專利名稱：污水廠污泥生產有機酸類肥料及產品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種污水廠污泥生產有機酸類肥料及產品，更具體地說，涉及一種低溫液相法處理活性污泥制得高肥效的有機酸類肥料，并將固相重金屬絡合物液固分離燒結成無害硅酸鹽的方法及上述所獲得的產品。
在現有技術中，隨著環境保護事業的不斷深化發展，城市污水處理工廠在全國各地大量興建，其副產物——大量活性污泥的處理和利用問題則愈加突出。污水廠污泥中，含有五分之四的水和五分之一的懸浮狀有機物質；既含有氮、磷、鉀有益元素和大量可供利用的有機生物菌體，又含有有害的微生物(致病菌、病毒、寄生蟲卵)和鉻、鎘、鉛、砷、汞等重金屬鉻合物。由于污泥的復雜成分及粘稠狀態，使它的處置利用成為難題，到目前為止，還沒有成熟技術對活性污泥進行有效處理并充分利用。現有活性污泥處理方法有(1)污泥填埋不僅占用土地，還會污染地下水源；(2)污泥倒入海中會污染海域，破壞生態平衡；(3)泥泥焚燒污泥含水80％以上，不僅操作費用大，而且浪費有機質資源，廢氣還會污染大氣；(4)污泥發酵腐熟后制成肥料，相對而言，是一種較好的方法，但發酵時間長，占地面積大，生產效率低、費時費力，存在重金屬積累污染問題；(5)濕污泥干燥后做肥料由于污泥呈粘稠狀態，特別是菌體內的細胞結合水，脫水效果很差，很難進行干燥，費時費力，同樣有重金屬污染問題；(6)其他的污泥處理方法目前尚處于研究階段。以上所述的處理污泥的各種方法均存在嚴重問題，因此，必需采用簡單易行的方法，對污泥進行無害化高效綜合利用。
本發明旨在提供一種用污水廠污泥生產有機酸類肥料及其所獲得的產品，即采用低溫液相法，使污泥中的微生物及菌體細胞壁破解，蛋白質、脂肪、木質素等通過分解反應，生成有機酸類等組分，同時達到殺菌、消毒、除臭目的，并將污泥重金屬與腐殖質生成的固相絡合物，經液固分離后，燒結成無害的硅酸鹽而除去；本發明免除發酵工藝，充分利用污泥制成水溶性好、肥效高的復合肥料。
為了達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案(一)在污泥中加入硫化鈉和二硫化碳(其中，二硫化碳必須在酒精溶液中貯存)，溶液呈堿性，PH＝8～10，PH值可以不加調節，并加入焦磷酸鈉分散劑和四丁脂消泡劑，升溫80～85℃，常壓，保溫1小時，使污泥中的微生物及菌體細胞壁發生破解反應；微生物及菌體分解成含氮有機物(主組分為蛋白質)和非含氮有機物(主組分為葡萄糖)，此時溶液中的有機物質由蛋白質、脂肪、木質素、纖維素、糖類、以及腐殖質組成。再升溫90～95℃，常壓，再保溫1～2小時，發生如下的分解反應I，蛋白質水解生成有機酸
II，纖維素水解生成葡萄糖
III，葡萄糖分解生成草酸
此外，還有木質素分解生成酚、醛和酸類物質等。
(二)污泥中較小分子量的腐殖酸，與鉀、鈉、氨(K+、Na+、NH3+)等離子結合，生成腐殖酸鹽類而溶解于溶液中；
(三)污泥中較大分子量的腐殖質比較難于分解，污泥中原來就已存在的腐殖質與重金屬[鉻(Cr)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、汞(Hg)、砷(As)等]形成的不溶水于的鉻合物，仍以固相形式保留在溶液中。
(四)溶液進行過濾，將濾渣加入硅酸鈉進行高溫燒結，使重金屬生成無害的硅酸鹽而除去。
(五)通過前述分解反應，達到了殺菌、消毒、除臭的目的，所得有機酸、酚、醛等組分及腐殖酸鹽類溶液，可進一步濃縮制成高肥效的沖稀肥料，或再造粒、干燥，制得顆粒狀有機復合肥。
本發明的有機酸類肥料的制造方法，包括混料、破解、分解、過濾、濃縮、包裝，以及重金屬燒結。其具體制造過程為(1)用帶攪拌和煙道氣夾道加熱的敞口設備作混料、破解和分解罐，先加入含水80％～85％的濕污泥，向污泥中加入2.5～4.5％(污泥干基重量比，以下同)硫化鈉、0.2～0.6％二硫化碳、1.5～2.0％焦磷酸鈉、加入3～5％的自來水，(自來水中預先加入占水重量10～20％的四丁脂消泡劑)，上述物料邊攪拌邊加熱到80～85℃，常壓，保溫1小時，使微生物細胞壁破解；再邊攪拌邊加熱到90～95℃，常壓，保溫1.5～2小時，使有機物質發生分解反應；(2)溶液進行過濾，將濾液濃縮，加入氮、磷、鉀輔料，包裝得液體沖稀肥料；(3)也可經過造粒、干燥，制得顆粒狀有機復合肥料；(4)濾渣中加入占濾渣重量百分比為10％的液體硅酸鈉后送去加熱爐內，經1100℃燒結半小時，得無害化的重金屬硅酸鹽物質，可供制磚或水泥廠使用。
所制得的有機酸類肥料，產品成份和含量(折成干基)為有機酸和腐殖酸鹽類18～35％，氮8～20％，五氧化二磷3～10％，氧化鉀4～15％，余量為其他有機和無機物質。
在實施本發明的過程中，向污泥中加入硫化鈉為工業級“合格品”質量，硫化鈉(Na2S)含量≥60.0％；加二硫化碳(CS2)，為工業級“普通級”質量，外觀為無色透明液體，沸程(1.0Mpa時)45.6～46.6℃，相對密度(D420)為1.262～1.267，在酒精溶液中貯存才穩定，它與硫化鈉的增效配合應用，實現微生物細胞壁(磷脂雙分子層)的低溫破解，是本發明的特點之一；加焦磷酸鈉(即磷酸四鈉)為工業級“合格品”，含Na4P2O4≥95.0％，水不溶物含量≤0.20％，它起分散作用；加四丁脂工業級品消泡劑，可有效消除反應生成的泡沫；加入液體硅酸鈉(Na2O·nSiO2)為工業級“五類”產品，含二氧化硅≥29.2％，可使重金屬易于燒結成硅酸鹽類物質。
在實施本發明過程中，必須掌握分解反應進行的深度，控制三大因素來控制反應深度(1)加入Na2S和CS2的數量、(2)溫度、(3)時間。加入物過多、溫度過高、時間過長，均可使反應過深而使有機酸發生氨化反應生成NH3、CO2等物質，既產生了廢氣污染物，又降低有機物肥效；在相反情況下，則可使反應過淺，使一部分污泥有機物質反應不完全而影響肥效。
控制反應深度，還應考慮到與重金屬結合的腐殖質絡合物，仍以固相形式保留在溶液中，使重金屬除去效率達到90％以上；而腐殖酸鹽類則以溶解狀態存在于溶液中；反應完畢后，污泥絮凝體已大大減少，溶液易于過濾和濃縮。
與現有技術相比，本發明具有以下明顯的優點(1)本發明采用低溫“液相法”處理污泥，避免了現有“固相法”處理污泥存在的各種懸而未決的難題；(2)有效除去污泥中的重金屬，生成無害化物質；(3)實現了污泥殺菌、消毒、除臭的目的；(4)無“三廢”污染問題；(5)制得的有機酸類肥料在土壤中易于氨化，是農作物容易吸收的高效有機肥料；(6)免除發酵工藝，設備簡易，方法簡單，易于實施。本發明既為污水廠付產大量活性污泥提供了一種無害化綜合利用的出路；又為農業生產提供了高肥效的有機肥料原料。復合肥產品經大量施用證明對農作物的增產增收、恢復作物自然風味、改良土壤三大功能均具有顯著的效果。本發明具有顯著的經濟效益、環保效益和社會效益。


圖1是本發明的液相法物料流程示意圖；圖2是本發明的工藝流程示意圖。圖中明確表示了自活性污泥處理至肥料產品的全過程。
以下通過具體的實施例對本發明進行更加詳細的描述實施例1用污水廠排出的含水重量80％的濕污泥200公斤，加入硫化鈉1.2公斤、二硫化碳(溶于酒精中)0.2公斤、焦磷酸鈉0.8公斤、自來水2公斤(水中已加有占水重量20％的四丁脂消泡劑)。邊加熱邊攪拌，加熱到80℃，保溫1小時，常壓，再邊加熱邊攪拌，加熱到95℃，保溫1.5小時，常壓，后送去過濾，濾液送去濃縮，濃縮至剩下100公斤溶液，再加入工業級尿素20公斤，磷酸二銨10公斤，氯化鉀10公斤混合均勻后裝入塑料桶中，即得140公斤液體優質沖稀肥料，該產品的N∶P2O5∶K2O∶有機質的比值為8∶3.5∶4.5∶18。(有機質為有機酸和腐殖酸鹽類)。濾渣得到2公斤，加入液體硅酸鈉0.2公斤，送去燒結爐，經1100℃燒結半小時，得到無毒無害的硅酸鹽，送去磚廠制磚使用。
實施例2方法、步驟、配方、工藝同實施例1。
用污水廠排出的含水重量83％的濕污泥500公斤，加入硫化鈉3.0公斤、二硫化碳(溶于酒精中)0.4公斤、焦磷酸鈉1.7公斤，自來水2.5公斤(水中已加有占水20％的四丁脂消泡劑)。邊加熱邊攪拌，加熱到80℃，保溫1小時，常壓，再邊加熱邊攪拌，加熱到95℃，保溫1.5小時，后送去過濾，濾液送去濃縮，濃縮至120公斤的濃溶液，然后加入尿素50公斤，磷酸二銨30公斤、氯化鉀30公斤，采用“帶刀片式攪拌葉的造粒機”(專利號ZL200520055043.6)進行造粒，然后干燥，即得有機—無機復合肥料小圓顆粒產品185公斤。該產品的N∶P2O5∶K2O∶有機質的比值為17∶8∶11∶25(有機質為有機酸和腐殖酸鹽類)。濾渣得到5公斤，加入液體硅酸鈉0.5公斤，送去燒結爐，經1100℃燒結半小時，得到無毒無害的硅酸鹽，送去水泥廠制水泥使用。
權利要求
1，一種有機酸類肥料，含有機物質和無機物質，其特征在于肥料的成份和重量百分含量為有機酸和腐殖酸鹽類18～35％氮8～20％五氧化二磷3～10％氧化鉀4～15％余量為其他有機和無機物質所述的氮、五氧化二磷、氧化鉀分別是含氮、磷和鉀化合物的折合量。
2，污水廠污泥生產有機酸類肥料的方法，包括破解、分解、過濾、濃縮和燒結，其特征在于制造過程為(1)向含水重量80～85％的污泥加入2.5～4.5％(污泥干基重量比，以下同)硫化鈉、0.2～0.6％二硫化碳、1.5～2.0％焦磷酸鈉、3～5％自來水(水中預先加入占水重量10～20％的四丁脂消泡劑)，攪拌加熱80～85℃，常壓，保溫1小時，后再攪拌加熱90～95℃，常壓，保溫1.5～2小時，然后，(2)溶液進行過濾，濾液加入氮、磷、鉀輔料，包裝得液體沖稀肥料；或經過造粒、干燥、制得顆粒狀有機復合肥料，然后，(3)濾渣中加入濾渣重量百分比為10％的液體硅酸鈉，加熱1100℃，燒結半小時，得無害化的重金屬硅酸鹽物質。
全文摘要
本發明公開了一種用污水廠污泥生產有機酸類肥料及產品，產品成份和含量(折成干基)為有機酸和腐殖酸鹽類18～35％，氮8～20％，五氧化二磷3～10％，氧化鉀4～15％，余量為其它有機和無機物質；重金屬生成的腐殖質絡合物經液固分離高溫燒結后，形成無害的硅酸鹽而除去。用低溫液相法生產優質有機酸類肥料，解決了污泥殺菌、消毒、除臭、除重金屬和三廢污染等問題，具有免除發酵、設備及工藝簡易、產品肥效高、利于環境保護等優點，本發明廣泛適用于污水廠污泥無害化綜合利用中使用。
文檔編號C05F7/00GK1966474SQ20061014711
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月7日 優先權日2006年11月7日
發明者羅健泉 申請人:羅健泉