[发明专利]生物酶催化在剩余污泥处理处置中的应用

说明书

技术领域

本发明具体涉及生物酶催化在剩余污泥处理处置中的应用。

背景技术

在污水处理过程中，以及内河等天然水体，会产生大量的污泥。污泥的含水率高达95%～99%，导致污泥有巨大的容积，给污泥的后续处理带来很大的困难。污泥的组分复杂，变异性大，组成絮体为水中悬浮固体经不同方式胶结凝聚而成，结构松散，形状不规则，高度非均匀，比表面积与孔隙率极高，具有分形结构，外观上具有类似绒毛的分支与网状结构，呈胶状液态，其主要特性是含水率高。除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、重金属和盐类，以及少量的病原微生物和寄生虫卵等。从污泥的成分看，含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等，其中有机物、氮、磷等的含量均高于一般农家厩肥，还含有钾及其它微量元素。污泥中脂肪含量低，碳水化合物含量高VSS，碳水化合物（淀粉、糖类、纤维）含量高（高于50％），脂肪含量低（约20％），有机物含量稍低于50％；污泥含氮量较高，一般在3％左右，污泥C/N比维持在10-20％的范围；污泥的pH和总碱度基本在正常范围，pH在6.5-7.0之间，总碱度在16-26mg/L之间；污泥中富含的氮、磷、钾是农作物必需的肥料成分，有机腐殖质初次沉淀污泥含33％，消化污泥含35％，腐殖污泥含47％，是良好的土壤改良剂；污泥含有大量的有机物和一定量的纤维木质素，脱水后的污泥发热量约为836kJ/kg，具有较高的热值，在一定含水率下具有自持燃烧和用作能源的可能性。若施用于土地中，能够改善土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长，对土壤物理、化学及生物学性状有一定的改良作用。污泥中的有机物质可明显改善土壤的结构性，使土壤的容重下降，孔隙增多，土壤的通气透水性和田间持水量提高，从而改善土壤的物理性质。施用污泥也可提高土壤的阳离子交换量，改善土壤对酸碱的缓冲能力，提供养分交换和吸附的活性位点，从而提高土壤保肥性。用污泥作为肥料使用，土壤的持水能力、毛细血管孔隙和离子交换能力均可提高3-23％，有机质增加35-40％，总氮含量增加70％，团粒增加25-60％。此外，污泥还能够改变土壤的生物学性状，使土壤中微生物总量及放线菌所占比例增加，土壤的代谢强度提高。污泥中丰富的各种养分，明显地增加土壤氮、磷养分，并能有效地向植物提供养分，减少化学肥料的施用量，从而可降低农业生产的成本。此外，污泥可以使土壤中微生物量增加和代谢强度提高而改变土壤的生物学性状，所以污泥土地利用是适合我国目前的经济发展状况是一种积极的、生产性的污泥处置方法。同时，我国是一个发展中的国家，又是一个农业大国，其广阔的土地资源是发展污水污泥土地利用的天然优势。因此，无论从经济因素还是从肥效利用因素出发，污泥的土地利用特别是污泥的农用都是一种符合中国国情的处置方法。这种处置方法一方面可以为国内污水厂污泥找到一条根本出路，另一方面还可缓解我国农村资源的短缺。

污泥堆肥工艺分为好氧发酵和厌氧发酵两种工艺过程。厌氧发酵由于产生甲烷等代谢物会产生恶臭，同时设备投资高，运行管理复杂，要求严格，适合于大型污水厂液态污泥的处理，由于我国一般采用中温厌氧发酵处理，污泥温度在30--40℃，虽然达到减容目的，但仍不能直接还田。对机械脱水后污泥，主要采用好氧发酵制肥，好氧发酵过程通过好氧性微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，反应的最终代谢物是CO₂、H₂O和热量，大量热量使物料持续高温，降低物料的含水率，有效地去除病原体、寄生虫卵和杂草种子，使污泥达到减量化、稳定化、无害化、资源化目的。在厌氧发酵及好氧发酵过程中采用生物酶催化技术，可促进污泥进一步软化，释放有效养分，污泥中有害的铅、铬、砷、汞、镉等重金属污染物质被钝化或降解，有效杀灭了污泥中的病原微生物及虫卵等，高效去除污泥中的恶臭味即水分，缩短发酵周期，设备投资及运行能耗均降低1/3，设备较少，运行管理简单，不需要其他能源和人工管理，是节能高效的污泥处理及处置技术。由于中国农村需要速效肥料，因而从堆肥产生的肥料，可以直接投放市场，也可以进一步深加工，制备有机无机复合肥。

污水污泥中的重金属和有机污染物含量已成为污泥土地利用的重要限制因素，污泥中往往含有大量的铜、镍、镉、铅、锌、汞等重金属和许多种有毒有机物，若农田中长期施用会导致土壤污染，它们被农作物吸收后又通过食物链进入人体，从而影响人体健康。