專利名稱：一種利用污泥和植物秸稈生產(chǎn)肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用污泥和植物秸稈的混合物生產(chǎn)肥料的方法，屬于資 源利用和污染防治技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)和城市的發(fā)展，工業(yè)和城市生活污水的排量逐漸加大，其中的 有機(jī)廢水主要采用生物法處理，由此導(dǎo)致產(chǎn)生的污泥量也隨之迅速增加。如 何解決污泥的處理處置出路，已成為各國(guó)工業(yè)和城市發(fā)展過程中亟待解決的 重大環(huán)境問題。已知，污泥的主要成分是細(xì)胞類有機(jī)物，還含有氮、磷、鉀
及多種微量元素，含水量一般為70% 85%。而作物秸稈是種類多、產(chǎn)生量非 常大的生物質(zhì)農(nóng)業(yè)廢棄物，主要由草木纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠質(zhì) 等成分構(gòu)成，還含有少量的氮、磷、鉀和微量元素。因此，污泥和秸稈等廢 棄物都具有重要的資源屬性，經(jīng)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化處理可用于生產(chǎn)有機(jī)肥、有機(jī)-無(wú) 機(jī)復(fù)合肥及土壤改良劑等產(chǎn)品，這種綜合利用途徑可稱為肥料化利用。現(xiàn)有 技術(shù)中公開的利用秸稈或污泥廢棄物進(jìn)行肥料化利用的技術(shù)，多數(shù)是基于微 生物發(fā)酵原理進(jìn)行腐殖化轉(zhuǎn)化，所需要的發(fā)酵時(shí)間至少要15天以上，轉(zhuǎn)化速 度慢。檢索到的涉及采用化學(xué)法加速生物質(zhì)廢棄物腐熟轉(zhuǎn)化的方法如中國(guó)專 利文獻(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)?3122742.2和申請(qǐng)?zhí)?3122743.0，分別公開了用氫氧化 鉀堿法造紙制槳黑液和氫氧化鉀水溶液在常溫下處理植物性材料，調(diào)節(jié)酸度 至pH4 9后，直接混入氮肥、磷肥、中微量元素肥或進(jìn)一步經(jīng)發(fā)酵處理后再 混入這些無(wú)機(jī)肥料成分，制造有機(jī)肥或有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥的方法。上述方法 存在腐熟速度慢和腐熟不徹底的問題。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00510086269. 7報(bào) 道了用濃縮的亞銨法造紙制漿廢液與秸稈粉混合，在IO(TC以上的蒸球中加熱 轉(zhuǎn)化得到濕有機(jī)肥料半成品，經(jīng)進(jìn)一步處理后得到有機(jī)肥，該方法利用的是稀亞銨法造紙制漿廢液，需經(jīng)蒸發(fā)濃縮后使用，處理的原料僅是農(nóng)作物秸稈。
關(guān)于污泥的化學(xué)法轉(zhuǎn)化技術(shù)很少，如中國(guó)專利文獻(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)?6122252.2報(bào) 道了城市污泥或藻渣經(jīng)干燥-活化-與無(wú)機(jī)礦物肥混合-造粒制備復(fù)混肥的方 法，該方法中只是對(duì)污泥進(jìn)行了熱干燥脫水處理，沒有對(duì)污泥進(jìn)行腐殖化轉(zhuǎn) 化。中國(guó)專利文獻(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)?6122252.2報(bào)道了將硫化鈉、二硫化碳及少量 的焦磷酸鈉、四丁脂助劑與城市污水處理廠污泥混合，分別在80 85'C和90 95。C下熱處理lh、 1.5 2h,然后過濾，濾液進(jìn)一步加工得到所謂有機(jī)酸肥， 濾渣經(jīng)燒結(jié)后棄掉，這種方法所得濾液含水量過高，且所用的反應(yīng)原料二硫 化碳有異味。綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中還沒有關(guān)于利用秸稈和污泥混合物生 產(chǎn)肥料的方法報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以濃縮污泥和植物秸稈為原料生產(chǎn)肥料的方 法，實(shí)現(xiàn)了污泥和農(nóng)業(yè)廢棄物植物秸稈的肥料化利用。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明借鑒造紙工業(yè)中的化學(xué)蒸煮制漿技 術(shù)，將污泥和秸稈按一定比例混合，使混合原料中的含水量在適宜蒸煮的范 圍，通過選擇使用適宜的蒸煮腐解劑和反應(yīng)工藝條件，可得到高濃度的腐殖 質(zhì)漿液，既實(shí)現(xiàn)了秸稈和污泥的快速腐熟轉(zhuǎn)化，腐熟程度高，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)原 料中所含的病原微生物、寄生蟲卵的殺滅，以及對(duì)微量有機(jī)污染物的降解去 除和除臭的目的。由于得到的腐殖質(zhì)漿液濃度高，不用濃縮可直接進(jìn)行干燥 造?；蚺c其它無(wú)機(jī)肥料混配后干燥造粒，可以節(jié)省能源成本和投資。
具體地，本發(fā)明所說的利用污泥和植物秸稈生產(chǎn)肥料的方法包括以下步
驟
(1)混合蒸煮
將生物法處理有機(jī)廢水產(chǎn)生的濃縮污泥和植物秸稈粉及蒸煮藥劑混合， 并拌合均勻，裝入耐壓和耐高溫的容器中，用蒸汽或外源熱源加熱到125 170 X:之間，并保持2 7h，加熱過程中應(yīng)使容器慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，以使物料保持混勻狀 態(tài)。植物秸稈和污泥(濕重下)的混合質(zhì)量比控制在(1 5) :20，蒸煮藥劑的用量為上述混合物折合干重質(zhì)量的8% 15%，蒸煮藥劑為亞硫酸銨 ((NH4)2S03)、亞硫酸鈉(Na2S03)和亞硫酸氫鉀(KHS03)中的一種或幾種。加入亞
硫酸鹽的作用是使秸稈和污泥中的有機(jī)物發(fā)生水解、分解、溶解及腐殖化轉(zhuǎn) 化。拌合過程可在蒸煮容器外進(jìn)行，也可在蒸煮容器中進(jìn)行，反應(yīng)結(jié)束后得 到腐殖質(zhì)漿液，其干固體含量為20% 68%。 pH在8 9之間，呈弱堿性，可 免去用酸中和，得到漿狀有機(jī)肥料半成品；
所用植物秸稈可以是麥草、玉米桿、棉花桿、高粱桿、稻草、豆秸及向 日葵等各種植物性秸稈中的一種或多種的任意質(zhì)量比混合，使用時(shí)粉碎。
(2) 直接干燥制備商品有機(jī)肥
將上述步驟(1)所得到的漿狀有機(jī)肥料半成品直接進(jìn)行干燥制得顆粒狀 或粉狀商品有機(jī)肥，經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝，可以達(dá)到以下肥料標(biāo)準(zhǔn)以質(zhì)量百 分比計(jì)，有機(jī)質(zhì)含量>35%、總養(yǎng)分(N+P205+K20)》4%、 S》2.0%、水分(H20) 《20%,酸堿度pH=6.0 8.0;重金屬含量、蛔蟲卵死亡率和大腸桿菌指標(biāo)符 合GB8172的要求。需要指出的是，用本發(fā)明制備的商品有機(jī)肥產(chǎn)品的有機(jī)質(zhì) 含量通常會(huì)遠(yuǎn)高于該標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)值，依原料的不同， 一般在47% 76%之間。并 且，腐植酸含量在10% 17%之間，總養(yǎng)分含量通常也高于標(biāo)準(zhǔn)值。
(3) 制備有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥
向上述步驟(1)所得到的漿狀有機(jī)肥料半成品中加入成品化學(xué)肥料，使 氮、磷、鉀、硫元素及微量元素的有效總含量達(dá)到15% 30%，然后干燥制成 顆粒狀或粉狀商品有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥，可得到養(yǎng)分更加全面的肥料。
(4) 分離制備液體有機(jī)肥
將上述步驟(1)所得到的漿狀有機(jī)肥料半成品通過板框壓濾或離心過濾 的方法分離為濾液和濾渣，所得到的濾液中腐植酸質(zhì)量含量為5% 15%,加入 一定量的鉀肥，如硝酸鉀、硫酸鉀或氯化鉀，可得到有機(jī)鉀液體肥；若加入 各種銨態(tài)氮肥，可得到有機(jī)銨液體肥。上述所得到的濾渣，按步驟(2)或步 驟(3)的方法，可制備成有機(jī)肥或有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥。
需要指出，上述步驟中提到的物質(zhì)含量均為該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。本發(fā)明取得的有益效果如下本發(fā)明同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥和農(nóng)業(yè)廢棄物植物 秸稈的處置和利用，全部肥料化轉(zhuǎn)化，沒有副產(chǎn)物出現(xiàn)。所得到的有機(jī)肥有
機(jī)質(zhì)在47% 76%之間，并且，腐植酸含量在10% 17%之間，這表明產(chǎn)物的腐 熟度明顯提高。同時(shí)，肥料中含2%以上的硫，硫是作物生長(zhǎng)所需要的中量營(yíng) 養(yǎng)元素。該產(chǎn)物還可以作為加工其它復(fù)合肥的原料；與生物法相比大大縮短 了腐熟時(shí)間，生物法至少需要15天的時(shí)間，而該發(fā)明最多僅需要7h，還節(jié)約 了占地；與其他化學(xué)法相比，具有綜合優(yōu)勢(shì)反應(yīng)時(shí)間短、不用對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行 濃縮、不用中和，因而能耗低，操作簡(jiǎn)單；由于反應(yīng)制備過程是在高溫高壓 條件下進(jìn)行，同時(shí)達(dá)到了殺滅原料中所含的病原微生物、寄生蟲卵和除臭的 目的，所得到的產(chǎn)物沒有臭味。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明。 實(shí)施例1
取某制藥企業(yè)有機(jī)廢水處理廠產(chǎn)生的活性污泥200千克(含水率為76%)， 加入固體亞硫酸銨10.5千克，攪拌均勻，再加入粉碎的干麥草40千克，攪 拌均勻，裝入蒸煮罐中，用高壓水蒸氣加熱至140 150。C，然后保持3h。停 止加熱，自然冷卻至室溫，放出蒸煮得到的漿狀物，通過噴漿造粒得粒狀有 機(jī)肥產(chǎn)品102千克。產(chǎn)品的指標(biāo)為外觀呈黑色，有機(jī)質(zhì)65.4%，總養(yǎng)分
(N+P205+K20) 9.8%，腐植酸11.3%，硫(S) 2.8%，水分14. 6%。 實(shí)施例2
取某屠宰企業(yè)污水處理產(chǎn)生的活性污泥200千克(含水率為80%),加入 固體亞硫酸鈉10.2千克，攪拌均勻，再加入粉碎并過20目篩網(wǎng)的棉桿粉30 千克，攪拌均勻，裝入蒸煮罐中，保持蒸球慢速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，用高壓水蒸氣 加熱至160 170°C，然后在此溫度下保持2h。停止加熱和轉(zhuǎn)動(dòng)，待冷卻至100 'C左右時(shí)將蒸煮得到的槳狀物放出，轉(zhuǎn)移至冷卻池中降至室溫，然后加-4-入含氮(N)量46%的尿素30千克、含磷(P205) 46%的重過磷酸鈣20千克、 含鉀(K20) 60%的氯化鉀15千克，經(jīng)熱風(fēng)干燥后，通過機(jī)械擠壓造粒得到粒
7狀有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥產(chǎn)品158千克。產(chǎn)品的指標(biāo)為有機(jī)質(zhì)26.3%，含氮(N) 量15.4%，含磷(P205) 6.2%，含氧化鉀(K20) 6.6%。 實(shí)施例3
取某釀造企業(yè)有機(jī)廢水處理廠產(chǎn)生的活性污泥200千克(含水率為82%), 加入固體亞硫酸鈉7千克，攪拌均勻，再加入粉碎并過20目篩網(wǎng)的干玉米秸 稈粉20千克(含水率為5.2%)，攪拌均勻，裝入蒸煮罐中，保持蒸煮罐慢速 轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，用高壓水蒸氣加熱至130 140。C，然后保持5h。停止加熱和轉(zhuǎn) 動(dòng)，當(dāng)溫度降至接近室溫時(shí)，將蒸煮得到的漿狀物放到儲(chǔ)槽中。然后，用裝 有60目濾布的離心機(jī)分離為濾液和濾渣。這樣得到的濾液約為153千克。加 入工業(yè)硫酸鉀15千克，攪拌溶解，得到168千克的腐植酸鉀液體肥。所制備 的液體肥外觀呈棕褐色粘稠液體，腐植酸含量為9.0%，硫含量為2.5%，氧化 鉀含量(K20)為4.8%，汞、砷、鎘、鉻、鉛等五種重金屬離子未檢出。離心 分離得到的濾渣按本發(fā)明步驟(2)或(3)的方法用于制備固體有機(jī)肥或有 機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥。
權(quán)利要求
1、一種利用污泥和植物秸稈生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于包括以下步驟(1)混合蒸煮將生物法處理有機(jī)廢水產(chǎn)生的濃縮污泥和植物秸稈粉及蒸煮藥劑混合，并拌合均勻，裝入耐壓和耐高溫的容器中，用蒸汽或外源熱源加熱到125～170℃之間，并保持2～7h，加熱過程中應(yīng)使容器慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料保持混勻狀態(tài)，植物秸稈和污泥(濕重下)的混合質(zhì)量比控制在(1～5)∶20，蒸煮藥劑的用量為上述混合物折合干重質(zhì)量的8％～15％，蒸煮藥劑為亞硫酸銨((NH4)2SO3)、亞硫酸鈉(Na2SO3)和亞硫酸氫鉀(KHSO3)中的一種或幾種組成，反應(yīng)結(jié)束后得到漿狀有機(jī)肥料半成品；(2)將上述步驟(1)所得到的漿狀有機(jī)肥料半成品通過干燥直接制成顆粒狀或粉狀商品有機(jī)肥。
2、 一種利用污泥和植物秸稈生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于包括以下步驟(1) 混合蒸煮將生物法處理有機(jī)廢水產(chǎn)生的濃縮污泥和植物秸稈粉及蒸煮藥劑混合， 并拌合均勻，裝入耐壓和耐高溫的容器中，用蒸汽或外源熱源加熱到125 170 "C之間，并保持2 7h，加熱過程中應(yīng)使容器慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料保持混勻狀態(tài)， 植物秸稈和污泥(濕重下)的混合質(zhì)量比控制在(1 5) :20，蒸煮藥劑的 用量為上述混合物折合干重質(zhì)量的8% 15%，蒸煮藥劑為亞硫酸銨((NH4) 2S03)、 亞硫酸鈉(Na2S03)和亞硫酸氫鉀(KHS03)中的一種或幾種組成，反應(yīng)結(jié)束后得到 漿狀有機(jī)肥料半成品；(2) 向上述步驟(1)所得到的漿狀有機(jī)肥料半成品中加入成品化學(xué)肥料， 使氮、磷、鉀、硫元素及微量元素的有效總含量達(dá)到15% 30%，然后干燥制 成顆粒狀或粉狀商品有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥。
3、 一種利用污泥和植物秸稈生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)混合蒸煮將生物法處理有機(jī)廢水產(chǎn)生的濃縮污泥和植物秸稈粉及蒸煮藥劑混合，并拌合均勻，裝入耐壓和耐高溫的容器中，用蒸汽或外源熱源加熱到125 170 'C之間，并保持2 7h,加熱過程中應(yīng)使容器慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料保持混勻狀態(tài)， 植物秸稈和污泥(濕重下)的混合質(zhì)量比控制在(1 5) :20，蒸煮藥劑的 用量為上述混合物折合干重質(zhì)量的8% 15%，蒸煮藥劑為亞硫酸銨((NH4) 2S03)、 亞硫酸鈉(Na2S03)和亞硫酸氫鉀(KHS03)中的一種或幾種組成，反應(yīng)結(jié)束后得到 漿狀有機(jī)肥料半成品；(2)將上述步驟(1)所得到的漿狀有機(jī)肥料半成品通過板框壓濾或離心 過濾的方法分離為濾液和濾渣，所得到的濾液中腐植酸質(zhì)量含量為5% 15%， 加入一定量的硝酸鉀、硫酸鉀或氯化鉀等鉀肥，可得到有機(jī)鉀液體肥； 加入各種銨態(tài)氮肥，可得到有機(jī)銨液體肥。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用污泥和植物秸稈生產(chǎn)肥料的方法，其特征 在于所用植物秸稈可以是麥草、玉米桿、棉花桿、高粱桿、稻草、豆秸及向 日葵中的一種或多種的任意質(zhì)量比混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用污泥和植物秸稈生產(chǎn)肥料的方法。該方法以濃縮污泥和植物性秸稈粉的混合物為原料，以亞硫酸銨、亞硫酸鈉和亞硫酸氫鉀中的一種或幾種物質(zhì)為蒸煮腐解劑，主要工藝步驟包括將占原料折合干重質(zhì)量8％～15％的蒸煮腐解劑與原料混合均勻后，在125～170℃之間蒸煮2～7h，得到漿狀有機(jī)肥料半成品，可直接制備商品有機(jī)肥；或加入適量的氮、磷、鉀及微量元素等化學(xué)肥料制備有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥；或經(jīng)分離后制備有機(jī)鉀液體肥和有機(jī)銨液體肥。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，原料腐熟轉(zhuǎn)化速度快，可實(shí)現(xiàn)原料的殺菌、消毒、除臭的目的。產(chǎn)物中有機(jī)質(zhì)及腐植酸含量高，并且含硫，產(chǎn)品肥效高，實(shí)現(xiàn)了污泥和植物秸稈廢棄物的規(guī)?；?、低成本的肥料化利用。
文檔編號(hào)C05F15/00GK101659572SQ20091007531
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者李素衛(wèi), 簡(jiǎn)廣福, 馬子川 申請(qǐng)人:河北師范大學(xué)