧形堆垛，期间注意发酵料堆置不宜过实，严禁斗铲拍料堆；槽体堆置满后，将开展高分子膜遮盖工作，将整块高分子膜均匀覆盖在槽体上方，并利用膜体拉紧装置，将分子膜四周严密锁紧；锁紧后的分子膜上方，插入温度传感器装置。
11.优选的，系统启动及发酵开展期间分子膜遮盖结束，四周严密锁紧情况下，将启动智能控制系统，在登陆系统基础上，启动系统界面，输入相应参数，启动风机，并按照自动膜式开展；发酵期间，风机将依据物料温度适时调整风机供风间隔时间及供风强度，以确保物
料以最佳状态开展发酵。
12.优选的，发酵结束后物料出槽阶段中酵结束期间，堆体水分已经降低到在45％左右，物料干散、呈现土味，温度已经降低到40度左右；在此期间，通过系统远程手机app可以明显查看系统温度变化及参数变化，到达一定时间，系统将达到结束关停状态，此阶段开展揭膜出料工作；出料期间，将打开薄膜镇压装置，收起高分子膜才，并由铲车将物料转移至场地中暂时堆置；出料结束后，场地工人将清理发酵槽沟，防止曝气管到堵塞，并为下一次进料做准备。
13.优选的，陈化堆置阶段发酵结束后腐熟料，将在场地中适当区域进行暂存；堆置成3米左右的高堆，以便节省场地，并进一步稳定物料品质、降低水分及温度。
14.优选的，充分陈化后产品，经过深加工处理，在作为袋装产品销售或有意愿的三方公司购置，将在市政园林等土地养护单位进行使用，以达到提高土壤肥力作用；发酵后物料，主要成分为稳定态的腐殖质类物质，对土壤具有改良土壤结构、促进团粒结构产生、促进微生物繁殖生长、保水保肥作用，定期使用，可以进一步提升土壤有机质含量，促进土壤向正向品质改良方向进展。
15.本发明一般通过物料回收的形式，及时进行发酵料的转移并在使用区域及时施用，从而实现“原料产生
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物料混拌
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高温发酵/除杂菌/降低环境影响/出槽陈化
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腐熟料施用”良性循环，即解决了污泥的长时间堆置而产生的脏、臭、污水四溢问题，又通过合理工艺方式，污泥不暂存、不污染环境，进而进行高温发酵，降低物料体积、转变产品品质、提高物料价值、并实现变废弃物为有价值营养土的转变，实现绿色生产的目的。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1为本发明的发酵流程示意图。
18.图2为本发明的水分及数量参考对比图。
19.图3为本发明的其他关键理化指标示意图。
20.图4为本发明的水分变化及有机质变化示意图。
21.图5为本发明的发酵过程变化趋势示意图。
22.图6为本发明的发酵末期物料剖面状态图。
23.图7为本发明的发酵状态对比图。
24.图8为本发明的地面改造状态示意图。
25.图9为本发明的发酵堆垛状态示意图。
26.图10为本发明的分解转化流程示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.一种城镇污泥处理综合利用方法，如图1-9所示，其工艺路线如下：
30.1)物料计量及混拌
31.a项目开展前期，按照每日产生污泥数量、水分等指标，配合当地常规辅料资源(种类、数量、水分含量。注：也可利用上批次发酵后腐熟料作为返料，配合利用)，合理进行工艺核算，设计覆膜发酵系统数量，以满足处理当日污泥的需要。
32.注：堆肥发酵期间，一般对于混料有如下指标要求：
33.(1)混料水分：一般在50～70％之间均可，但最佳发酵水分在60～65％区间范围，业主需要按照实际物料水分，结合本地辅料充裕程度及种类，合理选择，并经由专业人员进行配方设计，以达合理物料水分区间
34.(2)物料c/n比：一般在20～40之间，最佳适宜区间在25～30
35.(3)物料松散度：物料紧握成团，松开后跌散，指缝间无明显水滴
36.b项目开展期间，依据生产每日产生的污泥数量，核算所需辅料/返料数量，合理安排车辆拉运辅料到场。到场后的辅料或上一次批次腐熟返料，暂存于场地部分区域，并通过铲车进行混料期间的取料及混拌处理。
37.c污泥等主料，污泥含水量为63％，伴随生产，物料由场地车辆或铲车直接收集，不在装置前堆积，由场地运输车辆运直接送至堆肥生产区域的混拌料工区，物料卸下后直接于辅料或返料进行比例混合，经装置充分混拌，达到堆料进槽前的混料质量要求(原辅料比例、水分含量、物料混拌均匀程度、混料颗粒松散状态等等)。
38.在此阶段中，污泥一经产生，即由场地车辆转运至堆肥混拌工区进行混合搅拌处理，在整个产生到混拌工序连接过程中，污泥场地不暂存，不在两个工区间落地，混拌区及时进行到场污泥混拌，混拌后混料及时转移至发酵槽堆置并覆盖高分子膜，因此在以上环节中，不产生落地污染、将对环境臭气污染及道路污染降至最低。同时不长时间暂存，杜绝因堆置造成的环境臭气影响。
39.d物料混拌。开展堆肥发酵，很关键的是混料的水分控制、物料松散透气性、物料支撑性等指标。因此在设计之处，按照日常污泥水分含量范围，设计了辅料/返料添加种类及比例，以确保混料混合的最佳发酵状态。
40.项目实施阶段，物料到场后，及时通过铲车将不同种类物料按比例进行取料并混拌，混拌期间严格注意物料混合均匀程度及混料的颗粒状态，以确保进槽物料能以最佳状态开展发酵。
41.混料期间，对于生产所送至的污泥板块，及时进行辅料混拌，并将混拌后的混料及时铲运到发酵槽进行堆置发酵。
42.2)物料进槽及覆膜遮盖
43.a物料经由铲车铲运至发酵槽，并依据发酵槽形式，堆置成弧形堆垛，期间注意发酵料堆置不宜过实，严禁斗铲拍料堆。
44.b槽体堆置满后，将开展高分子膜遮盖工作，将整块高分子膜均匀覆盖在槽体上方，并利用膜体拉紧装置，将分子膜四周严密锁紧。锁紧后的分子膜上方，插入温度传感器
等装置。
45.3)系统启动及发酵开展
46.a分子膜遮盖结束，四周严密锁紧情况下，将启动智能控制系统，在登陆系统基础上，启动系统界面，输入相应参数(目前出厂前已经将参数相应调试好，用户使用期间进启动即可)，启动风机，并按照自动膜式开展；
47.b发酵期间，风机将依据物料温度适时调整风机供风间隔时间及供风强度，以确保物料以最佳状态开展发酵
48.c发酵期间，由于物料高速分解转化，期间产生大量水汽、二氧化碳、氨气(发酵前期)、硫化氢及挥发性有机物(发酵前期)，这些物质以气体形式由堆体向外散出，在经过特殊高分子膜材层期间，水汽、co2透膜挥发，而氨气、硫化氢及挥发性气体，由于透膜期间，因膜材孔经限制、膜材内表面水膜层的隔绝及膜内壁水层吸收，进而由膜材返滴回堆体内部。
49.返滴回堆体的氨、硫化氢及挥发性有机物，作为堆体营养物质，进而被堆内微生物再次吸收利用，进而转化为稳定态的腐殖质物质的组成部分。在此过程中，即隔绝了臭气的环境溢出，也保存了堆体的营养物质，确保了发酵结束后的物料营养含量。
50.通过以上物理阻隔、化学吸收、生物转化，使得发酵期间的臭气物质得以很好的吸收利用，最大程度的降低了环境影响，保存了堆料的营养成分，提高了肥料的营养品质。
51.4)发酵结束后物料出槽
52.发酵结束期间，堆体水分已经降低到一定程度(一般在45％左右)，物料干散、呈现土味，温度已经降低到40度左右。
53.在此期间，通过系统远程手机app可以明显查看系统温度变化及参数变化，到达一定时间，系统将达到结束关停状态，此阶段开展揭膜出料工作
54.出料期间，将打开薄膜镇压装置，收起高分子膜才，并由铲车将物料转移至场地中暂时堆置。
55.出料结束后，场地工人将清理发酵槽沟，防止曝气管到堵塞，并为下一次进料做准备
56.5)陈化堆置
57.发酵结束后腐熟料，将在场地中适当区域进行暂存。可堆置成3米左右的高堆，以便节省场地，并进一步稳定物料品质、降低水分及温度。
58.注：经过充分发酵的陈化料，物料味道非常轻，无初始原料的臭味，仅为营养土的土味。物料由于经过高温处理，杂菌已经充分灭杀，长时间堆置仅会在表层由霉层产生，而此霉为肥料发酵末期的产生腐殖质及进一步分解木质素的青霉木霉菌类，对肥料发酵有益，对环境无害。
59.6)成品深加工及销售
60.充分陈化后产品，经过深加工处理(除杂、筛分、粉碎及计量包装)，在作为袋装产品销售或有意愿的三方公司购置(可散装或大包装)，将在市政园林等土地养护单位进行使用，以达到提高土壤肥力作用。注：由于为污泥原料，一般国家将此类原料发酵的物料称之为营养土(成熟市售产品)，在园林绿化中使用。
61.7)物料使用
62.发酵后物料，主要成分为稳定态的腐殖质类物质，对土壤具有改良土壤结构、促进
团粒结构产生、促进微生物繁殖生长、保水保肥作用，定期使用，可以进一步提升土壤有机质含量，促进土壤向正向品质改良方向进展。本项发酵结束后，一般通过物料回收的形式，及时进行发酵料的转移并在使用区域及时施用，从而实现“原料产生
‑‑
物料混拌
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高温发酵/除杂菌/降低环境影响/出槽陈化
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腐熟料施用”良性循环，即解决了污泥的长时间堆置而产生的脏、臭、污水四溢问题，又通过合理工艺方式，污泥不暂存、不污染环境，进而进行高温发酵，降低物料体积、转变产品品质、提高物料价值、并实现变废弃物为有价值营养土的转变，实现绿色生产的目的。
63.实施例2
64.ncs覆膜发酵原理(原理技术内容)
65.ncs智能分子膜好氧堆肥技术是一种将特制功能膜作为有机废弃物好氧发酵处理覆盖物的工艺技术。该技术的核心是一种具有特制微孔的功能膜，其选择透过性功能可以为好氧发酵微生物营造一个良好的的生存环境；通过主动通风使发酵体内形成一个微正压内腔，保证了发酵堆体内部供氧均匀充分，为好氧发酵构建了一个适宜的环境。发酵中产生的水蒸气和二氧化碳能够从功能膜的微孔结构扩散出去，维持了发酵堆体膜内外的气流平衡，保证好氧发酵进行得更加充分彻底。有气味的物质如氨气等溶于膜内层水气并凝聚坠落进堆体后再次被有机物分解，有效地减少了臭气的排放和氨的流失，有助于提高有机肥氨含量，提高堆肥品质。ncs智能分子膜内形成的高温环境使得致病性微生物得到有效杀灭，从而确保了发酵物的无害化水平。
66.ncs智能分子膜由三层复合而成——表层：高品质抗紫外线抗老化聚酯纤维材料；中间层：具有特殊选择透过性的e-ptfe半透膜材料；内层：抗酸碱腐蚀的聚酯纤维材料。e-ptfe膜材为ncs智能分子膜系统的核心，该高分子膜，可以将发酵过程中产生的臭味(nh3/h2s)、voc、粉尘以及病原菌阻隔在膜内继续进行分解，但产生的水蒸气可以被快速渗出，同时外界的液态水(雨水、雪水)无法进入膜内。
67.堆肥发酵过程中，会有氨气、硫化氢气体产生，其中好氧发酵期间，由于充分供气，堆体内主要为好氧通风环境，此时由于通风好氧，处于好氧氧化状态，主要产生氨气，而通气不良的时候，主要产生为硫化氢等臭味气体
68.好氧状态下，产生氨气，此时氨气由堆体挥发后首先进入膜材与堆体间的空间，此空间为高温高湿环境，而大量增发的水汽满布其空间。
69.此空间发生如下过程：
70.1)水汽大量蒸发，在堆体膜材内表面冷凝(膜内外温度差异较大，膜外与环境温度相近，在15～35℃，而在膜内空间，由于高温发酵原因，空气温度在40～50℃之间，膜内外温度差异较大，由于高温使得膜内水汽空气含湿量非常高，而膜外相对低温，使得水汽在透膜期间由于温度降低，空气含湿量降低，使得冷凝的水汽在莫内表面凝结)，在膜材内表面形成附着水层。
71.2)堆体增发的氨气，在接触到膜内表面的水层后，会产生吸收作用。主要原因是：氨气特别易溶于水，在25℃常温下1体积水可以吸收500体积氨气，并且伴随温度升高，吸收能力更大。这种状态下，氨气溶于水中，形成如下电化学反应。形成的铵根与氢氧根及氨水，伴随水滴的回落，从新落回堆体
72.73.3)堆体中的微生物对于铵根进行分解转化，形成稳定化学物质(流程如图9所示)
74.硫化氢在嫌气环境中易积累，对植物和微生物会发生毒害。但在通气良好的条件下，硫化氢在硫细菌的作用下氧化成硫酸，并和堆肥中的盐基作用形成硫酸盐，不仅消除了硫化氢的毒害，并成为植物能吸收的硫素养料。在通气不良的情况下，发生反硫化作用，使硫酸转变为h2s散失，并对植物产生毒害。堆肥发酵过程中，可以通过定时翻倒措施改善堆肥的通气性，就能消除反硫化作用。
75.堆体中硫元素厌氧条件下，硫元素转化为硫化氢，并挥发，挥发出的硫化氢在溶于膜下水层后，形成氢硫酸h2s＝h
+
+s
2-76.氢硫酸在返滴会堆体后，再经过硫细菌分解转化后，形成硫酸物质，并进一步被转化利用。
77.尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

技术特征：
1.一种城镇污泥处理综合利用方法，其特征在于，其工艺路线包括有以下步骤：1)物料计量及混拌；2)物料进槽及覆膜遮盖；3)系统启动及发酵开展；4)发酵结束后物料出槽；5)陈化堆置；6)成品深加工及销售；7)物料使用。2.如权利要求1所述的城镇污泥处理综合利用方法，其特征在于，所述物料计量及混拌项目开展前期，按照每日产生污泥数量、水分等指标，配合当地常规辅料资源合理进行工艺核算，设计覆膜发酵系统数量，以满足处理当日污泥的需要；项目开展期间，依据生产每日产生的污泥数量，核算所需辅料/返料数量，合理安排车辆拉运辅料到场；到场后的辅料或上一次批次腐熟返料，暂存于场地部分区域，并通过铲车进行混料期间的取料及混拌处理；项目实施阶段，物料到场后，及时通过铲车将不同种类物料按比例进行取料并混拌，混拌期间严格注意物料混合均匀程度及混料的颗粒状态，以确保进槽物料能以最佳状态开展发酵。3.如权利要求1所述的城镇污泥处理综合利用方法，其特征在于，所述物料进槽及覆膜遮盖阶段，物料经由铲车铲运至发酵槽，并依据发酵槽形式，堆置成弧形堆垛，期间注意发酵料堆置不宜过实，严禁斗铲拍料堆；槽体堆置满后，将开展高分子膜遮盖工作，将整块高分子膜均匀覆盖在槽体上方，并利用膜体拉紧装置，将分子膜四周严密锁紧；锁紧后的分子膜上方，插入温度传感器装置。4.如权利要求1所述的城镇污泥处理综合利用方法，其特征是，系统启动及发酵开展期间分子膜遮盖结束，四周严密锁紧情况下，将启动智能控制系统，在登陆系统基础上，启动系统界面，输入相应参数，启动风机，并按照自动膜式开展；发酵期间，风机将依据物料温度适时调整风机供风间隔时间及供风强度，以确保物料以最佳状态开展发酵。5.如权利要求1所述的城镇污泥处理综合利用方法，其特征是，陈化堆置阶段发酵结束后腐熟料，将在场地中适当区域进行暂存；堆置成3米左右的高堆，以便节省场地，并进一步稳定物料品质、降低水分及温度。6.如权利要求1所述的城镇污泥处理综合利用方法，其特征是，充分陈化后产品，经过深加工处理，在作为袋装产品销售或有意愿的三方公司购置，将在市政园林等土地养护单位进行使用，以达到提高土壤肥力作用；发酵后物料，主要成分为稳定态的腐殖质类物质，对土壤具有改良土壤结构、促进团粒结构产生、促进微生物繁殖生长、保水保肥作用，定期使用，可以进一步提升土壤有机质含量，促进土壤向正向品质改良方向进展。

技术总结
本发明涉及环保与废弃物资源转化利用技术领域，尤其涉及一种城镇污泥处理综合利用方法，其工艺路线为：1)物料计量及混拌；2)物料进槽及覆膜遮盖；3)系统启动及发酵开展；4)发酵结束后物料出槽；5)陈化堆置；6)成品深加工及销售；7)物料使用。本发明通过物料回收的形式，进行发酵料的转移并在使用区域及时施用，实现“原料产生-物料混拌-高温发酵/除杂菌/降低环境影响/出槽陈化-腐熟料施用”良性循环，即解决了污泥的长时间堆置而产生的脏、臭、污水四溢问题，通过合理工艺方式，污泥不暂存、不污染环境，进而高温发酵，降低物料体积、转变产品品质、提高物料价值、并实现变废弃物为有价值营养土的转变，实现绿色生产的目的。实现绿色生产的目的。


技术研发人员：刘赛 宋威 张雪利 马忠武 田环宇 万斌 孙冬 李寒露 丁俊 赵礼涛 夏禹
受保护的技术使用者：中信清水入江（武汉）投资建设有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/13