一種污水處理廠污泥加工成農(nóng)肥的方法，涉及一種用污水處理廠污泥制農(nóng) 肥的工藝。屬于城市污水處理廠的污泥處理與資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
城市污水處理采用主流工藝——生物方法處理時(shí)，污泥是必然的二次產(chǎn)物。 污泥的產(chǎn)率，按干固體計(jì)為1.2×10-4-2.6×10-4t/m3；我國(guó)城市居民人均每年的生活污水產(chǎn)生量為60-100m3，因此，按我國(guó)現(xiàn)有城市人口計(jì)，如果城市生活污水 的處理率達(dá)到100％，相應(yīng)的污泥干固體產(chǎn)生率為450-840萬(wàn)噸/年，以含水率80％ 的污泥脫水泥餅計(jì)，則可達(dá)2000-5000萬(wàn)噸/年。由于我國(guó)大部分城市污水廠均 同時(shí)處理生活污水廠和工業(yè)污水尾水，因此，城市污水處理廠實(shí)際的污泥產(chǎn)量尚 遠(yuǎn)大于此值。城市污水處理廠污泥含有從污水中去除的大部分污染物(致病微生 物、有機(jī)物、植物營(yíng)養(yǎng)元素、重金屬等)，排入自然環(huán)境具有很大的污染可能性， 需要作進(jìn)一步的處理才能有效利用。城市污水處理廠污泥的主要成分為有機(jī)物。 同時(shí)，含有較豐富的植物營(yíng)養(yǎng)元素，因此適合于作土地利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用污水處理廠污泥加工成農(nóng)肥的方法，用該方法生 產(chǎn)的農(nóng)肥肥效與干雞糞(有機(jī)肥)相當(dāng)，且特別適用那些采用生物除磷工藝的城 市污水處理廠污泥加工成農(nóng)肥。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明需解決的關(guān)鍵技術(shù)是改善污泥的可脫水性、降低 其重金屬含量和有效控制污泥中磷的溶出。為此，根據(jù)現(xiàn)有的污泥處理技術(shù)，并 經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，污水處理廠污泥添加硫化亞鐵(FeS)鹽后，進(jìn)行曝氣消化， 利用污水廠污泥中普遍存在的硫和亞鐵氧化微生物，產(chǎn)生Fe2+和SO42-，并形成酸 性的消化環(huán)境；這一環(huán)境條件使污泥固相中的重金屬充分溶出，降低固相的重金 屬含量；同時(shí)，酸性環(huán)境和污泥中存在的水解微生物通過(guò)化學(xué)和生物作用，使污 泥中的部分有機(jī)物水解為可溶態(tài)，起到改善污泥可脫水性的作用；而消化中的好 氧環(huán)境條件，則可抑制聚磷菌的磷釋放，使污泥中極大部分的磷仍然保留于固相。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
第一步：在濃縮預(yù)處理后的污水廠污泥中添加硫化鐵(FeS)，硫化鐵加入 質(zhì)量為污泥質(zhì)量的0.3％，然后進(jìn)入曝氣消化器中，進(jìn)行曝氣消化，消化過(guò)程的 溶解氧控制于1.5-2.0mg/l，消化時(shí)間6d，獲得消化污泥。
第二步：將上述消化污泥泵入臥式螺桿卸料離心機(jī)中脫水，離心分離因素(離 心加速度/重力加速度)控制在1800-2200之間，脫水后分離得到脫水液和脫水 的泥餅。
第三步：將脫水后分離得到的脫水液泵入由粉煤灰與碎石混合濾料組成的過(guò) 濾中和器中過(guò)濾和中和，中和處理后的脫水液主要含溶解性有機(jī)物(重金屬以氫 氧化物的形式沉積于濾料中被去除)；混合濾料是按照粉煤灰∶碎石質(zhì)量比例＝1∶ 1.2，均勻混合配制而成，其中碎石的粒徑級(jí)配為10mm-20mm；混合濾料在過(guò)濾 中和器中的填充深度為0.6-0.8m；操作時(shí)，脫水液經(jīng)高位槽和流量控制閥進(jìn)入 過(guò)濾中和器，過(guò)濾中和器出口設(shè)pH檢測(cè)器和流量計(jì)檢測(cè)器，對(duì)排出液的pH及 流量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)pH的反饋，控制脫水液進(jìn)入過(guò)濾中和器的流量(控制閥的 開(kāi)啟度)，使排出液pH保持在8-9的范圍；當(dāng)排出液流量與過(guò)濾中和器截面積之 比下降至0.01m/s，而排出液pH仍不能保持在8-9時(shí)，則停止過(guò)濾，并更換濾料 后再重新開(kāi)始過(guò)濾和中和；更換掉的濾料送至粉煤灰制磚廠，與其它粉煤灰混合 后制粉煤灰磚。中和后的排出液回流到污水廠缺氧脫氮段，其中含有的溶解性有 機(jī)物可用作反硝化脫氮的碳源被利用并去除。
第四步：將第二步的脫水泥餅與粉煤灰混合，使混合物的含水率達(dá)到 55％-58％；再進(jìn)入翻倒槽式堆肥裝置，堆置深度1.5m；前8天，對(duì)80t泥餅和 36t粉煤灰混合物，以1500m3/h的通風(fēng)流量，每小時(shí)通風(fēng)15min，并每隔1天翻 倒1次；后22天，以相同的通風(fēng)流量，每2小時(shí)通風(fēng)15min，并每隔2天翻倒1 次，共進(jìn)行30天堆肥化處理后，即得到農(nóng)肥，經(jīng)檢測(cè)該農(nóng)肥的N、P、K含量達(dá) 到8％-10％，與有機(jī)肥中的干雞糞相似。
本發(fā)明具有如下的顯著優(yōu)點(diǎn)：
1.本發(fā)明在污泥曝氣消化時(shí)添加了硫化鐵，形成酸性的消化環(huán)境，使污泥 固相中的重金屬充分溶出到脫水液中，脫水液進(jìn)入含氧化鈣(CaO)、氧化鎂 (MgO)、氧化鈉(Na2O)和氧化鉀(K2O)等堿性化合物總質(zhì)量比達(dá)10％以上 的粉煤灰為主要濾料的過(guò)濾中和器中，使其中的重金屬以氫氧化物的形式沉積于 濾料中被去除，(污泥中含量較高的Zn、Cr、Cu可降低80％左右，其它重金屬 也可降低40-60％)，保證重金屬不再進(jìn)入環(huán)境，提高了污泥利用的安全性。
2.由于城市污水廠的生物可降解性有機(jī)碳與氮之比僅為3左右，而生物脫 氮要求碳氮比為3～5，因此，生物脫氮碳源較為缺乏，為此，本發(fā)明將過(guò)濾中和 器的排出液回流污水廠脫氮工序，可補(bǔ)充反硝化脫氮的碳源，同時(shí)，使有機(jī)碳降 解為CO2，具有環(huán)境和資源效益。
3.由于泥餅采用與粉煤灰混合后堆肥制農(nóng)肥的方式，可同時(shí)完成酸性中和 和水分調(diào)理，使之滿(mǎn)足堆肥化處理對(duì)原料的含水率和酸堿度要求，與現(xiàn)有的采用 添加秸桿、木屑等調(diào)理劑工藝相比，降低了生產(chǎn)成本，具有可貴的經(jīng)濟(jì)效益。
4.本發(fā)明的污泥在酸性環(huán)境中進(jìn)行曝氣消化，影響其可脫水性的有機(jī)物部 分分解，顆粒電性得到改變，使可脫水性改善，離心脫水后泥餅的含水率可達(dá) 73-78％，降低了堆肥化前的水分調(diào)理難度。
5.由于脫水液的中和及泥餅的水分調(diào)理和酸性中和，均采用粉煤灰為處理 劑，這種“以廢制廢”方法進(jìn)一步降低了處理的成本。
6.脫水液中和產(chǎn)生的沉積了重金屬的粉煤灰濾料，仍可與其它粉煤灰混合 作為粉煤灰磚的原料進(jìn)一步利用，而重金屬利用制磚過(guò)程進(jìn)入磚中形成的無(wú)機(jī)晶 格使其得到固定，降低了重金屬再溶出的風(fēng)險(xiǎn)，保證了環(huán)境安全性。
7.本發(fā)明的曝氣消化可有效控制污泥中磷的溶出，使磷保留在脫水泥餅中， 滿(mǎn)足制成的農(nóng)肥中磷的含量，因此，同時(shí)具有環(huán)境和資源效益。
具體實(shí)施方式
下面以污泥干固體產(chǎn)生量為20t/d的污水處理廠(相當(dāng)于日處理污水10萬(wàn) m3的污水處理容量)為例，介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方式。
污泥干固體產(chǎn)生量為20t/d的污水處理廠濃縮污泥量約400m3/d(含水率 95％)，濃縮污泥首先加入污泥質(zhì)量的0.3％的硫化鐵(FeS)，混合均勻后，再進(jìn) 入曝氣消化器中消化；每個(gè)曝氣消化器由2個(gè)直徑不同的同心圓筒構(gòu)成，外筒為 密閉結(jié)構(gòu)，下部設(shè)污泥進(jìn)口，上部設(shè)溢流式污泥出口，頂部另設(shè)氣體釋放口；內(nèi) 筒上下兩端敞開(kāi)，下端截面內(nèi)平行安裝微孔曝氣釋放管；每個(gè)曝氣消化器外筒的 內(nèi)徑為5m，高20m、操作時(shí)實(shí)際液深18m；內(nèi)簡(jiǎn)直徑為3.2m，高15m，上、下 與實(shí)際液面和外筒底面各距1.5m，同心安裝于外筒內(nèi)；每個(gè)內(nèi)筒底部截面間隔 15cm平行安裝不同長(zhǎng)度的微孔曝氣釋放管19條，運(yùn)行時(shí)，連接羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝 氣，使內(nèi)筒中的污泥與曝氣釋放的氣泡混合，致其表觀密度低于內(nèi)、外筒環(huán)隙內(nèi) 的污泥；由此，使反應(yīng)器內(nèi)的流體(污泥)，在環(huán)隙和內(nèi)筒間形成持續(xù)的流動(dòng)， 保證消化傳質(zhì)條件，為使消化水力停留時(shí)問(wèn)達(dá)到6d，采用7個(gè)相同消化器平行 操作；消化器環(huán)隙內(nèi)中間截面均勻設(shè)置2個(gè)溶解氧探頭，持續(xù)測(cè)試污泥的溶解氧 濃度，通過(guò)控制曝氣的流量使污泥中的溶解氧保持在1.5～2mg/L的水平。
消化產(chǎn)物(消化污泥)用臥式螺桿卸料離心脫水機(jī)作固液分離，分離為泥餅 (脫水的泥餅)和脫水液。離心脫水機(jī)的簡(jiǎn)體直徑0.45m、長(zhǎng)徑比3.3，轉(zhuǎn)速2800 轉(zhuǎn)/分鐘(離心分離因素約1900)，單臺(tái)分離消化產(chǎn)物的流量20m3/h，配置2臺(tái)。
離心脫水機(jī)排出的脫水液為消化液體，流量約310m3/d，脫水液經(jīng)由粉煤灰 與碎石混合組成的濾料構(gòu)建的過(guò)濾中和器進(jìn)行過(guò)濾中和，濾料由粉煤灰與 碎石按1∶1.2的質(zhì)量比例均勻混合配制而成，碎石的粒徑級(jí)配為10mm-20mm； 混合濾料在過(guò)濾中和器中的填充深度為0.6-0.8m，過(guò)濾中和器的直徑1.2m， 2臺(tái)交替運(yùn)行；操作時(shí)，脫水液經(jīng)高位槽和流量控制閥進(jìn)入過(guò)濾中和器， 過(guò)濾中和器出口設(shè)pH檢測(cè)器和流量計(jì)檢測(cè)排出液的pH及流量，根據(jù)從 pH檢測(cè)器得到的pH檢測(cè)信號(hào)，流量控制器反饋流量控制信號(hào)輸出至流 量控制閥，通過(guò)改變流量控制閥的開(kāi)啟度，使排出液pH保持在8-9的范圍； 但排出液流量與過(guò)濾中和器截面積之比下降至0.01m/s(即排出液流量下降至 40m3/h)，而排出液pH仍不能保持在8-9時(shí)，則停止過(guò)濾，并更換濾料后再重 新開(kāi)始過(guò)濾中和，更換掉的濾料送至粉煤灰制磚廠，與其它粉煤灰混合后制粉 煤灰磚。中和后的排出液回流污水廠的缺氧脫氮段，其中含有的溶解性有機(jī)物可 用作反硝化脫氮的碳源被利用并去除。
離心脫水產(chǎn)生的泥餅每天約80t，先與36t粉煤灰混合，使混合物的含水率 達(dá)到55％-58％；再進(jìn)入常規(guī)翻倒槽式堆肥裝置，按堆置深度1.5m；前8天對(duì)這 些混合物，以1500m3/h的通風(fēng)流量，每小時(shí)通風(fēng)15min，并每隔一天翻倒一次； 后22天，以1500m3/h的通風(fēng)流量，每2小時(shí)通風(fēng)15min，并每隔二天翻倒一次， 共進(jìn)行30d堆肥化處理后，即可得到農(nóng)肥供土地利用。