一種以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置，其所述裝置包括槽形構(gòu)筑物(2)、透水透風底板(4)、透水透風孔(5)、稻草墊層(3)、稻草垛(1)；槽形構(gòu)筑物(2)是建在地面(7)上的方形或長方形構(gòu)筑物，槽形構(gòu)筑物(2)底部高于地面(7)上方設(shè)有透水透風底板(4)，透水透風底板(4)與地面(7)形成一個通風區(qū)(6)，透水透風底板(4)上開有透水透風孔(5)，透水透風底板(4)上鋪設(shè)有稻草墊層(3)，稻草墊層(3)上垂直立有稻草垛(1)。本發(fā)明的裝置具有節(jié)能減耗、投資低、操作過程簡單、能耗和運行成本低、速度快等特點。
【專利說明】一種以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水廠剩余污泥處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展不斷加速，城市污水處理廠的建設(shè)不斷擴大，污水生物處理后產(chǎn)生的剩余污泥量也呈爆炸式增漲，剩余污泥的處理正在成為制約城市污水處理的一個技術(shù)難題。
[0003]目前，城市污水處理廠剩余污泥的處理方法主要如下:
[0004](I)脫水-填埋法:常見的機械脫水法主要有板框壓濾、帶式機械壓濾、離心機械脫水、真空機械脫水等，這些方法脫水后剩余污泥的含油率仍高達80%左右，污泥處于半流動狀態(tài)，導致污泥含水率高，污泥量大，污泥的運輸費用高；同時，剩余活性污泥也會散發(fā)出難聞的異味，這些因素均難以達到垃圾填埋場處理的要求，導致垃圾填埋場不接收，污泥處理困難。
[0005](2)焚燒法；將含水率75~80%的污泥采用高溫燃燒，殺死各種病菌，然后進行填埋或再處理，其弊端是處理費用高，污水處理廠難以接受。
[0006](3)烘干-填埋法:將含水率75% — 80%的污泥采用熱氣流干燥烘干脫水，烘干后污泥含水率降到40%以下，污泥量降低后運到垃圾填埋場處理，其優(yōu)點是污泥體積大為降低，但是其主要缺點仍然是處理費用過高，污水處理廠難以接受。
[0007](4)厭氧消化法:我國上世紀80年代以前大多采用厭氧消化法處理，通過厭氧消化使剩余污泥中的有機物降低，同時殺滅污泥中的病原微生物，并產(chǎn)生部分可利用的沼氣，且經(jīng)厭氧消化后剩余污泥的脫水性能也大為改善，有利于污泥的脫水，經(jīng)厭氧消化后的剩余污泥可作為農(nóng)業(yè)用肥，提高污泥的綜合利用。
[0008](5)生物堆肥法:向污泥中通入氧氣，使污泥好氧高溫發(fā)酵成為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，用于肥田或土壤改良。其優(yōu)點是污泥的穩(wěn)定所需時間大為降低，處理效率高，但是其缺點是堆肥過程中需要向污泥中通入氧氣，同時還需要定期進行倒堆，處理費用高，處理過程復雜。
[0009]綜上所述，目前的污泥處置方法均存在一定的缺陷，與污泥處理和處置的基本要求存在一定的矛盾，從而影響污水處理廠剩余污泥的最終處理。而我國是一個水稻種植大國，水稻種植產(chǎn)生大量的水稻桔桿，少量的水稻桔桿在產(chǎn)業(yè)較好的地區(qū)作為生產(chǎn)原料加以利用，而80%以上的水稻桔桿無法加以利用，成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物，農(nóng)民往往采用焚燒等簡單的方法來處理剩余的水稻桔桿，
[0010] 從而導致空氣污染，加劇我國空氣環(huán)境的污染。因此，將水稻桔桿用于處理城市污水處理廠剩余污泥，不但有利于剩余污泥的處理，還有利于水稻桔桿的綜合利用，也有利于改善空氣污染狀況。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的是提供一種以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置，以克服現(xiàn)有剩余污泥脫水干化技術(shù)存在的缺陷。
[0012]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]本發(fā)明的以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置包括槽形構(gòu)筑物、透水透風底板、透水透風孔、稻草墊層、稻草垛；槽形構(gòu)筑物是建在地面上的方形或長方形構(gòu)筑物，槽形構(gòu)筑物底部高于地面上方設(shè)有透水透風底板，透水透風底板與地面形成一個通風區(qū)，透水透風底板上開有透水透風孔，透水透風底板上鋪設(shè)有稻草墊層，稻草墊層上垂直立有稻草垛。
[0014]所述的槽形構(gòu)筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽形構(gòu)筑物的高度是1.6-2.0m。
[0015]所述的透水透風底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，透水透風底板距地面(7)的距離不小于0.4mο
[0016]所述的透水透風孔的直徑為0.08-0.2m,透水通風孔的總面積不小于透水透風底板面積的30%。
[0017]所述的稻草墊層的厚度不小于0.2m。
[0018]所述的稻草垛的間距為0.8-1.2m。
[0019]所述的稻草垛為圓錐形，上部直徑為0.1-0.3m,下部直徑為0.4-0.Sm,高度為0.8-1.5m。優(yōu)選上部直徑為0.2m，下部直徑為0.6m,高度為L Om。
[0020]利用本發(fā)明的裝置進行剩余污泥干化及腐熟方法的具體步驟如下:
[0021](I)首先建筑一個槽形構(gòu)筑物，在槽體底部設(shè)有通風區(qū)，通風區(qū)上方設(shè)置透水透風底板，透水透風底板上設(shè)有透水透風孔；
[0022](2)然后在透水透風底板上鋪設(shè)稻草墊層，該層稻草的鋪設(shè)采用無規(guī)律雜亂無章的鋪設(shè)方法，以保證稻草層在攔截污泥槽內(nèi)污泥流失的同時，引導污泥滲出的水分流向污泥槽下部的集水區(qū)，同時，該層稻草還具有將下部空氣在污泥槽內(nèi)均勻分布的功能，在稻草墊層上均勻設(shè)置圓錐形的稻草垛，稻草垛間距0.8-1.2m，每個垛體的體積約為0.15m3，根據(jù)稻草內(nèi)含水量的多少每個垛體稻草用量約為6-8kg ；
[0023]稻草垛在本發(fā)明中的作用有三個:
[0024]第一是利用稻草垛在污泥層中建立一個貫穿密集型是下部的集海淀他材料制佬污泥層通風導流系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用稻草垛內(nèi)稻草間的空隙，在污泥層內(nèi)形成空氣通道，污泥槽下部的空氣通過該通道進入污泥層內(nèi)，供給剩余污泥內(nèi)和好氧和兼氧微生物進行新陳代謝活動，消耗剩余污泥內(nèi)的有機物，同時產(chǎn)生熱量，利用微生物新陳代謝產(chǎn)生的熱量對污泥進行加熱、干化脫水；
[0025]第二個作用是利用稻草垛上部小、下部大的圓錐形垛體及其內(nèi)部存在的大量孔隙形成了類似于煙?的抽吸效果，剩余污泥內(nèi)微生物的新陳代謝活動產(chǎn)生大量的熱量，該熱量加熱空氣通道內(nèi)的空氣后，通道內(nèi)空氣密度下降，因而在污泥層外空氣作用下加速了空氣通道內(nèi)的氣流速度，加強了向污泥層內(nèi)的通氣效果，同時，快速的內(nèi)外空氣交換也有助于污泥層內(nèi)微生物的新陳代謝和污泥層內(nèi)水分的蒸發(fā)過程，加速了污泥的干化速度；
[0026]第三，稻草垛還有助于污泥內(nèi)滲出水分的外排，污泥層內(nèi)水分的重力作用下被擠壓出污泥層后，再通過稻草的引導作用，引流到污泥槽底板，再流出污泥槽從而排除。
[0027](3)然后將剩余污泥通入該槽形構(gòu)筑物中，進行堆放3-20天，即可完成對剩余污泥的干化及腐熟處理。
[0028]由于稻草垛間距0.8~1.2m左右均勻分布直立放置于污泥干化熟化槽中，因此稻草垛向污泥層內(nèi)傳遞的氧氣只能向稻草垛周圍的污泥內(nèi)供給氧氣，稻草垛周圍的污泥內(nèi)微生物處理好氧環(huán)境，進行好氧新陳代謝活動，而遠離稻草垛的污泥內(nèi)微生物進行的是厭氧代謝。好氧微生物的特點是新陳代謝速度快，有機物利用速度快，產(chǎn)生的熱量也多，因此好氧微生物新陳代謝產(chǎn)生的熱量傳遞給遠離稻草的剩余污泥，使污泥層的溫度上升，厭氧微生物在高溫下新陳代謝活動加強，能加速利用污泥內(nèi)的有機物進行新陳代謝活動，在污泥內(nèi)好氧、厭氧微生物的共同作用下，剩余污泥內(nèi)的有機物被氧化降解，污泥的含熱值快速下降，達到快速腐化的效果。
[0029]在好氧微生物和厭氧微生物共同作用下，污泥的溫度上升，高溫作用下污泥中的水分快速蒸發(fā)，達到污泥快速干化的效果。
[0030]在上述過程的共同作用下，含水率為80%、比重為500~700kg/m3、有機質(zhì)(VS)含量為60~70%、低位熱值約為6~8KJ/kg的污水處理廠剩余活性污泥，經(jīng)過3天的堆放后，污泥層內(nèi)的溫度可以達到30~50°C，在20天的堆放過程中，污泥槽內(nèi)的溫度最高值發(fā)生在堆放6~8天時，溫度最高可以達到67.3°C，高溫期可持續(xù)6~8天。
[0031]采用上述方法處理后的剩余污泥，經(jīng)過20天的堆放后，污泥的含水率下降低至45~50%，減重率可達到30~60%，減容率可達到30~40%，污泥中的有機質(zhì)(VS)降解率達到30~40%，經(jīng)處理后污泥的低位熱值約為2~3KJ/kg。
[0032]上述過程中所 利用的水稻桔桿，污泥槽透水通風底板上鋪設(shè)的稻草桔桿經(jīng)20天左右的過程后，其性質(zhì)沒有發(fā)生大的變化，仍能夠回收用作污泥槽底板上的稻草墊層，而用來作為通風稻草垛，經(jīng)污泥內(nèi)微生物的新陳代謝作用后，稻草桔桿的有機質(zhì)被微生物氧化分解為半腐敗質(zhì)有機物，該有機物能有效地改善污泥內(nèi)有機物的成分等生物化學性質(zhì)，同時該有機物還能有效改善污泥的孔隙率、粘性等物理性質(zhì)，成為污泥性質(zhì)的改良劑，并隨著污泥的進一步處置過程而處理，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物的有效處理。
[0033]步驟(1)中，槽形構(gòu)筑物的高度為1.6-2.0m，透水透風底板距地面的距離不小于0.4mο
[0034]步驟(1)中，透水透風孔的直接為0.08-0.2m,透水通風孔的總面積不小于底板面積的30%。
[0035]步驟⑴中，所述的槽形構(gòu)筑物和透水透風底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
[0036]步驟⑵中，稻草墊層的厚度不小于0.2m。
[0037]步驟(2)中，稻草垛的上部直徑為0.1-0.3m，下部直徑為0.4-0.8m，高度為
0.8-1.5m。優(yōu)選稻草垛的上部直徑為0.2m，下部直徑為0.6m,高度為1.0m。
[0038]步驟(3)中，通入剩余污泥的高度為0.6-1.2m。
[0039]本發(fā)明的積極效果如下:
[0040]本發(fā)明的以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置，污水處理廠剩余活性污泥在干化腐熟期間，利用污泥內(nèi)微生物新陳代謝活動產(chǎn)生的熱量對污泥進行加熱，同時利用稻草垛的上部小、下部大的特點，結(jié)合污泥內(nèi)產(chǎn)生的熱量，在污泥內(nèi)產(chǎn)生類似于窗囪的抽風效果向污泥層內(nèi)的好氧微生物供給氧氣，實現(xiàn)了不倒堆的剩余污泥快速干化、腐熟化的效果。剩余活性污泥的干化速度快、腐熟化效果好，整個系統(tǒng)無外加能量消耗，充分利用污泥自身的能量，同時在干化過程中污泥不需要倒堆，系統(tǒng)運行操作簡單。
[0041]本發(fā)明的節(jié)能減耗效果是非常顯著的，其最大特點是在系統(tǒng)的整個運行期間，不需要任何外加能量消耗，污泥干化、腐熟化所需的所有能量均來源于微生物利用剩余活性污泥內(nèi)的有機物所產(chǎn)生的熱量，且在整個運行過程中產(chǎn)熱量均勻，不需要額外的熱量控制過程，因此是一種經(jīng)濟節(jié)能的環(huán)保型污泥處理系統(tǒng)。本技術(shù)的另一個特點是在污泥的干化腐化過程中不需要倒堆，同時也不需要向污泥中鼓入空氣，與機械干化、熱干化等技術(shù)相t匕，本發(fā)明具有投資低、操作過程簡單、能耗和運行成本低、速度快等特點。本技術(shù)的第三個特點是在污泥的處理過程中利用了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物-水稻桔桿，變廢為寶，在處理污泥的同時還實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物的合理化處理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明的以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置的示意圖。
[0043]I稻草垛、2槽形構(gòu)筑物、3稻草墊層、4透水透風底板、5透水透風底孔、6通風區(qū)、7地面。
【具體實施方式】 [0044]下面的實施例是對本發(fā)明的進一步詳細描述。
[0045]如圖1所示:本發(fā)明的以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置，包括槽形構(gòu)筑物2、透水透風底板4、透水透風孔5、稻草墊層3、稻草垛I ;槽形構(gòu)筑物2是建在地面7上的方形或長方形構(gòu)筑物，槽形構(gòu)筑物2底部高于地面7上方設(shè)有透水透風底板4，透水透風底板4與地面7形成一個通風區(qū)6，透水透風底板4上開有透水透風孔5，透水透風底板4上鋪設(shè)有稻草墊層3，稻草墊層3上垂直立有稻草垛I。
[0046]實施例1:
[0047](I)所試驗污水處理廠剩余活性污泥經(jīng)帶式壓濾機脫水后污泥的重量含水率為79.4%,污泥的比重為640kg/m3,污泥中有機質(zhì)的重量比為63.2%,污泥的低位熱值為8400KJ/kg，剩余污泥在帶式壓濾機脫水的過程中添加有重量比為0.3%的陽離子型聚丙烯酰胺(PAM)。
[0048](2)所建設(shè)的污泥槽的平面尺寸為3.0*8.0m，污泥槽的圍墻結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建造，通風透水底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建造，底板上均布間距為300mm的直徑IOOmm的通風孔，底板下部距離地面的高度為400mm，圍墻底部靠近地面部分設(shè)有通風口，圍墻總高度為2.0m，污泥槽底部設(shè)有坡度為0.5%的集水渠以收集污泥中滲出的水分。污泥槽中污泥層的厚度為1.0m。
[0049](3)污泥槽中稻草垛采用新近收割的稻草用草繩捆綁而成，所用稻草的平均長度為0.62m,采用搭接的方式將稻草捆綁為上部直徑為0.2m左右，下部直徑0.6m左右，高度為1.0Om的圓錐形垛體，每個垛體的體積約為0.15m3，每個垛體稻草用量約為9.3kg，稻草垛在污泥槽內(nèi)的擺放間距為0.Sm，均勻分布直立放置于污泥干化熟化槽中，共放置稻草垛36個，使用稻草350kg。
[0050](4)試驗期間的日氣溫為18.4°C，污泥槽內(nèi)的污泥在堆放的第3天起有少量的污水滲出，堆放的第6天污水滲出量達到最大，最大日滲出量約為0.01lmVm3污泥，污水的滲出量在堆放起始的第13天起基本停止，整個堆放期從污泥堆內(nèi)滲出的總污水量約為
0.04lm3/m3 污泥。
[0051](5)污泥層內(nèi)溫度在堆放起始的第7天達到最高，最高溫度為65.2°C，在整個堆放的第7到14天這一段題意內(nèi)，污泥堆內(nèi)的溫度保持在60~64°C之間，從堆放的第15天起污泥層內(nèi)的溫度開始下降，到第20天堆放結(jié)束時污泥層內(nèi)的溫度仍保持43.4°C，說明污泥層內(nèi)微生物的新陳代謝作用良好，產(chǎn)熱效果顯著。
[0052](6)經(jīng)20天的自然堆放，污泥內(nèi)含水率降為46.7 %，有機質(zhì)的重量比為37.3 %，減重率為49.1 %，減容率為26%，有機質(zhì)降解率達到40%，所得干污泥的低位熱值為4400KJ/
kg ο
[0053](7)在整個朝鮮族過程中不向污泥中通入空氣，不倒堆，不對污泥進行任何形式的的擾動，沒有任何形式的能量消耗，污泥干化效果良好，腐化效果良好，污泥經(jīng)干化、腐化后可用作農(nóng)用肥。
[0054]實施例2:
[0055](I)污水處理廠剩余活性污泥經(jīng)帶式壓濾機脫水后污泥的重量含水率為81.2%，污泥的比重為650kg/m3,污泥中有機質(zhì)的重量比為61%,污泥的低位熱值為8100KJ/kg,剩余污泥在帶式壓濾機脫水的過程中添加有重量比為0.4%的陽離子型聚丙烯酰胺(PAM)。
[0056](2)所建設(shè)的污泥槽的圍墻結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建造，通風透水底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建造，底板上均布間距為300mm的直徑IOOmm的通風孔，底板下部距離地面的高度為400_，圍墻底部靠近地面部分設(shè)有通風口，圍墻總高度為2.0m,污泥槽底部設(shè)有坡度為0.5%的集水渠以收集污泥中滲出的水分。污泥槽中污泥層的厚度為1.1Om0
[0057](3)污泥槽中稻草垛采用新近收割的稻草用草繩捆綁而成，所用稻草的平均長度為0.62m,采用搭接的方式將稻草捆綁為上部直徑為0.2m左右，下部直徑0.6m左右，高度為1.0Om的圓錐形垛體，每個垛體的體積約為0.15m3，每個垛體稻草用量約為9.3kg，稻草垛在污泥槽內(nèi)的擺放間距為0.Sm，均勻分布直立放置于污泥干化熟化槽中，共放置稻草垛41個，使用稻草370kg。
[0058](4)試驗期間的日平均氣溫為16.7V，污泥槽內(nèi)的污泥在堆放的第4天起有少量的污水滲出，堆放的第6天污水滲出量達到最大，最大日滲出量約為0.01mVm3污泥，污水的滲出量在堆放起始的第14天起基本停止，整個堆放期從污泥堆內(nèi)滲出的總污水量約為
0.043m3/m3 污泥。
[0059](5)污泥層內(nèi)溫度在堆放起始的第7天達到最高，最高溫度為63.4°C，在整個堆放的第7到14天這一段題意內(nèi)，污泥堆內(nèi)的溫度保持在59~65°C之間，從堆放的第15天起污泥層內(nèi)的溫度開始下降，到第20天堆放結(jié)束時污泥層內(nèi)的溫度為保持41.7°C，污泥層內(nèi)微生物的新陳代謝作用良好，產(chǎn)熱效果顯著。
[0060](6)經(jīng)20天的自然堆放，污泥內(nèi)含水率降為44.3%，有機質(zhì)的重量比(包括部分稻草桔桿混雜)為41.6 %，減重率為51 %，減容率為29 %，有機質(zhì)降解率達到32 %，所得干污泥的低位熱值為4640KJ/kg。
[0061]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種以稻草為填充物的不翻堆剩余污泥干化及腐熟裝置，其特征在于:所述裝置包括槽形構(gòu)筑物(2)、透水透風底板(4)、透水透風孔(5)、稻草墊層(3)、稻草垛(1);槽形構(gòu)筑物(2)是建在地面(7)上的方形或長方形構(gòu)筑物，槽形構(gòu)筑物(2)底部高于地面(7)上方設(shè)有透水透風底板(4)，透水透風底板(4)與地面(7)形成一個通風區(qū)(6)，透水透風底板(4)上開有透水透風孔(5)，透水透風底板(4)上鋪設(shè)有稻草墊層(3)，稻草墊層(3)上垂直立有稻草垛(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的槽形構(gòu)筑物(2)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽形構(gòu)筑物(2)的高度是1.6-2.0m。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的透水透風底板(4)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，透水透風底板(4)距地面 (7)的距離不小于0.4m。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的透水透風孔(5)的直徑為.0.08-0.2m，透水通風孔(5)的總面積不小于透水透風底板(4)面積的30%。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的稻草墊層(3)的厚度不小于0.2m。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的稻草垛(1)的間距為0.8-1.2m。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的稻草垛(1)為圓錐形，上部直徑為.0.1-0.3m，下部直徑為0.4-0.8m，高度為0.8-1.5m。8、如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于:所述的稻草垛(1)的上部直徑為0.2m，下部直徑為0.6m，高度為1.0m。
【文檔編號】C02F11/12GK103936247SQ201410176880
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】王西峰, 胡曉蓮, 任伯幟, 龔昕 申請人:湖南科技大學