城市污泥生物发酵转化腐殖质的方法技术

本发明专利技术提供城市污泥生物发酵转化腐殖质的方法，采用复合物对物料进行固态发酵，其中：所述物料包括城市污泥和秸秆；所述复合物包括枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂肪酶，并且所述枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂肪酶之间的重量配比为(3-5)∶(2-4)∶(2-4)。本发明专利技术所述方法发酵时间短，发酵过程无异臭味产生；此外，城市污泥转化的腐殖质达到Q/BJZZT0004-2014标准要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市污泥的转化方法，特别是涉及城市污泥生物发酵转化腐殖质的方 法。
技术介绍
城市污泥是城市生活污水处理过程中所产生的固体废弃物，其成分复杂，通常除 了含有大量氮、磷、多种微量元素和有机质等可利用成分外，还含有有毒、有害、难降解的有 机物、重金属、病原菌及寄生虫（卵）等物质。城市污泥中有机质含量商，容易形成-次污 染，此外其还含有大量的有害物质，如不进行适当处置，将对生态环境和人类自身造成很大 危害。 目前，对城市污泥的治理主要包括卫生填埋、焚烧处理、水体消纳和堆肥处理等。 卫生填埋是将城市污泥经简单灭菌处理后直接倾倒于低地或谷地制造人工平原，其虽处理 成本相对较低，但仍然存在环境污染等问题。焚烧处理是将城市污泥氧化燃烧形成有机物 或二氧化碳的过程，其虽然能够实现废物的无害化，但运行能耗高、并且会造成严重的资源 浪费。水体消纳是将城市污泥排入水体，其没有进行无毒无害化处理，因此没有从根本上解 决环境污染等问题。 堆肥处理是利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物促进固体废弃物 中可生物降解的有机物向稳定的类腐殖质生化转化的微生物学过程。然而，城市污泥的堆 肥时间通常较长，并且在堆肥过程中和结束后会产生臭味，不仅造成氮素流失，并且需要进 行额外的脱臭处理；此外，堆肥转化所形成的产物质量不稳定，还常常因残留有重金属而造 成土壤污染，不仅严重影响农作物生长，甚至还会危害人体健康。
技术实现思路
本专利技术提供，用于解决现有技术中城市污 泥转化过程中发酵时间长、发酵过程产生臭气以及所形成的产物质量不稳定和残留重金属 等技术缺陷。 本专利技术提供的，采用复合物对物料进行固态 发酵，经所述固态发酵的物料转化为腐殖质，其中： 所述物料包括城市污泥和秸杆； 所述复合物包括枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂肪酶，并且所述枯草芽孢杆菌、黑曲霉 和脂肪酶之间的重量配比为（3-5) :(2-4) :(2-4)，例如4:3:3。 本专利技术对城市污泥的来源不作严格限制，但需要控制该城市污泥的水分含量（含 水率）<80%，水分含量过大时可以通过脱水去除城市污泥中的水分。本专利技术对秸杆的来 源也不作严格限制，其可以包括但不限于小麦秸杆、水稻秸杆、玉米秸杆、花卉枝叶等。 并且，在本专利技术中，所述复合物可以由所述枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂肪酶组成， 此外也可以根据转化目的在所述枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂肪酶中添加其它适宜的菌株或 酶制剂。其中，所述枯草芽孢杆菌和黑曲霉均可选用本领域的常规菌株，例如枯草芽孢杆 菌（Bacillus subtilis)可以为枯草芽孢杆菌AS 1.210、枯草芽孢杆菌AS 1.836等，黑曲 霉（Aspergillus niger)可以为黑曲霉AS 3. 3928、黑曲霉AS 3. 6469等，这些菌株均可购 自中国普通微生物菌种保藏管理中心，在使用时，可以采用菌粉进行。脂肪酶（Lipase，EC 3. 1. 1. 3)可普通市购，其酶活可为5000-50000U/g。 toon] 根据本专利技术提供的方法，所述秸杆包括具有两种以上长度的秸杆段，并且所述秸 杆段的长度为l-5cm，直径为0. 5-lcm。在本专利技术一具体方案中，所述秸杆段包括短秸杆段、 中秸杆段和长秸杆段；其中，所述短秸杆段与所述中秸杆段的长度差为l-2cm，所述中秸杆 段与所述长結杆段的长度差为l_2cm。短結杆段、中結杆段、长結杆段的长度依次增加，短結 杆段的长度可以l-2cm，中秸杆段的长度可以2-4cm，长秸杆段的长度可以4-5cm，例如短秸 杆段、中結杆段、长結杆段的长度可以依次lcm、3cm、5cm。 进一步地，所述短秸杆段、所述中秸杆段和所述长秸杆段之间的重量配比为 (1-3) : (1-3) : (1-3)。 在本专利技术中，所述秸杆段不能过长或过短，秸杆段过短（< 1cm)不利于空气流 通，发酵过程容易产生臭气，秸杆段过长（> 5cm)会使水分散发过快，从而导致发酵不完 全。此外，在物料中添加两种以上长度（例如三种长度）的秸杆段，有利于物料中污泥与秸 杆的均匀分散以及物料中空气的流通，从而缩短发酵时间。 进一步地，所述物料中的城市污泥（氮源）与秸杆（碳源）的重量配比为（6-8): (2-4)，例如可以为7 :3。并且，每千克所述物料所采用的复合物的量可以为15-30mg。适宜 的碳氮比和复合物用量有利于物料的快速升温和分解，其不仅能缩短发酵时间，而且能使 发酵进行得更加充分和完全，此外在发酵过程中不易产生臭气。 在本专利技术一具体方案中，所述采用复合物对物料进行固态发酵，具体包括如下步 骤： 将所述复合物溶于水，制成复合物溶液； 将所述复合物溶液喷洒在所述秸杆上，再与所述城市污泥进行混合，制成发酵 料； 对所述发酵料进行固态发酵。 进一步地，将所述复合物溶于水后，对其进行活化，制成复合物溶液。所述活化例 如可以曝气15-30分钟，从而使复合物中的各菌被激活。 进一步地，所述固态发酵依次包括中温阶段、高温阶段和成熟阶段；其中，所述中 温阶段在30-40°C的温度下持续8-15h，所述高温阶段在55-65°C的温度下持续36-60h，所 述成熟阶段在40°C以下的温度下持续20_30h。 具体地，物料（发酵料）在固态发酵过程中会释放热量，从而使其温度升高，通过 监测物料的温度可判断固态发酵的程度。物料的发酵通常首先为中温阶段，其先从室温升 温至35-45°C，并在该温度下持续8-15h，随后继续升温至45°C左右进入高温阶段，高温阶 段自45°C左右继续升温至55-65°C，并在该温度下持续36-60h，随后降温至40°C左右进入 成熟阶段，该阶段持续20-30h后，物料温度降至30°C左右，含水率基本降至30%左右，固态 发酵完成。 本专利技术的固态发酵过程自发进行，在发酵过程中，可以通过适当控制物料（发酵 料）的尺寸、氧气含量、水分含量等，使固态发酵处于正常状态。该正常状态下的发酵过程 中不会产生臭气，并且发酵时间仅需3-4天即可完成。特别是，当发酵温度> 60°C时，必须 及时进行曝气及翻堆降温，从而保证物料完全发酵。 进一步地，通过混合和/或破碎使所述物料（发酵料）中的秸杆之间的间距< 2cm 以及所述物料的尺寸< 15cm。通常，物料（发酵料）呈块状，所述物料的尺寸指的是块状物 料的长度和宽度，即，使块状物料的长度和宽度均< 15cm ;所述间距和尺寸过大均不利于 固态发酵的正常进行。 尤其是，控制所述固态发酵过程中的物料内部的氧气含量为5-10%，并且控制 所述发酵过程中的物料中的水分含量为15-60%，进一步为40-60%。物料内部的氧气 含量过低易转为厌氧发酵，从而产生臭气，可以通过曝气使氧气含量维持在适宜的范围 (5-10% );水分含量过低（< 15% )不利于微生物的繁殖，水分含量过高（> 60% )容易 堵塞物料中的空隙而使发酵产生臭气，在水分含量过低时可以通过喷水使水分含量维持在 适宜的范围（40-60% )。 本专利技术的实施，至少具有以下优点：本文档来自技高网...

【技术保护点】
城市污泥生物发酵转化腐殖质的方法，其特征在于，采用复合物对物料进行固态发酵，其中：所述物料包括城市污泥和秸秆；所述复合物包括枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂肪酶，并且所述枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂肪酶之间的重量配比为(3‑5)：(2‑4)：(2‑4)。

【技术特征摘要】
1. 城市污泥生物发酵转化腐殖质的方法，其特征在于，采用复合物对物料进行固态发 酵，其中： 所述物料包括城市污泥和秸杆； 所述复合物包括枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂肪酶，并且所述枯草芽孢杆菌、黑曲霉和脂 肪酶之间的重量配比为（3-5) :(2-4) :(2-4)。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸杆包括具有两种以上长度的秸杆 段，并且所述秸杆段的长度为l_5cm，直径为0. 5-lcm。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述秸杆段包括短秸杆段、中秸杆段和长 秸杆段；其中，所述短秸杆段与所述中秸杆段的长度差为l-2cm，所述中秸杆段与所述长秸 杆段的长度差为l _2cm。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述短秸杆段、所述中秸杆段和所述长秸 杆段之间的重量配比为（1-3) :(1-3) :(1_3)。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物料中的城市污泥与秸杆的重量配 比为（6-8) : (2-4)。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄苏一，姚民仆，胡华龙，王捷，周宇光，孙绍锋，孔祥娟，林贞，
申请(专利权)人：北京质智天成环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11