污泥快速发酵制肥系统的制作方法

本发明涉及环保技术领域，特别是涉及一种污泥快速发酵制肥系统。

背景技术：

随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设得到了高速发展，为实现国家的减排目标和水环境改善，做出了巨大贡献。但是污水厂的建设及运行伴随产生了大量剩余污泥，由于我国污水厂在建设过程中，长期以来“重水轻泥”，因此这些污泥目前很难得到有效处置。除去上述污水处理厂产生的污泥外，目前造纸、制酒、食品加工等行业同样也会产生大量污泥堆积；城市湖泊由于生活污水的排放和污染，也会沉积大量污泥，如不处理掉这些污泥，湖泊的环境治理和生态修复则无从谈起。

目前我国约有80%的污泥未经稳定化处理，污泥中含有恶臭物质、病原体、持久性有机物等污染物从污水转移到陆地，导致污染物进一步扩散，使得已经建成投运的大污水处理设施的环境减排效益大打折扣。据统计，处置方式中，土地填埋占63.0%、污泥好氧发酵+农用约占13.5%、污泥自然干化综合利用占5.4%、污泥焚烧占1.8%、污泥露天堆放和外运各占1.8%和14.4%。

土地填埋方法简单、易行、成本低，污泥又不需要高度脱水，适应性强；但是污泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。

露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置，真正实现安全处置的比例不超过20%。

污泥自然干化综合利用或者焚烧则耗能极大。污泥的含水量较高，一般在80%左右，干化处理需要将其含水量降至20%左右的水平，无论采用机械脱水还是干燥脱水，都耗能极大，而且费时费力。污泥焚烧则耗能更大，没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难，而且在能耗上也是极不经济的；经干化处理后再焚烧虽然可行，但能好极高，处理设施投资大，处理费用高，设备维护成本高，而且产生强致癌物质二恶英。

采用发酵的方式处理污泥，并将其变为林业用肥、农业用肥或者有机土壤等是目前对于污泥处理最适宜的方式。然而采用发酵处理污泥需要翻堆操作以保证供氧，发酵的周期也普遍较长，占地也较大，在发酵的过程中还会产生大量的异味气体。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是针对现有技术中的污泥处理能耗高、占地大、处理周期长、经济效益低下等缺陷，提供一种污泥快速发酵制肥系统以解决上述问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种污泥快速发酵制肥系统，包括发酵池，所述发酵池为箱体式结构，在其内布置有有机质隔板将发酵池分割为多块区域，所述有机质隔板采用有机质制造而成；所述发酵池其内布设有预置管，所述预置管设置有多根，分散布设；所述单根预置管为单管、双套管或多套管结构，至少包含一根曝气管，所述曝气管为侧壁开有多个气孔的中空管；所述发酵制肥系统还包括有曝气设备，用于对所有曝气管输入空气或氧气。

在上述技术方案中，所述发酵制肥系统还包括有加热装置，所述加热装置为气体加热装置，用于对曝气设备输送的气体加热；所述加热装置或者为液体加热装置，所述液体加热装置具有热液输出口。

在上述技术方案中，所述预置管为双套管结构，包括一根曝气管，曝气管外套设有一根保护管。

在上述技术方案中，所述预置管为双套管结构，包括一根曝气管，曝气管内套设有一根加热管，所述液体加热装置的热液输出口与所有加热管一端连通，所有加热管另一端与排液管连通。

在上述技术方案中，所述液体加热装置还具有回流口，排液管与回流口连通。

在上述技术方案中，所述预置管为三套管结构，包括一根曝气管，曝气管内套设有一根加热管，曝气管外套设有一根保护管，所述液体加热装置的热液输出口与所有加热管一端连通，所有加热管另一端与排液管连通。

在上述技术方案中，所述发酵制肥系统还包括有用于将发酵池全密封的密封部件。

在上述技术方案中，所述用于将发酵池全密封的密封部件为苫布、围布或塑料布。

在上述技术方案中，所述发酵池内布设有温度传感器和氧含量传感器，所述发酵制肥系统还配置有控制组件，温度传感器和氧含量传感器连通控制组件，控制组件连接加热装置和曝气设备，用于根据温度和含氧量数据控制加热装置和曝气设备的开启和关闭。

在上述技术方案中，所述发酵制肥系统还包括有太阳能供能设备，用于对加热装置和曝气设备供能。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：（1）无需翻堆，占地面积小，本发明设置了多根曝气管曝气，而曝气管侧壁开有多个气孔，通过这些气孔能够使得气体喷出，在污泥中形成孔隙，从而无需翻堆也能保证发酵的效果和速度；（2）发酵速度快、效果好，本发明设置了多根曝气管曝气，能够快速提供足量的氧气，加速污泥内的空气流通，降低含水率，保证了发酵的快速进行，本发明5~7天即能完成对污泥的发酵，使其变为有机肥料，比传统翻堆等发酵速度至少提高了一倍以上；（3）废物资源的利用率较高，经济效益好，而且节能；（4）预设了有机质隔板，在发酵过程中有机质能够自然分解至污泥中，完全取代了现有采用人工翻堆混加或者机器混加的方式，不但降低能源和人工消耗，而且效率更高。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明发酵池内预置管布置的结构示意图；

图3为本发明另一种实施方式预置管布置的结构示意图；

图4为本发明另一种实施方式的结构示意图；

图5为图3实施方式下预置管的管路结构示意图；

图6为单管或双套管预置管的结构示意图；

图7为含加热管的双套管或三套管预置管的结构示意图；

其中，1-发酵池、2-预置管、2a-曝气管、2b-加热管、2c-保护管、3-曝气设备、4-太阳能供能设备，5- 液体加热装置、6-气体加热装置、7-有机质隔板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述：

如图1、图2所示，本发明所设计的污泥快速发酵制肥系统，包括发酵池1，所述发酵池1为箱体式结构，在其内布置有有机质隔板7将发酵池1分割为多块区域，所述有机质隔板7采用有机质制造而成。所述发酵池1内还布设有预置管2，所述预置管2设置有多根，分散布设。如图5、图6所示，所述单根预置管2为单管、双套管或多套管结构，至少包含一根曝气管2a，所述曝气管2a为侧壁开有多个气孔的中空管。当预置管2为单管结构时，预置管2即为曝气管2a。当预置管2为双套管结构，其中一根为曝气管2a，可采用曝气管2a外套设有一根保护管2c或者曝气管2a内套设有一根加热管2b等结构。当预置管2为三套管结构时，其中一根为曝气管2a，可采用曝气管2a内套设有一根加热管2b，曝气管2a外套设有一根保护管2c的结构。所述发酵制肥系统还包括有曝气设备3，用于对所有曝气管2a输入空气或氧气。所述曝气设备3可以为高压气泵、鼓风机等。

采用发酵的方式处理污泥，并将其变为林业用肥、农业用肥或者有机土壤等是目前对于污泥处理最适宜的方式。这是行业内普遍认同的，不但可以变废为宝，提高经济效益，同时还可以有效降低污染，改善农业区域的土质结构，修复生态环境。然而城市污泥的处理目前采用发酵的方式很少，主要是受限于现有技术手段对于占地面积需求极大，而且发酵周期较长。城市土地资源紧缺，地价较高，大面积占用土地、长时间占地成本极高，因此无法得到较好的推广。现有技术手段主要是利用发酵剂使污泥自然发酵，污泥的含水率很高，需预先进行一定的脱水处理，而后要不断翻堆改善内部孔隙结构，使氧气含量增加，同时利用发酵过程中自然升温让剩余水分挥发最后完成发酵过程。翻堆处理也可以加速水分的挥发过程。这就需要很大的占地面积，而且需要至少15天以上的时间才能完成发酵。发明人经过对翻堆处理的研究和分析，并经过精心设计和大量试验后完成了本发明的方案。采用箱体式结构的发酵池1，其内布设多根预置管2。这样倒入污泥之后，污泥静置定型后便会由于预置管2的布设形成较多的孔路。单根预置管2至少包含一根曝气管2a，曝气管2a为侧壁开有多个气孔的中空管，还包括有曝气设备3，用于对所有曝气管2a输入空气或氧气。这样设计的目的是能够快速提供供氧，加快发酵的进行，在发酵时污泥会自然升温，曝气管2a曝气可以加速污泥内部空气流通，快速挥发水分，同时，通过曝气管2a曝气还能利用气压作用在污泥中形成孔隙，使污泥失水后不会板结，完成和翻堆相同的效果。为保证曝气效果，所述预置管2优选采用每间隔15~40cm布置一根的方式布设。发明人还考虑到现有采用翻堆的方式发酵主要是在制备有机肥料时需加入有机质以保证其有机质的含量，本发明采用布置有机质隔板7的方式很好的解决了这一问题，有机质隔板7采用桔梗或稻草等有机质压制而成，不但能利用发酵自然混入污泥中，补充有机质，在发酵初期还能起到吸收污泥中水分，便于污泥快速脱水的效果。为保证吸水和补充有机质的效果，有机质隔板7优选采用每间隔10~30cm布置一块的方式布设。为了保证运输和平台搭建的便利，同时也保证有机质隔板7能够在发酵过程中迅速吸水并保持吸水能力，最终能快速溶解至污泥中，所述预置管2可以嵌置设置在有机质隔板7内。这样在使用过程中，预置管2管系在曝气时能持续保持有机质隔板7的干燥，保证其吸水能力，加速污泥的脱水。持续吸水也能使得有机质隔板7的溶解速率加快。

考虑到冬季或者温度较低的地区升温较为不易，本发明还可以配置加热装置辅助加温。如图1所示，加热装置可以为气体加热装置6，为曝气设备3提供热气体。考虑到节能降耗，本发明还可以配置太阳能供能设备4对气体加热装置6和曝气设备3提供能源。由于无需进行翻堆，太阳能供能设备4可以架设在发酵池上方，以大幅降低占地面积。比如所述太阳能供能设备4可以为光伏发电和太阳能集热联合装置，气体加热装置6为热空气存储箱，这样太阳能集热组件可以为其提供热空气，而光伏发电组件可以为曝气设备3提供电能。再比如所述太阳能供能设备4可以为光伏发电机组，气体加热装置6为电加热箱，这样太阳能供能设备4就可以同时为气体加热装置6和曝气设备3提供电能。配置加热装置后，升温会更快，能够加速水分的挥发，进一步加快发酵过程。

在城市污泥处理过程中，异味也是需要考虑的方面。本发明还可以设置用于将发酵池1全密封的密封部件。所述密封部件为苫布、围布或塑料布。同时发酵池1内还可以配置排气管排气。这样在发酵过程中产生的异味气体可以通过排气管导入至湖泊等水体或者城市污水管路中。与此同时，将发酵池1全密封也能起到控制曝气不会流失，提高环境内氧浓度以促进发酵的效果，经试验后发现，将发酵池1全密封还能加速升温，提高发酵速率。

如图3、图4所示，本发明还具有另一种实施方式，加热装置为液体加热装置6。所述预置管2为内配置有一根加热管2b，所述液体加热装置5的热液输出口与所有加热管2b一端连通，所有加热管2b另一端与排液管连通。为了节约资源，可以采用循环利用的方式利用热液，所述液体加热装置5还具有回流口，排液管与回流口连通。所述预置管2为双套管结构，包括一根曝气管2a，曝气管2a内套设有一根加热管2b；所述预置管2也可以为三套管结构，包括一根曝气管2a，曝气管2a内套设有一根加热管2b，曝气管2a外套设有一根保护管2c。

液体加热装置5可以为热水箱，内设电加热组件。太阳能供能设备4可以为其提供能源。

本发明采用如下操作步骤：首先发酵池1，所述发酵池1为箱体式结构，其内布设有预置管2。而后将污泥和发酵剂倒入发酵池1内，静置使其定型。如预置管2配置了保护管2c，以保证曝气管2a不会被堵塞，则定型后将保护管2c抽出。而后将管路全部连接，形成管路系统。为保证效果、控制异味散发，可以用密封部件对发酵池1进行全密封。最后开通曝气设备3，进行曝气，等待发酵完成。如配置有加热装置，可以根据需要开通加热装置进行辅助加热。完成发酵后的污泥可以作为园林用有机肥料，也可以作为农用有机肥料使用，具有较高的经济效益。

为便于控制，本发明还可以配置一套自动控制组件实现自动控制发酵过程。具体的，所述发酵池1内可布设温度传感器和氧含量传感器，所述发酵制肥系统还配置有控制组件，温度传感器和氧含量传感器连通控制组件，控制组件连接加热装置和曝气设备3，用于根据温度和含氧量数据控制加热装置和曝气设备3的开启和关闭，实现自动化控制。

采用本发明系统进行发酵实验结果如下：实验原料选用芦苇4吨，纸厂淤泥4吨，干鸡粪2吨，菌渣0.3吨，发酵剂若干。发酵池1尺寸选用长1.7米，宽、高各1.3米，数量为四个，呈田字形摆列，用于堆放试验原料。将淤泥、芦苇渣中分别按比例配入鸡粪、菌渣，搅拌均匀配置成四种发酵料，将淤泥发酵原料和对比原料以及芦苇渣发酵原料和对比原料分别置于4个发酵池1内。系统温度设置高温为65度，低温为45度，当发酵料内部温度超过65度时，停止对发酵料内部供热，当发酵料内部温度低于45度时，向发酵料供热。4个发酵池均整体密封，防止在环境温度过低的情况下，热量散失。96小时后，停止向发酵物内注入热空气，观察24小时后发酵物内温度，检测发酵物是否自主发酵、升温。

试验记录：

试验结论：在试验条件下，向淤泥、芦苇渣中加入热空气，4天时间即让试验用发酵料充分发酵，比堆肥发酵常温环境下10天，低温环境下13－15天的发酵时间短，缩短发酵周期60%以上，可以在不翻堆的情况下，实现发酵料的快速整体发酵，降低翻堆成本。

本发明的核心是采用设置箱体结构的发酵池1内部布设曝气管2a曝气的方式以达到无需翻堆处理便能快速对污泥进行发酵的目的，因此，本发明的保护范围不仅限于上述实施例，在本发明原理的基础上，任何利用上述机理的改变或变形，均属于本发明的保护范围。