一种封闭式污泥好氧堆肥装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种好氧堆肥装置及其使用方法。

背景技术：

我国普遍存在“重水轻泥”的问题，随着城市污水处理率的提高，污泥产量也急剧增加。污泥是指城市污水处理厂经浓缩脱水后排出的泥块或泥饼，一般含水率在80％左右，且含有丰富的有机物及N、P、K等营养元素，还含有重金属及病原菌等有害物质，如果处置不当，不仅容易造成环境污染，也会对资源造成浪费。因此，污泥必须给予合理的最终处置。常规的污泥处置方式如填埋、焚烧、农用、等已经不能满足日益严格的生态环境建设标准，生产建筑材料、有机复合肥、生态水泥、制作陶粒等资源化利用取得了一定的成果。

污泥堆肥化处理是在微生物的作用下，把有机废物转化成类腐殖质的过程，可以有效地实现污泥的稳定化、无害化和资源化。由于污泥的碳氮比较低，微生物降解污泥中有机碳物质时，氮素过剩，造成大量氮素以氨气的形式挥发，造成大量氮素损失，同时造成堆肥厂区的空气污染。目前，大部分的污泥堆肥采用开放式堆肥方式，堆体在微生物的作用下快速升温，水分大量蒸发，同时氨气也随之挥发，造成空气污染；密闭式堆肥方式常采用堆肥装置，如筒仓式、滚筒式反应器，可避免堆肥过程中的臭气散发，但此类反应器往往伴有水分降低较慢，堆肥周期延长等问题。

因此，目前急需开发一种新的好氧堆肥装置，既能解决臭气问题、减少氨气挥发，又能快速的降低物料含水率、缩短堆肥周期，同时价格低廉，可回收再利用、降低运行成本。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有污泥好氧堆肥过程中的臭气问题严重、氮素损失较大和肥效较低的问题，而提供一种封闭式污泥好氧堆肥装置及其使用方法。

一种封闭式污泥好氧堆肥装置，它由曝气泵、布气管、布气板、堆体、集水槽、顶板斜面、排气管、集水槽排水管、氨气吸收罐排气管、氨气吸收罐、氨气吸收罐放空管和壳体组成；

所述壳体的高度为2.5m～3.5m，在壳体顶部设置顶板斜面，且顶板斜面的斜面坡度为1:(2～3)；

在封闭式污泥好氧堆肥装置内设置布气板，且布气板距离壳体底部的高度为0.4m～0.6m；

所述堆体堆放在布气板上；

在封闭式污泥好氧堆肥装置内设置集水槽，且集水槽上沿距离壳体底部的高度为2.5m，集水槽的宽度为5cm，高度为15cm～20cm；

将布气管设置在布气板与壳体底部之间，所述曝气泵设置在壳体外，且布气管与曝气泵连通；

所述氨气吸收罐设置在壳体外侧，在氨气吸收罐的下部氨气吸收罐放空管，在氨气吸收罐的顶部设置氨气吸收罐排气管，且保证氨气吸收罐排气管的底部处于氨气吸收罐内液面以上；所述集水槽与氨气吸收罐通过集水槽排水管连通，且集水槽排水管的底部延伸至氨气吸收罐内液面以下；在顶板斜面的高端顶部设置排气管，且排气管另一端延伸至氨气吸收罐内液面以下。

一种封闭式污泥好氧堆肥装置的使用方法，具体是按以下步骤完成的：

一、将氨气吸收液放入氨气吸收罐中，且保证氨气吸收罐排气管的底部处于氨气吸收液以上；集水槽排水管的底部延伸至氨气吸收液以下；排气管一端延伸至氨气吸收液以下；

二、将污泥I与菌糠I混合，再加入调理剂I，混匀后得到混合物料I，将混合物料I作为堆体，并堆放在布气板上，堆体高度为1.5m～2.5m，启动曝气泵，利用曝气泵进行通风，在曝气通风有氧条件下堆肥发酵处理12d～20d，得到回流熟料；

步骤二中所述的污泥I与菌糠I的质量比为1:(0.07～0.15)；

步骤二中所述的污泥I与调理剂I的质量比为1:(0.1～0.2)；

三、先将污泥II与菌糠II混合，再依次加入调理剂II和回流熟料，混匀后得到待发酵物料，将待发酵物料作为堆体，并堆放在布气板上，堆体高度为1.5m～2.5m，启动曝气泵，利用曝气泵进行通风，在曝气通风有氧条件下堆肥发酵处理12d～20d，得到发酵熟料；

步骤三中所述的污泥II与菌糠II的质量比为1:(0.05～0.1)；

步骤三中所述的污泥II与调理剂II的质量比为1:(0.1～0.15)；

步骤三中所述的污泥II与回流熟料的质量比为1:(0.2～0.4)。

本发明优点：堆肥前污泥含水率一般在60～83％之间，采用该装置进行好氧发酵15天后，污泥含水率可降低至40％以下。本发明方法充分考虑污泥堆肥过程中的氨气挥发问题，结合水蒸汽凝结成水的物理作用，合理设置装置形状和尺寸，实现降低物料水分同时回收氮素的目的。使用该装置进行污泥好氧堆肥，可回收700～1000mgN/kg湿污泥。

附图说明

图1是具体实施方式一所述的封闭式污泥好氧堆肥装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1，本实施方式是一种封闭式污泥好氧堆肥装置，它由曝气泵1、布气管2、布气板3、堆体4、集水槽5、顶板斜面6、排气管7、集水槽排水管8、氨气吸收罐排气管9、氨气吸收罐10、氨气吸收罐放空管11和壳体12组成；

所述壳体12的高度为2.5m～3.5m，在壳体12顶部设置顶板斜面6，且顶板斜面6的斜面坡度为1:(2～3)；

在封闭式污泥好氧堆肥装置内设置布气板3，且布气板3距离壳体12底部的高度为0.4m～0.6m；

所述堆体4堆放在布气板3上；

在封闭式污泥好氧堆肥装置内设置集水槽5，且集水槽5上沿距离壳体12底部的高度为2.5m，集水槽5的宽度为5cm，高度为15cm～20cm；

将布气管2设置在布气板3与壳体12底部之间，所述曝气泵1设置在壳体12外，且布气管2与曝气泵1连通；

所述氨气吸收罐10设置在壳体12外侧，在氨气吸收罐10的下部氨气吸收罐放空管11，在氨气吸收罐10的顶部设置氨气吸收罐排气管9，且保证氨气吸收罐排气管9的底部处于氨气吸收罐10内液面以上；所述集水槽5与氨气吸收罐10通过集水槽排水管8连通，且集水槽排水管8的底部延伸至氨气吸收罐10内液面以下；在顶板斜面6的高端顶部设置排气管7，且排气管7另一端延伸至氨气吸收罐10内液面以下。

图1是具体实施方式一所述的封闭式污泥好氧堆肥装置的结构示意图，图中1表示曝气泵，图中2表示布气管，图中3表示布气板，图中4表示堆体，图中5表示集水槽，图中6表示顶板斜面，图中7表示排气管，图中8表示集水槽排水管，图中9表示氨气吸收罐排气管，图中10表示氨气吸收罐，图中11表示氨气吸收罐放空管，图中12表示壳体。

污泥含有大量的有机质，适合堆肥处理，但污泥碳氮比较低，因此在污泥堆肥过程中，由于氮素相对过剩，容易造成氮素以氨气的形式大量挥发，造成氮素损失，同时造成污泥堆肥厂周围的大气环境污染。本实施方式采用封闭式污泥好氧堆肥装置，在装置顶部设置斜面，污泥堆肥过程中产生大量热量，堆体升温，水分大量蒸发，氨气随之大量挥发，水蒸气在斜面上凝结，氨气溶于水，可通过设置环形水槽回收凝结水，从而降低物料含水率、回收氮素。同时将污泥堆肥的出气引入氨气吸收液中，吸收堆肥过程中挥发的氨气，达到回收氮素的目的。污泥好氧堆肥15天可回收700～1000mgN/kg湿污泥。

本实施方式所述封闭式污泥好氧堆肥装置长方形布置，且须密封。

本实施方式所述封闭式污泥好氧堆肥装置顶部设置为顶板斜面6，污泥堆肥过程中物料的好氧发酵所产生的水蒸气会在装置内壁或顶板斜面6上凝结成水，氨气溶于水使得凝结水中的氨氮含量较高，水滴在重力作用下可收集于内壁上的集水槽5中，从而实现氮素的回收。

本实施方式所述封闭式污泥好氧堆肥装置顶部设置排气管7，排气管7为软管，通装置外部氨气吸收液中，实现氨气的全部吸收，回收该吸收液中的氨可实现氮素的回收。

具体实施方式二：结合图1，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的布气板3为多孔布气板。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1，本实施方式与具体实施方式二不同点是：所述多孔布气板的孔径为8mm。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1，本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的壳体12、集水槽5和氨气吸收罐10利用不锈钢、有机玻璃、聚丙烯塑料或聚四氟乙烯塑料制备而成。其他与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式是一种封闭式污泥好氧堆肥装置的使用方法，具体是按以下步骤完成的：

一、将氨气吸收液放入氨气吸收罐10中，且保证氨气吸收罐排气管9的底部处于氨气吸收液以上；集水槽排水管8的底部延伸至氨气吸收液以下；排气管7一端延伸至氨气吸收液以下；

二、将污泥I与菌糠I混合，再加入调理剂I，混匀后得到混合物料I，将混合物料I作为堆体4，并堆放在布气板3上，堆体4高度为1.5m～2.5m，启动曝气泵1，利用曝气泵1进行通风，在曝气通风有氧条件下堆肥发酵处理12d～20d，得到回流熟料；

步骤二中所述的污泥I与菌糠I的质量比为1:(0.07～0.15)；

步骤二中所述的污泥I与调理剂I的质量比为1:(0.1～0.2)；

三、先将污泥II与菌糠II混合，再依次加入调理剂II和回流熟料，混匀后得到待发酵物料，将待发酵物料作为堆体4，并堆放在布气板3上，堆体4高度为1.5m～2.5m，启动曝气泵1，利用曝气泵1进行通风，在曝气通风有氧条件下堆肥发酵处理12d～20d，得到发酵熟料；

步骤三中所述的污泥II与菌糠II的质量比为1:(0.05～0.1)；

步骤三中所述的污泥II与调理剂II的质量比为1:(0.1～0.15)；

步骤三中所述的污泥II与回流熟料的质量比为1:(0.2～0.4)。

本实施方式所述封闭式污泥好氧堆肥装置长方形布置，且须密封。

本实施方式所述封闭式污泥好氧堆肥装置顶部设置为顶板斜面6，污泥堆肥过程中物料的好氧发酵所产生的水蒸气会在装置内壁或顶板斜面6上凝结成水，氨气溶于水使得凝结水中的氨氮含量较高，水滴在重力作用下可收集于内壁上的集水槽5中，从而实现氮素的回收。

本实施方式所述封闭式污泥好氧堆肥装置顶部设置排气管7，排气管7为软管，通装置外部氨气吸收液中，实现氨气的全部吸收，回收该吸收液中的氨可实现氮素的回收。

具体实施方式六：结合图1，本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤一中所述的氨气吸收液为0.5mol/L的硼酸溶液。其他与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1，本实施方式与具体实施方式五或六之一不同点是：步骤二中所述菌糠I的碳氮比为(62～66):1，总有机碳含量为20mg/g～24mg/g干物质，且菌糠I的平均粒度为50～80目。其他与具体实施方式五或六相同。

采用市场销售的菌糠作为原料，市场销售的菌糠为圆柱状塑料袋包装，直径为15cm，长为15cm～22cm，使用先对市场销售的菌糠进行粉碎，即得到平均粒度为50～80目的菌糠I。

具体实施方式八：结合图1，本实施方式与具体实施方式五至七之一不同点是：步骤二中所述污泥I的含水率为60％～83％，有机质含量45％～60％。其他与具体实施方式五至七相同。

具体实施方式九：结合图1，本实施方式与具体实施方式五至八之一不同点是：步骤二中所述的调理剂I选自玉米秸秆、稻壳和稻草。其他与具体实施方式五至八相同。

本实施方式所述的调理剂I为稻壳、秸秆等材料，吸水性较强、价格低廉，易收集运输储藏，主要作用是调节堆体结构、降低含水率。

具体实施方式十：结合图1，本实施方式与具体实施方式五至九之一不同点是：步骤三中所述菌糠II的碳氮比为(62～66):1，总有机碳含量为20mg/g～24mg/g干物质；且菌糠II的平均粒度为50～80目。其他与具体实施方式五至九相同。

采用市场销售的菌糠作为原料，市场销售的菌糠为圆柱状塑料袋包装，直径为15cm，长为15cm～22cm，使用先对市场销售的菌糠进行粉碎，即得到平均粒度为50～80目的菌糠II。

具体实施方式十一：结合图1，本实施方式与具体实施方式五至十之一不同点是：步骤三中所述污泥II的含水率为60％～83％，有机质含量45％～60％。其他与具体实施方式五至十相同。

具体实施方式十二：结合图1，本实施方式与具体实施方式五至十一之一不同点是：步骤三中所述的调理剂II选自玉米秸秆、稻壳和稻草。其他与具体实施方式五至十一相同。

本实施方式所述的调理剂II为稻壳、秸秆等材料，吸水性较强、价格低廉，易收集运输储藏，主要作用是调节堆体结构、降低含水率。

采用下述试验验证本发明效果

实施例1：一种封闭式污泥好氧堆肥装置，它由曝气泵1、布气管2、布气板3、堆体4、集水槽5、顶板斜面6、排气管7、集水槽排水管8、氨气吸收罐排气管9、氨气吸收罐10、氨气吸收罐放空管11和壳体12组成；

所述壳体12的高度为3.5m，在壳体12顶部设置顶板斜面6，且顶板斜面6的斜面坡度为1:3；

在封闭式污泥好氧堆肥装置内设置布气板3，且布气板3距离壳体12底部的高度为0.5m；

所述堆体4堆放在布气板3上；

在封闭式污泥好氧堆肥装置内设置集水槽5，且集水槽5上沿距离壳体12底部的高度为2.5m，集水槽5的宽度为5cm，高度为20cm；

将布气管2设置在布气板3与壳体12底部之间，所述曝气泵1设置在壳体12外，且布气管2与曝气泵1连通；

所述氨气吸收罐10设置在壳体12外侧，在氨气吸收罐10的下部氨气吸收罐放空管11，在氨气吸收罐10的顶部设置氨气吸收罐排气管9，且保证氨气吸收罐排气管9的底部处于氨气吸收罐10内液面以上；所述集水槽5与氨气吸收罐10通过集水槽排水管8连通，且集水槽排水管8的底部延伸至氨气吸收罐10内液面以下；在顶板斜面6的高端顶部设置排气管7，且排气管7另一端延伸至氨气吸收罐10内液面以下。

本实施例所述的布气板3为多孔布气板；所述多孔布气板的孔径为8mm。

本实施例所述的壳体12、集水槽5和氨气吸收罐10利用聚四氟乙烯塑料制备而成。

本实施例所述封闭式污泥好氧堆肥装置长方形布置，且须密封。

本实施例所述封闭式污泥好氧堆肥装置顶部设置为顶板斜面6，污泥堆肥过程中物料的好氧发酵所产生的水蒸气会在装置内壁或顶板斜面6上凝结成水，氨气溶于水使得凝结水中的氨氮含量较高，水滴在重力作用下可收集于内壁上的集水槽5中，从而实现氮素的回收。

本实施例所述封闭式污泥好氧堆肥装置顶部设置排气管7，排气管7为软管，通装置外部氨气吸收液中，实现氨气的全部吸收，回收该吸收液中的氨可实现氮素的回收。

实施例2：一种封闭式污泥好氧堆肥装置的使用方法，具体是按以下步骤完成的：

一、将氨气吸收液放入氨气吸收罐10中，且保证氨气吸收罐排气管9的底部处于氨气吸收液以上；集水槽排水管8的底部延伸至氨气吸收液以下；排气管7一端延伸至氨气吸收液以下；

二、将污泥I与菌糠I混合，再加入调理剂I，混匀后得到混合物料I，将混合物料I作为堆体4，并堆放在布气板3上，堆体4高度为2.0m，启动曝气泵1，利用曝气泵1进行通风，在曝气通风有氧条件下堆肥发酵处理18d，得到回流熟料；

步骤二中所述的污泥I与菌糠I的质量比为1:0.1；

步骤二中所述的污泥I与调理剂I的质量比为1:0.15；

步骤二中所述菌糠I的碳氮比为64:1，总有机碳含量为23mg/g干物质；

步骤二中所述菌糠I的平均粒度为70目。采用市场销售的菌糠作为原料，市场销售的菌糠为圆柱状塑料袋包装，直径为15cm，长为20cm，使用先对市场销售的菌糠进行粉碎，即得到平均粒度为70目的菌糠I；

步骤二中所述污泥I的含水率为75％，有机质含量52％；

步骤二中所述的调理剂I为稻草；

三、先将污泥II与菌糠II混合，再依次加入调理剂II和回流熟料，混匀后得到待发酵物料，将待发酵物料作为堆体4，并堆放在布气板3上，堆体4高度为2.0m，启动曝气泵1，利用曝气泵1进行通风，在曝气通风有氧条件下堆肥发酵处理18d，得到发酵熟料；

步骤三中所述的污泥II与菌糠II的质量比为1:0.08；

步骤三中所述的污泥II与调理剂II的质量比为1:0.12；

步骤三中所述的污泥II与回流熟料的质量比为1:3。

步骤三中所述菌糠II的碳氮比为64:1，总有机碳含量为23mg/g干物质；

步骤三中所述菌糠II的平均粒度为70目；采用市场销售的菌糠作为原料，市场销售的菌糠为圆柱状塑料袋包装，直径为15cm，长为15cm～22cm，使用先对市场销售的菌糠进行粉碎，即得到平均粒度为70目的菌糠II；

步骤三中所述污泥II的含水率为75％，有机质含量52％；

步骤三中所述的调理剂II为稻草。

通过检测本实施例步骤二中所述的污泥中氮素含量为3.5％(占污泥干重)，步骤三中所述的污泥中氮素含量为3.5％(占污泥干重)，检测本实施例步骤二堆肥过程中的氨气挥发量仅为45mg/kg湿污泥，检测本实施例步骤三堆肥过程中的氨气挥发量仅为50mg/kg湿污泥，通过计算本实施例氮素损失为13.33％，所以本发明有效控制了堆肥过程中的氨气挥发，减少氮素损失，增强产品竞争力。