本發明涉及一種好氧堆肥裝置及其使用方法。

背景技術：

我國普遍存在“重水輕泥”的問題，隨著城市污水處理率的提高，污泥產量也急劇增加。污泥是指城市污水處理廠經濃縮脫水后排出的泥塊或泥餅，一般含水率在80％左右，且含有豐富的有機物及N、P、K等營養元素，還含有重金屬及病原菌等有害物質，如果處置不當，不僅容易造成環境污染，也會對資源造成浪費。因此，污泥必須給予合理的最終處置。常規的污泥處置方式如填埋、焚燒、農用、等已經不能滿足日益嚴格的生態環境建設標準，生產建筑材料、有機復合肥、生態水泥、制作陶粒等資源化利用取得了一定的成果。

污泥堆肥化處理是在微生物的作用下，把有機廢物轉化成類腐殖質的過程，可以有效地實現污泥的穩定化、無害化和資源化。由于污泥的碳氮比較低，微生物降解污泥中有機碳物質時，氮素過剩，造成大量氮素以氨氣的形式揮發，造成大量氮素損失，同時造成堆肥廠區的空氣污染。目前，大部分的污泥堆肥采用開放式堆肥方式，堆體在微生物的作用下快速升溫，水分大量蒸發，同時氨氣也隨之揮發，造成空氣污染；密閉式堆肥方式常采用堆肥裝置，如筒倉式、滾筒式反應器，可避免堆肥過程中的臭氣散發，但此類反應器往往伴有水分降低較慢，堆肥周期延長等問題。

因此，目前急需開發一種新的好氧堆肥裝置，既能解決臭氣問題、減少氨氣揮發，又能快速的降低物料含水率、縮短堆肥周期，同時價格低廉，可回收再利用、降低運行成本。

技術實現要素：

本發明的目的是解決現有污泥好氧堆肥過程中的臭氣問題嚴重、氮素損失較大和肥效較低的問題，而提供一種封閉式污泥好氧堆肥裝置及其使用方法。

一種封閉式污泥好氧堆肥裝置，它由曝氣泵、布氣管、布氣板、堆體、集水槽、頂板斜面、排氣管、集水槽排水管、氨氣吸收罐排氣管、氨氣吸收罐、氨氣吸收罐放空管和殼體組成；

所述殼體的高度為2.5m～3.5m，在殼體頂部設置頂板斜面，且頂板斜面的斜面坡度為1:(2～3)；

在封閉式污泥好氧堆肥裝置內設置布氣板，且布氣板距離殼體底部的高度為0.4m～0.6m；

所述堆體堆放在布氣板上；

在封閉式污泥好氧堆肥裝置內設置集水槽，且集水槽上沿距離殼體底部的高度為2.5m，集水槽的寬度為5cm，高度為15cm～20cm；

將布氣管設置在布氣板與殼體底部之間，所述曝氣泵設置在殼體外，且布氣管與曝氣泵連通；

所述氨氣吸收罐設置在殼體外側，在氨氣吸收罐的下部氨氣吸收罐放空管，在氨氣吸收罐的頂部設置氨氣吸收罐排氣管，且保證氨氣吸收罐排氣管的底部處于氨氣吸收罐內液面以上；所述集水槽與氨氣吸收罐通過集水槽排水管連通，且集水槽排水管的底部延伸至氨氣吸收罐內液面以下；在頂板斜面的高端頂部設置排氣管，且排氣管另一端延伸至氨氣吸收罐內液面以下。

一種封閉式污泥好氧堆肥裝置的使用方法，具體是按以下步驟完成的：

一、將氨氣吸收液放入氨氣吸收罐中，且保證氨氣吸收罐排氣管的底部處于氨氣吸收液以上；集水槽排水管的底部延伸至氨氣吸收液以下；排氣管一端延伸至氨氣吸收液以下；

二、將污泥I與菌糠I混合，再加入調理劑I，混勻后得到混合物料I，將混合物料I作為堆體，并堆放在布氣板上，堆體高度為1.5m～2.5m，啟動曝氣泵，利用曝氣泵進行通風，在曝氣通風有氧條件下堆肥發酵處理12d～20d，得到回流熟料；

步驟二中所述的污泥I與菌糠I的質量比為1:(0.07～0.15)；

步驟二中所述的污泥I與調理劑I的質量比為1:(0.1～0.2)；

三、先將污泥II與菌糠II混合，再依次加入調理劑II和回流熟料，混勻后得到待發酵物料，將待發酵物料作為堆體，并堆放在布氣板上，堆體高度為1.5m～2.5m，啟動曝氣泵，利用曝氣泵進行通風，在曝氣通風有氧條件下堆肥發酵處理12d～20d，得到發酵熟料；

步驟三中所述的污泥II與菌糠II的質量比為1:(0.05～0.1)；

步驟三中所述的污泥II與調理劑II的質量比為1:(0.1～0.15)；

步驟三中所述的污泥II與回流熟料的質量比為1:(0.2～0.4)。

本發明優點：堆肥前污泥含水率一般在60～83％之間，采用該裝置進行好氧發酵15天后，污泥含水率可降低至40％以下。本發明方法充分考慮污泥堆肥過程中的氨氣揮發問題，結合水蒸汽凝結成水的物理作用，合理設置裝置形狀和尺寸，實現降低物料水分同時回收氮素的目的。使用該裝置進行污泥好氧堆肥，可回收700～1000mgN/kg濕污泥。

附圖說明

圖1是具體實施方式一所述的封閉式污泥好氧堆肥裝置的結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1，本實施方式是一種封閉式污泥好氧堆肥裝置，它由曝氣泵1、布氣管2、布氣板3、堆體4、集水槽5、頂板斜面6、排氣管7、集水槽排水管8、氨氣吸收罐排氣管9、氨氣吸收罐10、氨氣吸收罐放空管11和殼體12組成；

所述殼體12的高度為2.5m～3.5m，在殼體12頂部設置頂板斜面6，且頂板斜面6的斜面坡度為1:(2～3)；

在封閉式污泥好氧堆肥裝置內設置布氣板3，且布氣板3距離殼體12底部的高度為0.4m～0.6m；

所述堆體4堆放在布氣板3上；

在封閉式污泥好氧堆肥裝置內設置集水槽5，且集水槽5上沿距離殼體12底部的高度為2.5m，集水槽5的寬度為5cm，高度為15cm～20cm；

將布氣管2設置在布氣板3與殼體12底部之間，所述曝氣泵1設置在殼體12外，且布氣管2與曝氣泵1連通；

所述氨氣吸收罐10設置在殼體12外側，在氨氣吸收罐10的下部氨氣吸收罐放空管11，在氨氣吸收罐10的頂部設置氨氣吸收罐排氣管9，且保證氨氣吸收罐排氣管9的底部處于氨氣吸收罐10內液面以上；所述集水槽5與氨氣吸收罐10通過集水槽排水管8連通，且集水槽排水管8的底部延伸至氨氣吸收罐10內液面以下；在頂板斜面6的高端頂部設置排氣管7，且排氣管7另一端延伸至氨氣吸收罐10內液面以下。

圖1是具體實施方式一所述的封閉式污泥好氧堆肥裝置的結構示意圖，圖中1表示曝氣泵，圖中2表示布氣管，圖中3表示布氣板，圖中4表示堆體，圖中5表示集水槽，圖中6表示頂板斜面，圖中7表示排氣管，圖中8表示集水槽排水管，圖中9表示氨氣吸收罐排氣管，圖中10表示氨氣吸收罐，圖中11表示氨氣吸收罐放空管，圖中12表示殼體。

污泥含有大量的有機質，適合堆肥處理，但污泥碳氮比較低，因此在污泥堆肥過程中，由于氮素相對過剩，容易造成氮素以氨氣的形式大量揮發，造成氮素損失，同時造成污泥堆肥廠周圍的大氣環境污染。本實施方式采用封閉式污泥好氧堆肥裝置，在裝置頂部設置斜面，污泥堆肥過程中產生大量熱量，堆體升溫，水分大量蒸發，氨氣隨之大量揮發，水蒸氣在斜面上凝結，氨氣溶于水，可通過設置環形水槽回收凝結水，從而降低物料含水率、回收氮素。同時將污泥堆肥的出氣引入氨氣吸收液中，吸收堆肥過程中揮發的氨氣，達到回收氮素的目的。污泥好氧堆肥15天可回收700～1000mgN/kg濕污泥。

本實施方式所述封閉式污泥好氧堆肥裝置長方形布置，且須密封。

本實施方式所述封閉式污泥好氧堆肥裝置頂部設置為頂板斜面6，污泥堆肥過程中物料的好氧發酵所產生的水蒸氣會在裝置內壁或頂板斜面6上凝結成水，氨氣溶于水使得凝結水中的氨氮含量較高，水滴在重力作用下可收集于內壁上的集水槽5中，從而實現氮素的回收。

本實施方式所述封閉式污泥好氧堆肥裝置頂部設置排氣管7，排氣管7為軟管，通裝置外部氨氣吸收液中，實現氨氣的全部吸收，回收該吸收液中的氨可實現氮素的回收。

具體實施方式二：結合圖1，本實施方式與具體實施方式一的不同點是：所述的布氣板3為多孔布氣板。其他與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結合圖1，本實施方式與具體實施方式二不同點是：所述多孔布氣板的孔徑為8mm。其他與具體實施方式二相同。

具體實施方式四：結合圖1，本實施方式與具體實施方式一至三之一不同點是：所述的殼體12、集水槽5和氨氣吸收罐10利用不銹鋼、有機玻璃、聚丙烯塑料或聚四氟乙烯塑料制備而成。其他與具體實施方式一至三相同。

具體實施方式五：本實施方式是一種封閉式污泥好氧堆肥裝置的使用方法，具體是按以下步驟完成的：

一、將氨氣吸收液放入氨氣吸收罐10中，且保證氨氣吸收罐排氣管9的底部處于氨氣吸收液以上；集水槽排水管8的底部延伸至氨氣吸收液以下；排氣管7一端延伸至氨氣吸收液以下；

二、將污泥I與菌糠I混合，再加入調理劑I，混勻后得到混合物料I，將混合物料I作為堆體4，并堆放在布氣板3上，堆體4高度為1.5m～2.5m，啟動曝氣泵1，利用曝氣泵1進行通風，在曝氣通風有氧條件下堆肥發酵處理12d～20d，得到回流熟料；

步驟二中所述的污泥I與菌糠I的質量比為1:(0.07～0.15)；

步驟二中所述的污泥I與調理劑I的質量比為1:(0.1～0.2)；

三、先將污泥II與菌糠II混合，再依次加入調理劑II和回流熟料，混勻后得到待發酵物料，將待發酵物料作為堆體4，并堆放在布氣板3上，堆體4高度為1.5m～2.5m，啟動曝氣泵1，利用曝氣泵1進行通風，在曝氣通風有氧條件下堆肥發酵處理12d～20d，得到發酵熟料；

步驟三中所述的污泥II與菌糠II的質量比為1:(0.05～0.1)；

步驟三中所述的污泥II與調理劑II的質量比為1:(0.1～0.15)；

步驟三中所述的污泥II與回流熟料的質量比為1:(0.2～0.4)。

本實施方式所述封閉式污泥好氧堆肥裝置長方形布置，且須密封。

本實施方式所述封閉式污泥好氧堆肥裝置頂部設置為頂板斜面6，污泥堆肥過程中物料的好氧發酵所產生的水蒸氣會在裝置內壁或頂板斜面6上凝結成水，氨氣溶于水使得凝結水中的氨氮含量較高，水滴在重力作用下可收集于內壁上的集水槽5中，從而實現氮素的回收。

本實施方式所述封閉式污泥好氧堆肥裝置頂部設置排氣管7，排氣管7為軟管，通裝置外部氨氣吸收液中，實現氨氣的全部吸收，回收該吸收液中的氨可實現氮素的回收。

具體實施方式六：結合圖1，本實施方式與具體實施方式五的不同點是：步驟一中所述的氨氣吸收液為0.5mol/L的硼酸溶液。其他與具體實施方式五相同。

具體實施方式七：結合圖1，本實施方式與具體實施方式五或六之一不同點是：步驟二中所述菌糠I的碳氮比為(62～66):1，總有機碳含量為20mg/g～24mg/g干物質，且菌糠I的平均粒度為50～80目。其他與具體實施方式五或六相同。

采用市場銷售的菌糠作為原料，市場銷售的菌糠為圓柱狀塑料袋包裝，直徑為15cm，長為15cm～22cm，使用先對市場銷售的菌糠進行粉碎，即得到平均粒度為50～80目的菌糠I。

具體實施方式八：結合圖1，本實施方式與具體實施方式五至七之一不同點是：步驟二中所述污泥I的含水率為60％～83％，有機質含量45％～60％。其他與具體實施方式五至七相同。

具體實施方式九：結合圖1，本實施方式與具體實施方式五至八之一不同點是：步驟二中所述的調理劑I選自玉米秸稈、稻殼和稻草。其他與具體實施方式五至八相同。

本實施方式所述的調理劑I為稻殼、秸稈等材料，吸水性較強、價格低廉，易收集運輸儲藏，主要作用是調節堆體結構、降低含水率。

具體實施方式十：結合圖1，本實施方式與具體實施方式五至九之一不同點是：步驟三中所述菌糠II的碳氮比為(62～66):1，總有機碳含量為20mg/g～24mg/g干物質；且菌糠II的平均粒度為50～80目。其他與具體實施方式五至九相同。

采用市場銷售的菌糠作為原料，市場銷售的菌糠為圓柱狀塑料袋包裝，直徑為15cm，長為15cm～22cm，使用先對市場銷售的菌糠進行粉碎，即得到平均粒度為50～80目的菌糠II。

具體實施方式十一：結合圖1，本實施方式與具體實施方式五至十之一不同點是：步驟三中所述污泥II的含水率為60％～83％，有機質含量45％～60％。其他與具體實施方式五至十相同。

具體實施方式十二：結合圖1，本實施方式與具體實施方式五至十一之一不同點是：步驟三中所述的調理劑II選自玉米秸稈、稻殼和稻草。其他與具體實施方式五至十一相同。

本實施方式所述的調理劑II為稻殼、秸稈等材料，吸水性較強、價格低廉，易收集運輸儲藏，主要作用是調節堆體結構、降低含水率。

采用下述試驗驗證本發明效果

實施例1：一種封閉式污泥好氧堆肥裝置，它由曝氣泵1、布氣管2、布氣板3、堆體4、集水槽5、頂板斜面6、排氣管7、集水槽排水管8、氨氣吸收罐排氣管9、氨氣吸收罐10、氨氣吸收罐放空管11和殼體12組成；

所述殼體12的高度為3.5m，在殼體12頂部設置頂板斜面6，且頂板斜面6的斜面坡度為1:3；

在封閉式污泥好氧堆肥裝置內設置布氣板3，且布氣板3距離殼體12底部的高度為0.5m；

所述堆體4堆放在布氣板3上；

在封閉式污泥好氧堆肥裝置內設置集水槽5，且集水槽5上沿距離殼體12底部的高度為2.5m，集水槽5的寬度為5cm，高度為20cm；

將布氣管2設置在布氣板3與殼體12底部之間，所述曝氣泵1設置在殼體12外，且布氣管2與曝氣泵1連通；

所述氨氣吸收罐10設置在殼體12外側，在氨氣吸收罐10的下部氨氣吸收罐放空管11，在氨氣吸收罐10的頂部設置氨氣吸收罐排氣管9，且保證氨氣吸收罐排氣管9的底部處于氨氣吸收罐10內液面以上；所述集水槽5與氨氣吸收罐10通過集水槽排水管8連通，且集水槽排水管8的底部延伸至氨氣吸收罐10內液面以下；在頂板斜面6的高端頂部設置排氣管7，且排氣管7另一端延伸至氨氣吸收罐10內液面以下。

本實施例所述的布氣板3為多孔布氣板；所述多孔布氣板的孔徑為8mm。

本實施例所述的殼體12、集水槽5和氨氣吸收罐10利用聚四氟乙烯塑料制備而成。

本實施例所述封閉式污泥好氧堆肥裝置長方形布置，且須密封。

本實施例所述封閉式污泥好氧堆肥裝置頂部設置為頂板斜面6，污泥堆肥過程中物料的好氧發酵所產生的水蒸氣會在裝置內壁或頂板斜面6上凝結成水，氨氣溶于水使得凝結水中的氨氮含量較高，水滴在重力作用下可收集于內壁上的集水槽5中，從而實現氮素的回收。

本實施例所述封閉式污泥好氧堆肥裝置頂部設置排氣管7，排氣管7為軟管，通裝置外部氨氣吸收液中，實現氨氣的全部吸收，回收該吸收液中的氨可實現氮素的回收。

實施例2：一種封閉式污泥好氧堆肥裝置的使用方法，具體是按以下步驟完成的：

一、將氨氣吸收液放入氨氣吸收罐10中，且保證氨氣吸收罐排氣管9的底部處于氨氣吸收液以上；集水槽排水管8的底部延伸至氨氣吸收液以下；排氣管7一端延伸至氨氣吸收液以下；

二、將污泥I與菌糠I混合，再加入調理劑I，混勻后得到混合物料I，將混合物料I作為堆體4，并堆放在布氣板3上，堆體4高度為2.0m，啟動曝氣泵1，利用曝氣泵1進行通風，在曝氣通風有氧條件下堆肥發酵處理18d，得到回流熟料；

步驟二中所述的污泥I與菌糠I的質量比為1:0.1；

步驟二中所述的污泥I與調理劑I的質量比為1:0.15；

步驟二中所述菌糠I的碳氮比為64:1，總有機碳含量為23mg/g干物質；

步驟二中所述菌糠I的平均粒度為70目。采用市場銷售的菌糠作為原料，市場銷售的菌糠為圓柱狀塑料袋包裝，直徑為15cm，長為20cm，使用先對市場銷售的菌糠進行粉碎，即得到平均粒度為70目的菌糠I；

步驟二中所述污泥I的含水率為75％，有機質含量52％；

步驟二中所述的調理劑I為稻草；

三、先將污泥II與菌糠II混合，再依次加入調理劑II和回流熟料，混勻后得到待發酵物料，將待發酵物料作為堆體4，并堆放在布氣板3上，堆體4高度為2.0m，啟動曝氣泵1，利用曝氣泵1進行通風，在曝氣通風有氧條件下堆肥發酵處理18d，得到發酵熟料；

步驟三中所述的污泥II與菌糠II的質量比為1:0.08；

步驟三中所述的污泥II與調理劑II的質量比為1:0.12；

步驟三中所述的污泥II與回流熟料的質量比為1:3。

步驟三中所述菌糠II的碳氮比為64:1，總有機碳含量為23mg/g干物質；

步驟三中所述菌糠II的平均粒度為70目；采用市場銷售的菌糠作為原料，市場銷售的菌糠為圓柱狀塑料袋包裝，直徑為15cm，長為15cm～22cm，使用先對市場銷售的菌糠進行粉碎，即得到平均粒度為70目的菌糠II；

步驟三中所述污泥II的含水率為75％，有機質含量52％；

步驟三中所述的調理劑II為稻草。

通過檢測本實施例步驟二中所述的污泥中氮素含量為3.5％(占污泥干重)，步驟三中所述的污泥中氮素含量為3.5％(占污泥干重)，檢測本實施例步驟二堆肥過程中的氨氣揮發量僅為45mg/kg濕污泥，檢測本實施例步驟三堆肥過程中的氨氣揮發量僅為50mg/kg濕污泥，通過計算本實施例氮素損失為13.33％，所以本發明有效控制了堆肥過程中的氨氣揮發，減少氮素損失，增強產品競爭力。