[发明专利]基于热水解-超高温好氧发酵的城市污泥处理制肥系统

说明书

本发明公开了属于城市污泥处理领域，具体地涉及基于热水解‑超高温好氧发酵的城市污泥处理制肥系统。该城市污泥处理制肥系统包括依次连接的：预脱水单元、热水解单元、板框脱水单元、超高温好氧发酵单元、破碎单元、挤压造粒单元、筛分单元；所述热水解单元与厌氧消化单元、离心脱水单元、滤液处理单元、浓缩单元依次连接；所述板框脱水单元与所述厌氧消化单元连接。本发明中城市污泥处理过程中产生的副产物(甲烷、板框滤液等)可应用于各处理单元中，减少能耗损失；本发明提供了污泥处理和处置方案，为后期污泥资源化提供技术支持。

技术领域

本发明属于城市污泥处理领域，更具体地，涉及基于热水解-超高温好氧发酵的城市污泥处理制肥系统。

背景技术

截止到2019年底，我国城市污水年排放量为554.65亿万立方米，污水处理厂2471座，日处理能力1.79亿万立方米，污水年处理量525.85亿万立方米，污水处理率为96.81％。作为污水的衍生品，2019年我国污泥年产量已超过6000万吨(以含水率80％计)，预计2025年我国污泥年产量将突破9000万吨。因此，污水处理过程中产生的大量污泥亟待处理。

污泥中含有大量促进植物生长营养元素，其中有机物含量可达到为40％以上，氮、磷、钾总含量可达7.31％，均高于普通农家肥，同时，污泥具有一定的腐殖质胶体，易使土壤形成团粒结构，保持良好的养分和水分，具有一定的肥效效应和可观的经济价值。因此，污泥的处理处置问题将成为城市固废处理处置的重点与难点之一。

污泥好氧堆肥技术是污泥处理处置最常见的工艺之一。该技术能够在微生物的作用下对城市污泥进行降解，同时能够使有机物转化成为稳定的腐殖质。在此过程中，需要投加一定比例的物料(即调理剂和膨胀剂)。其中调理剂主要是稻壳、秸秆等腐熟以后形成的堆肥产物，使得堆体的含水率得到有效降低，膨胀剂主要是加入了玉米芯、锯末等物质，从而能够使堆体的孔隙率进一步增加，促使堆体内的气体和外界空气顺利交换。堆肥产物含有可改善土地性质和提供植物生长的营养物质，如腐殖质、氮、磷、钾等，可作为土壤改良剂甚至是有机肥，同时在中高温阶段能有效杀灭污泥中的有害细菌，一定程度实现污泥的无害化、稳定化、减量化和资源化利用。

尽管污泥好氧堆肥技术具备一定优势，但其仍存在占地面积较大、处理周期较长、污泥含水率高、物料投加比高、温室气体及臭气的排放等限制技术推广的不足之处。

其中水分是处理湿物料最重要的指标。污泥含水率约为80％，堆肥物料最佳含水率为50％-60％，需要投加大量的调节剂调节含水率，而调节剂费用占堆肥总成本的比例较大。与此同时，传统的污泥好氧堆肥技术易受环境温度影响，处理周期约为30d-60d，冬季最长可达到70d，影响污泥处理处置效率。如何解决污泥好氧堆肥技术中的物料投加比高、工艺周期长的问题亟待解决。

发明内容

热水解(THP)工艺通过利用高温和高压破坏细胞壁和胞外聚合物的结构，可以使污泥中的有机物溶解。THP破坏了污泥中的细胞物质，释放细胞内的非自由水而改善污泥的脱水性能，同时THP能够溶解污泥中一部分固体有机物质，在一定程度上减少干污泥量，除此之外，THP杀死污泥中的病菌等有害微生物，初步实现污泥的无害化。

好氧发酵工艺是指有机物在微生物的作用下分解代谢产生热能，促进有机物向稳定的腐殖质转化过程。超高温发酵工艺则是在传统的好氧发酵工艺上面添加超高温菌剂，使发酵温度达到120℃，加速发酵(堆肥)腐熟、缩短工艺处理周期，不需要物料(即调理剂和膨胀剂)的投加，降低生产及运行成本。

本发明以城市污泥为主要原料，目的是提供一种基于热水解-超高温好氧发酵的城市污泥处理制肥系统，以降低污泥含水率，不需要物料(即调理剂和膨胀剂)投加，打破季节温度限制屏障、加快发酵(堆肥)腐熟、缩短工艺处理周期，降低生产及运行成本，最终的发酵(堆肥)产物制备成高经济价值的营养土及液肥。

本发明提供如下的技术方案：