(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810149288.7
(22)申请日 2018.02.13
(71)申请人 太原理工大学
地址 030024 山西省太原市万柏林区迎泽
西大街79号
(72)发明人 郭波 岳秀萍 田瑜 李赛
李美玲
(74)专利代理机构 太原市科瑞达专利代理有限
公司 14101
代理人 申艳玲
(51)Int.Cl.
C05G 3/00(2006.01)
C05F 17/00(2006.01)
C02F 11/12(2006.01)
C02F 11/14(2006.01)
C02F 11/00(2006.01)C02F 11/02(2006.01)
(54)发明名称一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法(57)摘要本发明公开了一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，包括以下步骤：（1）生物纳米零价铁调理污泥；（2）镁盐和两性高分子絮凝剂PADS调理污泥；（3）经絮凝后的污泥脱水至含水率70~77wt%；（4）将上述脱水后的污泥与回流堆肥、辅料混合均匀，调节水率为53~63wt%，调节碳氮比为26~35:1；（5）一次发酵：将上述混合物 料置于堆肥反应器中，强制通风供氧进行发酵5~12天，部分发酵堆肥可作为回流堆肥；（6）二次发酵：一次发酵后的堆肥在遮雨条件下进行敞开式发酵20~35天，得到完全腐熟的堆肥产品。本发明将污泥脱水与堆肥化处理结合，稳定堆肥中重金属，实现污泥的无害化、
减量化和资源化。权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 108373377 A 2018.08.07
C N 108373377
A
1.一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）生物纳米零价铁调理污泥：20~30℃下，在污泥中投加新鲜的生物纳米零价铁，投加量0.02g ~0.16g Fe /g干污泥，40~60r/min搅拌10~30min；
（2）镁盐和两性高分子絮凝剂PADS调理污泥：经生物纳米零价铁调理后的污泥中，投加镁盐溶液0.01g ~0.05g Mg/g干污泥，40~60r/min搅拌2~3min；然后加入PADS 50mg ~180mg/g 干污泥，200~400r/min搅拌30~60s后再以60~100r/min搅拌3~6min；
（3）污泥脱水：对上述经镁盐和PADS调理后的污泥混合物进行离心或压滤脱水，脱水后的污泥含水率为70~77wt%；
（4）调节含水率和C/N比：将上述脱水后的污泥与回流堆肥、辅料混合均匀，调节混合物料的含水率为53~63wt%，调节碳氮比为26~35:1；
（5）一次发酵：将上述混合物料置于堆肥反应器中，强制通风供氧进行发酵5~12天，部分发酵堆肥可作为回流堆肥；
（6）二次发酵：一次发酵后的堆肥在遮雨条件下进行敞开式发酵20~35天，得到完全腐熟的堆肥产品。
2.根据权利要求1所述的城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：生物纳米零价铁是以悬浮液的形式加入到体系中，悬浮液中Fe的浓度为0.03~0.15mol/L；
生物纳米零价铁悬浮液的制备方法为：
（1）葡萄多酚提取液的制备：经烘干粉碎后的葡萄皮或葡萄籽粉末中，加入提取剂，于N 2保护下加热，所得溶液经离心，上清液即为葡萄多酚提取液；
（2）生物纳米零价铁悬浮液的制备：N 2保护下，60~100r/min搅拌下，滴加葡萄多酚提取液于亚铁盐溶液中，20~30℃下，反应10~30s得到生物纳米零价铁悬浮液。
3.根据权利要求2所述的城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：所述提取剂是蒸馏水或
乙醇水溶液，提取剂的加入量为：1g葡萄皮或葡萄籽粉末加入提取剂15~25mL；提取温度：70~90℃，提取时间：0.5~1h。
4.根据权利要求2所述的城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：所述亚铁盐溶液为硫酸亚铁、氯化亚铁或硫酸亚铁铵中的一种；亚铁盐溶液的浓度为0.1~0.3mol/L；葡萄多酚提取液与亚铁盐溶液的体积比为1:1~2。
5.根据权利要求1所述的城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：镁盐为硫酸镁或氯化镁中的一种，镁盐溶液的浓度为0.5~2.0mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：两性高分子絮凝剂PADS是以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯磺酸钠为单体原料，采用三元自由基水溶液聚合法，在引发剂作用下，经过复合引发制备而成。
7.根据权利要求6所述的一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：两性高分子絮凝剂PADS的制备方法如下：按照丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯磺酸钠物质的量比=70~89:10~20:1~10，分别配制质量分数为10%的丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯磺酸钠的水溶液，将上述配制好的三种单体溶液混合，并倒入装有冷凝和搅拌的装置中，调节pH值为4~8，100~200r/min搅拌下，通氮除氧10~30min；然后向所得混合溶液中加入三种单体总质量分数0.05~
0.15%的引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠，过硫酸铵与亚硫酸氢钠的物质的量比=1:1，50~100r/min下持续搅拌，控制温度40~60
℃，通氮气反应3
~6h后出料，得到淡黄胶状粘稠溶液PADS，经真空干燥后，存于干燥器中。
8.根据权利要求1所述的城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：所述的辅料是畜禽粪便以及玉米秸秆、稻草、草木灰或麦秆中一种或多种。
9.根据权利要求1所述的城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：所述的回流堆肥是一次发酵后的堆肥，回流堆肥的含水率应低于40wt%。
10.根据权利要求1所述的城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，其特征在于：所
述的二次发酵是将物料堆成1
~2m高的条垛形，在防雨设施下进行敞开式发酵，每隔5
~
8天翻
堆一次。
一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法
技术领域
[0001]本发明属于城市污水处理厂污泥的资源化利用领域，涉及一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法。
背景技术
[0002]污泥的处理处置成为人们关注和研究的热点。城市污水处理厂污泥一般含水率高达98wt%以上，体积庞大且含有病原微生物、寄生虫卵及重金属等有毒有害物质。
[0003]污泥脱水是污泥处理处置的核心环节。采用高分子絮凝剂进行污泥脱水，能有效去除水分。堆肥处理是污泥无害化和资源化的重要途径之一。污泥经过堆肥化处理后，可有效地杀灭其中的病原菌和寄生虫卵，污泥中富含的氮、磷、钾和有机质等可以为植物生长提供有利的营养成分，但污泥中含有重金属有害物质，如处理不当将导致土壤污染。目前对污泥中的重金属主要是通过稳定化处理，降低其迁移
转化能力，降低其生物活性和植物吸收量，以去除或减少重金属对水资源及土壤、农作物的危害以及对生态环境的破坏。纳米零价铁可以去除和固定多种重金属，是广泛使用的环境修复材料之一；生物纳米零价铁是利用植物提取液中的生物活性还原剂将铁盐或亚铁盐还原为纳米零价铁而得，这些生物活性物质如多酚、黄酮、酶、蛋白质等同时兼有分散剂和稳定剂的作用，不仅可以减少纳米颗粒的团聚，在堆肥处理中还可以为微生物提供C源和N源营养。
发明内容
[0004]本发明旨在提供一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，将污泥脱水与污泥的堆肥化处理有效结合，达到稳定堆肥中重金属的作用，实现污泥的无害化、减量化和资源化。
[0005]本发明利用生物纳米零价铁的吸附、络合或还原等作用，固定重金属污染物；所涉及的生物纳米零价铁是利用葡萄多酚提取液还原亚铁盐而制备得到，采用的原料葡萄皮或葡萄籽是葡萄鲜食、榨汁和葡萄酿酒业的废弃部分，天然取材、变废为宝，且制备工艺简单，具有经济性、环境友好和资源再利用等特点；所含生物活性物质如多酚、黄酮、酶、蛋白质等不仅可以起到分散剂和稳定剂的作用，减少纳米颗粒的团聚，而且在堆肥处理中还可以为微生物提供C源和N源等营养。
[0006]本发明使用的镁盐一方面可以利用镁离子带正电，污泥絮体表面通常带负电，从而起到压缩双电层，加快污泥絮凝作用，另一方面，元素镁还可以与污泥中氨氮、磷酸根形成鸟粪石，有助于将氮、磷
、镁这些营养元素以固态形式留在污泥堆肥产品中，有效减少污泥脱水后废液的环境污染，提高堆肥产品的肥效。
[0007]本发明采用了一种新型的两性高分子絮凝剂P（AM-DAC-SMAS），简称PADS。两性有机高分子絮凝脱水剂，既具有阳离子单元又具有阴离子和中性单元，阳离子单元可以捕捉带负电荷的有机悬浮物，而阴离子单元和中性单元有助于无机悬浮物的沉降，可以起到絮凝助剂的作用；与传统脱水剂相比较，PADS具有用量小，脱水效率高，产生污泥量少等优点，
与镁盐联用可以进一步提高脱水效率。
[0008]本发明采用高C/N比、低含水率的玉米秸秆、稻草、草木灰或麦秆中一种或多种，以及低C/N比、较低含水率的畜禽粪便作为辅料用以调节初始堆肥的含水率和C/N比；并利用一次发酵后的含水率降至40%以下的堆肥作为回流堆肥，与污泥和辅料混合，以减少辅料的用量。
[0009]（1）本发明提供了一种城市污水处理厂污泥的堆肥化处理的方法，包括以下步骤：生物纳米零价铁调理污泥：20~30℃下，在污泥中投加新鲜的生物纳米零价铁悬浮液，投加量0.02g ~0.16g Fe /g干污泥，40~60r/min搅拌10~30min，利用生物纳米零价铁的吸附、络合和还原作用固定污泥中的重金属污染物，降低重金属的迁移转化能力；
（2）镁盐和两性高分子絮凝剂PADS调理污泥：经生物纳米零价铁调理后的污泥中，投加镁盐溶液0.01g ~0.05g Mg/g干污泥，40~60r/min搅拌2~3min；然后加入PADS 50mg ~180mg/g 干污泥，200~400r/min搅拌30~60s后再以60~100r/min搅拌3~6min；
步骤（2）中镁盐为硫酸镁或氯化镁中的一种，镁盐溶液的浓度为0.5~2.0mol/L。
[0010]（3）污泥脱水：对上述经镁盐和PADS调理后的污泥混合物进行离心或压滤脱水，脱水后的污泥含水率为70~77wt%；
（4）调节含水率和C/N比：：将上述脱水后的污泥与回流堆肥、辅料混合均匀，调节混合物料的含水率为53~63wt%，调节碳氮比C/N为26~35:1；C、N含量可以通过测量得到；
步骤（4）中的所述的辅料为畜禽粪便以及玉米秸秆、稻草、草木灰或麦秆中一种或多种；所述的回流堆肥是一次发酵后的堆肥，回流堆肥的含水率应低于40wt%。
[0011]（5）一次发酵：将上述混合物料置于堆肥反应器中，强制通风供氧进行发酵5~12天，部分发酵堆肥可作为回流堆肥；
（6）二次发酵：一次发酵后的堆肥在遮雨条件下进行敞开式发酵20~35天，得到完全腐熟的堆肥产品。
[0012]步骤（6）中所述的二次发酵是将物料堆成1~2m高的条垛形，在防雨设施下进行敞开式发酵，每隔5~8天翻堆一次。
[0013]上述方法中，生物纳米铁是以悬浮液的形式加入到体系中，悬浮液中Fe的浓度为0.03~0.15mol/L。生物纳米零价铁悬浮液的制备方法：
（1）葡萄多酚提取液的制备：向经烘干粉碎后的葡萄皮或葡萄籽粉末中加入提取剂，于N 2保护下加热，所得溶液经离心，离心后的上清液即为葡萄多酚提取液；
（2）生物纳米零价铁悬浮液的制备：N 2保护下，60~100r/min搅拌下，滴加葡萄多酚提取液于亚铁盐溶液中，20~30℃下，反应10~30s得到生物纳米零价铁悬浮液。
[0014]进一步地，生物纳米铁悬浮液的制备步骤（1）中，提取条件为：提取剂为蒸馏水或乙醇溶液；提取剂加入量为：1g葡萄皮或葡萄籽粉末加入提取剂15~25mL；提取温度：70~90℃，提取时间：0.5~1h。
[0015]进一步地，生物纳米铁悬浮液的制备步骤（2）中，所述亚铁盐溶液为硫酸亚铁、氯化亚铁或硫酸亚铁铵中的一种；亚铁盐溶液浓度为0.1~0.3mol/L；葡萄多酚提取液与亚铁盐溶液的体积比为：1:1~1:2。
[0016]上述方法中，两性高分子絮凝剂PADS是以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯磺酸钠为单体原料，采用三元自由基水溶液聚合法，在引发剂作用下，经过复合引
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议