城市污泥生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供城市污泥生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)的方法，采用復(fù)合物對(duì)物料進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，其中：所述物料包括城市污泥和秸稈；所述復(fù)合物包括枯草芽孢桿菌、黑曲霉和脂肪酶，并且所述枯草芽孢桿菌、黑曲霉和脂肪酶之間的重量配比為(3-5)∶(2-4)∶(2-4)。本發(fā)明所述方法發(fā)酵時(shí)間短，發(fā)酵過程無異臭味產(chǎn)生；此外，城市污泥轉(zhuǎn)化的腐殖質(zhì)達(dá)到Q/BJZZT0004-2014標(biāo)準(zhǔn)要求。
【專利說明】城市污泥生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及城市污泥的轉(zhuǎn)化方法，特別是涉及城市污泥生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)的方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 城市污泥是城市生活污水處理過程中所產(chǎn)生的固體廢棄物，其成分復(fù)雜，通常除 了含有大量氮、磷、多種微量元素和有機(jī)質(zhì)等可利用成分外，還含有有毒、有害、難降解的有 機(jī)物、重金屬、病原菌及寄生蟲（卵）等物質(zhì)。城市污泥中有機(jī)質(zhì)含量商，容易形成-次污 染，此外其還含有大量的有害物質(zhì)，如不進(jìn)行適當(dāng)處置，將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類自身造成很大 危害。
[0003] 目前，對(duì)城市污泥的治理主要包括衛(wèi)生填埋、焚燒處理、水體消納和堆肥處理等。 衛(wèi)生填埋是將城市污泥經(jīng)簡單滅菌處理后直接傾倒于低地或谷地制造人工平原，其雖處理 成本相對(duì)較低，但仍然存在環(huán)境污染等問題。焚燒處理是將城市污泥氧化燃燒形成有機(jī)物 或二氧化碳的過程，其雖然能夠?qū)崿F(xiàn)廢物的無害化，但運(yùn)行能耗高、并且會(huì)造成嚴(yán)重的資源 浪費(fèi)。水體消納是將城市污泥排入水體，其沒有進(jìn)行無毒無害化處理，因此沒有從根本上解 決環(huán)境污染等問題。
[0004] 堆肥處理是利用自然界廣泛存在的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物促進(jìn)固體廢棄物 中可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的類腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程。然而，城市污泥的堆 肥時(shí)間通常較長，并且在堆肥過程中和結(jié)束后會(huì)產(chǎn)生臭味，不僅造成氮素流失，并且需要進(jìn) 行額外的脫臭處理；此外，堆肥轉(zhuǎn)化所形成的產(chǎn)物質(zhì)量不穩(wěn)定，還常常因殘留有重金屬而造 成土壤污染，不僅嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長，甚至還會(huì)危害人體健康。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供城市污泥生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中城市污 泥轉(zhuǎn)化過程中發(fā)酵時(shí)間長、發(fā)酵過程產(chǎn)生臭氣以及所形成的產(chǎn)物質(zhì)量不穩(wěn)定和殘留重金屬 等技術(shù)缺陷。
[0006] 本發(fā)明提供的城市污泥生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)的方法，采用復(fù)合物對(duì)物料進(jìn)行固態(tài) 發(fā)酵，經(jīng)所述固態(tài)發(fā)酵的物料轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，其中：
[0007] 所述物料包括城市污泥和秸桿；
[0008] 所述復(fù)合物包括枯草芽孢桿菌、黑曲霉和脂肪酶，并且所述枯草芽孢桿菌、黑曲霉 和脂肪酶之間的重量配比為（3-5) :(2-4) :(2-4)，例如4:3:3。
[0009] 本發(fā)明對(duì)城市污泥的來源不作嚴(yán)格限制，但需要控制該城市污泥的水分含量（含 水率）<80%，水分含量過大時(shí)可以通過脫水去除城市污泥中的水分。本發(fā)明對(duì)秸桿的來 源也不作嚴(yán)格限制，其可以包括但不限于小麥秸桿、水稻秸桿、玉米秸桿、花卉枝葉等。
[0010] 并且，在本發(fā)明中，所述復(fù)合物可以由所述枯草芽孢桿菌、黑曲霉和脂肪酶組成， 此外也可以根據(jù)轉(zhuǎn)化目的在所述枯草芽孢桿菌、黑曲霉和脂肪酶中添加其它適宜的菌株或 酶制劑。其中，所述枯草芽孢桿菌和黑曲霉均可選用本領(lǐng)域的常規(guī)菌株，例如枯草芽孢桿 菌（Bacillus subtilis)可以為枯草芽孢桿菌AS 1.210、枯草芽孢桿菌AS 1.836等，黑曲 霉（Aspergillus niger)可以為黑曲霉AS 3. 3928、黑曲霉AS 3. 6469等，這些菌株均可購 自中國普通微生物菌種保藏管理中心，在使用時(shí)，可以采用菌粉進(jìn)行。脂肪酶（Lipase，EC 3. 1. 1. 3)可普通市購，其酶活可為5000-50000U/g。 toon] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述秸桿包括具有兩種以上長度的秸桿段，并且所述秸 桿段的長度為l-5cm，直徑為0. 5-lcm。在本發(fā)明一具體方案中，所述秸桿段包括短秸桿段、 中秸桿段和長秸桿段；其中，所述短秸桿段與所述中秸桿段的長度差為l-2cm，所述中秸桿 段與所述長結(jié)桿段的長度差為l_2cm。短結(jié)桿段、中結(jié)桿段、長結(jié)桿段的長度依次增加，短結(jié) 桿段的長度可以l-2cm，中秸桿段的長度可以2-4cm，長秸桿段的長度可以4-5cm，例如短秸 桿段、中結(jié)桿段、長結(jié)桿段的長度可以依次lcm、3cm、5cm。
[0012] 進(jìn)一步地，所述短秸桿段、所述中秸桿段和所述長秸桿段之間的重量配比為 (1-3) : (1-3) : (1-3)。
[0013] 在本發(fā)明中，所述秸桿段不能過長或過短，秸桿段過短（< 1cm)不利于空氣流 通，發(fā)酵過程容易產(chǎn)生臭氣，秸桿段過長（> 5cm)會(huì)使水分散發(fā)過快，從而導(dǎo)致發(fā)酵不完 全。此外，在物料中添加兩種以上長度（例如三種長度）的秸桿段，有利于物料中污泥與秸 桿的均勻分散以及物料中空氣的流通，從而縮短發(fā)酵時(shí)間。
[0014] 進(jìn)一步地，所述物料中的城市污泥（氮源）與秸桿（碳源）的重量配比為（6-8): (2-4)，例如可以為7 :3。并且，每千克所述物料所采用的復(fù)合物的量可以為15-30mg。適宜 的碳氮比和復(fù)合物用量有利于物料的快速升溫和分解，其不僅能縮短發(fā)酵時(shí)間，而且能使 發(fā)酵進(jìn)行得更加充分和完全，此外在發(fā)酵過程中不易產(chǎn)生臭氣。
[0015] 在本發(fā)明一具體方案中，所述采用復(fù)合物對(duì)物料進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，具體包括如下步 驟：
[0016] 將所述復(fù)合物溶于水，制成復(fù)合物溶液；
[0017] 將所述復(fù)合物溶液噴灑在所述秸桿上，再與所述城市污泥進(jìn)行混合，制成發(fā)酵 料；
[0018] 對(duì)所述發(fā)酵料進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵。
[0019] 進(jìn)一步地，將所述復(fù)合物溶于水后，對(duì)其進(jìn)行活化，制成復(fù)合物溶液。所述活化例 如可以曝氣15-30分鐘，從而使復(fù)合物中的各菌被激活。
[0020] 進(jìn)一步地，所述固態(tài)發(fā)酵依次包括中溫階段、高溫階段和成熟階段；其中，所述中 溫階段在30-40°C的溫度下持續(xù)8-15h，所述高溫階段在55-65°C的溫度下持續(xù)36-60h，所 述成熟階段在40°C以下的溫度下持續(xù)20_30h。
[0021] 具體地，物料（發(fā)酵料）在固態(tài)發(fā)酵過程中會(huì)釋放熱量，從而使其溫度升高，通過 監(jiān)測(cè)物料的溫度可判斷固態(tài)發(fā)酵的程度。物料的發(fā)酵通常首先為中溫階段，其先從室溫升 溫至35-45°C，并在該溫度下持續(xù)8-15h，隨后繼續(xù)升溫至45°C左右進(jìn)入高溫階段，高溫階 段自45°C左右繼續(xù)升溫至55-65°C，并在該溫度下持續(xù)36-60h，隨后降溫至40°C左右進(jìn)入 成熟階段，該階段持續(xù)20-30h后，物料溫度降至30°C左右，含水率基本降至30%左右，固態(tài) 發(fā)酵完成。
[0022] 本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵過程自發(fā)進(jìn)行，在發(fā)酵過程中，可以通過適當(dāng)控制物料（發(fā)酵 料）的尺寸、氧氣含量、水分含量等，使固態(tài)發(fā)酵處于正常狀態(tài)。該正常狀態(tài)下的發(fā)酵過程 中不會(huì)產(chǎn)生臭氣，并且發(fā)酵時(shí)間僅需3-4天即可完成。特別是，當(dāng)發(fā)酵溫度> 60°C時(shí)，必須 及時(shí)進(jìn)行曝氣及翻堆降溫，從而保證物料完全發(fā)酵。
[0023] 進(jìn)一步地，通過混合和/或破碎使所述物料（發(fā)酵料）中的秸桿之間的間距< 2cm 以及所述物料的尺寸< 15cm。通常，物料（發(fā)酵料）呈塊狀，所述物料的尺寸指的是塊狀物 料的長度和寬度，即，使塊狀物料的長度和寬度均< 15cm ;所述間距和尺寸過大均不利于 固態(tài)發(fā)酵的正常進(jìn)行。
[0024] 尤其是，控制所述固態(tài)發(fā)酵過程中的物料內(nèi)部的氧氣含量為5-10%，并且控制 所述發(fā)酵過程中的物料中的水分含量為15-60%，進(jìn)一步為40-60%。物料內(nèi)部的氧氣 含量過低易轉(zhuǎn)為厭氧發(fā)酵，從而產(chǎn)生臭氣，可以通過曝氣使氧氣含量維持在適宜的范圍 (5-10% );水分含量過低（< 15% )不利于微生物的繁殖，水分含量過高（> 60% )容易 堵塞物料中的空隙而使發(fā)酵產(chǎn)生臭氣，在水分含量過低時(shí)可以通過噴水使水分含量維持在 適宜的范圍（40-60% )。
[0025] 本發(fā)明的實(shí)施，至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 1、本發(fā)明的復(fù)合物組成合理，其能夠高效并且快速地對(duì)城市污泥進(jìn)行發(fā)酵，從 而使其完全轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，轉(zhuǎn)化生成的腐殖質(zhì)感官質(zhì)量好，無惡臭味和機(jī)械雜質(zhì)，達(dá)到Q/ BJZZT 0004-2014 標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0027] 2、本發(fā)明的物料通過設(shè)置具有不同長度的秸桿段，不僅使物料具有一定的疏松 感，而且有利于物料的均勻分散和空氣流通，利用復(fù)合物對(duì)該物料進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵時(shí)更加充 分和完全，并且發(fā)酵時(shí)間短、發(fā)酵過程無異味。
[0028] 3、本發(fā)明的方法利用城市污泥和秸桿等廢棄物作為原料轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)，不僅實(shí)現(xiàn)了 對(duì)城市污泥的無害化、工業(yè)化、資源化治理，還能生成質(zhì)量穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，其在施入土壤后 能夠改善土壤，增加肥力，并且對(duì)作物的生長發(fā)育具有一定的積極作用。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本 發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí) 施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造 性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 一、污泥及輔料
[0032] 城市污泥：來自某城市污水廠，其總鉛含量達(dá)180mg/kg左右，總鉻含量達(dá)300mg/ kg左右；將該城市污泥脫水至含水率約為80% ;
[0033] 復(fù)合物：由枯草芽孢桿菌菌粉、黑曲霉菌粉和脂肪酶（粉末）混合而成，并且枯草 芽孢桿菌菌粉、黑曲霉菌粉和脂肪酶之間的重量配比為4 :3 :3,其中：
[0034] 枯草芽孢桿菌（菌種編號(hào)：1. 210):活菌數(shù)彡101°個(gè)/g菌粉；
[0035] 黑曲霉（菌種編號(hào)：3. 3928):孢子數(shù)彡109個(gè)/g菌粉；
[0036] 脂肪酶（購自深圳綠微康生物工程有限公司）：酶活為10000U/g ;
[0037] 輔料（結(jié)桿）：取直徑為0. 5-lcm的水稻結(jié)桿，將其分別切割成長度約為1cm的短 秸桿段、長度約為3cm的中秸桿段和長度約為5cm的長秸桿段后，按照短秸桿段、中秸桿段、 長秸桿段的重量配比為2 :1 :1進(jìn)行混合。
[0038] 二、制備發(fā)酵料
[0039] 分別稱取上述城市污泥700kg、上述輔料（秸桿）300kg、上述復(fù)合物25g ;將25g上 述復(fù)合物溶于水中，曝氣活化20分鐘后，制成復(fù)合物溶液；
[0040] 將上述復(fù)合物溶液噴灑在上述稱量好的輔料上，置于混合機(jī)中；向混合機(jī)中分批 等量加入城市污泥，每次加料后混合5分鐘左右，直至加完全部的城市污泥，總混合時(shí)間不 少于15分鐘，制成塊狀發(fā)酵料，通過控制復(fù)合物溶液的濃度使該發(fā)酵料的水分含量為60% 左右；
[0041] 檢測(cè)該塊狀發(fā)酵料的尺寸（包括長度和寬度）以及發(fā)酵料中的秸桿之間的間距， 當(dāng)發(fā)酵料的尺寸（長度或?qū)挾?5cm和/或秸桿之間的間距> 2cm時(shí)對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)混 合和/或破碎，直至制成的發(fā)酵料的尺寸< 15cm并且發(fā)酵料中的秸桿之間的間距< 2cm為 止。
[0042] 二、固態(tài)發(fā)酵
[0043] 將上述制成的發(fā)酵料置于氧化槽中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，該氧化槽上置備機(jī)械翻拋、位 移裝置，該發(fā)酵料的固態(tài)發(fā)酵依次經(jīng)歷中溫階段、高溫階段和成熟階段；其中，中溫階段發(fā) 酵料自室溫（< 40°C )開始升溫，并且升溫至40°C左右時(shí)持續(xù)約10h，隨后繼續(xù)升溫至45°C 左右進(jìn)入高溫階段；高溫階段自45°C左右開始升溫，并且升溫至65°C左右時(shí)持續(xù)約50h， 隨后開始降溫，溫度降至40°C左右時(shí)進(jìn)入成熟階段，該階段持續(xù)約24h后，溫度繼續(xù)降至 30°C左右，發(fā)酵料含水率達(dá)到30%左右時(shí)，固態(tài)發(fā)酵完成，總發(fā)酵時(shí)間為3-4天；
[0044] 在上述固態(tài)發(fā)酵過程中，通過氧氣傳感器、水分傳感器和溫度傳感器時(shí)時(shí)監(jiān)控 發(fā)酵料內(nèi)部的氧氣含量、水分含量和溫度；在氧氣含量低于5%時(shí)通過曝氣使氧氣含量 為6-7 %，在水分含量低于40 %時(shí)對(duì)發(fā)酵料進(jìn)行矢量噴水并翻堆，使發(fā)酵料水分含量為 40-60%，在溫度高于60°C時(shí)同時(shí)進(jìn)行曝氣和翻堆，使溫度維持在65°C左右并且氧氣含量 維持在6-7%，可以采用常規(guī)翻拋機(jī)對(duì)發(fā)酵料進(jìn)行翻堆；
[0045] 固態(tài)發(fā)酵完成后，城市污泥轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，對(duì)腐殖質(zhì)進(jìn)行如下檢測(cè)：
[0046] 感觀檢查：在室內(nèi)和非陽光直射的條件下，目測(cè)觀察產(chǎn)品外觀，鼻嗅鑒別產(chǎn)品氣 味；
[0047] 按NY 525-2012中5. 2規(guī)定的方法測(cè)定有機(jī)質(zhì)；按NY/T 798-2004中5. 3. 5和 5. 3. 7規(guī)定的方法測(cè)定水分及pH值；按GB/T 19524. 1-2004規(guī)定的方法測(cè)定糞大腸菌群 數(shù)；按GB/T 19524. 2-2004規(guī)定的方法測(cè)定蛔蟲卵死亡率；按照NY/T 1978-2010規(guī)定的方 法測(cè)定重金屬；檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0048] 實(shí)施例2
[0049] 一、污泥及輔料
[0050] 城市污泥：來自某城市污水廠，其總砷含量達(dá)45mg/kg左右，總鉻含量達(dá)400mg/kg 左右；將該城市污泥脫水至含水率約為60% ;
[0051] 復(fù)合物：由枯草芽孢桿菌菌粉、黑曲霉菌粉和脂肪酶（粉末）混合而成，并且枯草 芽孢桿菌菌粉、黑曲霉菌粉和脂肪酶之間的重量配比為5 :2 :4,其中：
[0052] 枯草芽孢桿菌菌粉（菌種編號(hào)：1. 210):活菌數(shù)> 101°個(gè)/g菌粉；
[0053] 黑曲霉（菌種編號(hào)：3. 6469):孢子數(shù)彡109個(gè)/g菌粉；
[0054] 脂肪酶（購自深圳綠微康生物工程有限公司）：酶活為5000U/g ;
[0055] 輔料（秸桿）：取直徑為0. 8-lcm的玉米秸桿，將其分別切割成長度約為1. 5cm的 短結(jié)桿段、長度約為3cm的中結(jié)桿段和長度約為4. 5cm的長結(jié)桿段后，按照短結(jié)桿段、中結(jié) 桿段、長秸桿段的重量配比為1 :2 :2進(jìn)行混合。
[0056] 二、制備發(fā)酵料
[0057] 分別稱取上述城市污泥800kg、上述輔料（秸桿）200kg、上述復(fù)合物15g ;將15g上 述復(fù)合物溶于水中，曝氣活化15分鐘后，制成復(fù)合物溶液；
[0058] 將上述復(fù)合物溶液噴灑在上述稱量好的輔料上，置于混合機(jī)中；向混合機(jī)中分批 等量加入城市污泥，每次加料后混合5分鐘左右，直至加完全部的城市污泥，總混合時(shí)間不 少于15分鐘，制成塊狀發(fā)酵料，通過控制復(fù)合物溶液的濃度使該發(fā)酵料的水分含量為55% 左右；
[0059] 檢測(cè)該塊狀發(fā)酵料的尺寸（包括長度和寬度）以及發(fā)酵料中的秸桿之間的間距， 當(dāng)發(fā)酵料的尺寸（長度或?qū)挾?5cm和/或秸桿之間的間距> 2cm時(shí)對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)混 合和/或破碎，直至制成的發(fā)酵料的尺寸< 15cm并且發(fā)酵料中的秸桿之間的間距< 2cm為 止。
[0060] 二、固態(tài)發(fā)酵
[0061] 將上述制成的發(fā)酵料置于氧化槽中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，該氧化槽上置備機(jī)械翻拋、位 移裝置，該發(fā)酵料的固態(tài)發(fā)酵依次經(jīng)歷中溫階段、高溫階段和成熟階段；其中，中溫階段發(fā) 酵料自室溫開始升溫，并且升溫至45°c左右時(shí)持續(xù)約8h后進(jìn)入高溫階段；高溫階段自45°C 左右開始升溫，并且升溫至60°C左右時(shí)持續(xù)約56h，隨后開始降溫，溫度降至40°C左右時(shí)進(jìn) 入成熟階段，該階段持續(xù)約20h，隨后溫度繼續(xù)降至30°C左右，發(fā)酵料含水率達(dá)到30%左右 時(shí)，固態(tài)發(fā)酵完成，總發(fā)酵時(shí)間為3-4天；
[0062] 在上述固態(tài)發(fā)酵過程中，通過氧氣傳感器、水分傳感器和溫度傳感器時(shí)時(shí)監(jiān)控 發(fā)酵料內(nèi)部的氧氣含量、水分含量和溫度；在氧氣含量低于5%時(shí)通過曝氣使氧氣含量為 6-8 %，在水分含量低于40 %時(shí)對(duì)發(fā)酵料進(jìn)行噴水并翻堆，使發(fā)酵料水分含量為40-55 %， 在溫度高于60°C時(shí)同時(shí)進(jìn)行曝氣和翻堆，使溫度維持在60°C左右并且氧氣含量維持在 6-8%，可以采用常規(guī)翻拋機(jī)對(duì)發(fā)酵料進(jìn)行翻堆；
[0063] 固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后，城市污泥轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，該腐殖質(zhì)的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0064] 實(shí)施例3
[0065] 一、污泥及輔料
[0066] 城市污泥：來自某城市污水廠，將其脫水至含水率約為80% ;
[0067] 復(fù)合物：由枯草芽孢桿菌菌粉、黑曲霉菌粉和脂肪酶（粉末）混合而成，并且枯草 芽孢桿菌菌粉、黑曲霉菌粉和脂肪酶之間的重量配比為3 :4 :4,其中：
[0068] 枯草芽孢桿菌（菌種編號(hào)：1. 836):活菌數(shù)彡101°個(gè)/g菌粉；
[0069] 黑曲霉（菌種編號(hào)：3. 3928):孢子數(shù)彡109個(gè)/g菌粉；
[0070] 脂肪酶（購自深圳綠微康生物工程有限公司）：酶活為8000U/g ;
[0071] 輔料（結(jié)桿）：將小麥結(jié)桿切割直徑為〇· 5-0. 8cm、長度分別約為2cm、3cm、4cm的 短秸桿段、中秸桿段和長秸桿段后，按照短秸桿段、中秸桿段、長秸桿段的重量配比為3 :1 : 2進(jìn)行混合。
[0072] 二、制備發(fā)酵料
[0073] 分別稱取上述城市污泥600kg、上述輔料（秸桿）400kg、上述復(fù)合物30g ;將30g上 述復(fù)合物溶于水中，曝氣活化30分鐘后，制成復(fù)合物溶液；
[0074] 將上述復(fù)合物溶液噴灑在上述稱量好的輔料上，置于混合機(jī)中；向混合機(jī)中分批 等量加入城市污泥，每次加料后混合5分鐘左右，直至加完全部的城市污泥，總混合時(shí)間不 少于15分鐘，制成塊狀發(fā)酵料，通過控制復(fù)合物溶液的濃度使該發(fā)酵料的水分含量為50% 左右；
[0075] 檢測(cè)該塊狀發(fā)酵料的尺寸（包括長度和寬度）以及發(fā)酵料中的秸桿之間的間距，當(dāng) 發(fā)酵料的尺寸（長度或?qū)挾?5cm和/或秸桿之間的間距> 2cm時(shí)對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)混合和 /或破碎，直至制成的發(fā)酵料的尺寸< 15cm并且發(fā)酵料中的秸桿之間的間距< 2cm為止。
[0076] 二、固態(tài)發(fā)酵
[0077] 將上述制成的發(fā)酵料置于氧化槽中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，該發(fā)酵料的固態(tài)發(fā)酵依次經(jīng)歷 中溫階段、高溫階段和成熟階段；其中，中溫階段發(fā)酵料自室溫（< 35°C )開始升溫，并且 升溫至35°C左右時(shí)持續(xù)約12h，隨后繼續(xù)升溫至45°C左右進(jìn)入高溫階段；高溫階段自45°C 左右開始升溫，并且升溫至65°C左右時(shí)持續(xù)約48h，隨后開始降溫，溫度降至40°C左右時(shí)進(jìn) 入成熟階段，該階段持續(xù)約28h，隨后溫度繼續(xù)降至30°C左右，發(fā)酵料含水率達(dá)到30%左右 時(shí)，固態(tài)發(fā)酵完成，總發(fā)酵時(shí)間為3-4天；
[0078] 在上述固態(tài)發(fā)酵過程中，通過氧氣傳感器、水分傳感器和溫度傳感器時(shí)時(shí)監(jiān)控 發(fā)酵料內(nèi)部的氧氣含量、水分含量和溫度；在氧氣含量低于5%時(shí)通過曝氣使氧氣含量為 5-7 %，在水分含量低于40 %時(shí)對(duì)發(fā)酵料進(jìn)行噴水并翻堆，使發(fā)酵料水分含量為40-50 %， 在溫度高于60°C時(shí)同時(shí)進(jìn)行曝氣和翻堆，使溫度維持在65°C左右并且氧氣含量維持在 5-7%，可以采用常規(guī)翻拋機(jī)對(duì)發(fā)酵料進(jìn)行翻堆；
[0079] 固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后，城市污泥轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，該腐殖質(zhì)的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0080] 實(shí)施例4
[0081] 采用實(shí)施例1的方法制備發(fā)酵料，其中不同的是，所采用的輔料（秸桿）為直徑 0. 5-lcm、長度約為5cm的水稻結(jié)桿；
[0082] 按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行發(fā)酵，其中中溫階段在40°C左右的溫度下持續(xù)1天左右， 高溫階段在65°C左右的溫度下持續(xù)4-5天，成熟階段在40°C左右的溫度下持續(xù)2天左右， 至溫度降至30°C左右，發(fā)酵料含水率達(dá)到30%左右時(shí)，固態(tài)發(fā)酵完成，總發(fā)酵時(shí)間為7-8 天，在發(fā)酵過程中產(chǎn)生微量臭氣，固態(tài)發(fā)酵轉(zhuǎn)化生成的腐殖質(zhì)的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0083] 實(shí)施例5
[0084] 采用實(shí)施例1的方法制備發(fā)酵料，其中不同的是，所采用的輔料（秸桿）為直徑 0. 5-lcm、長度約為lcm的水稻結(jié)桿；
[0085] 按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行發(fā)酵，其中中溫階段在40°C左右的溫度下持續(xù)1天左右， 高溫階段在65°C左右的溫度下持續(xù)3天，成熟階段在40°C左右的溫度下持續(xù)2天左右，至 溫度降至30°C左右，發(fā)酵料含水率降至30%左右時(shí)，固態(tài)發(fā)酵完成，總發(fā)酵時(shí)間為6天左 右，在發(fā)酵過程中產(chǎn)生少量臭氣，固態(tài)發(fā)酵轉(zhuǎn)化生成的腐殖質(zhì)的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果如表1所示。 [〇〇86] 表1城市污泥生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化生成的腐殖質(zhì)的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果
【權(quán)利要求】
1. 城市污泥生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)的方法，其特征在于，采用復(fù)合物對(duì)物料進(jìn)行固態(tài)發(fā) 酵，其中： 所述物料包括城市污泥和秸桿； 所述復(fù)合物包括枯草芽孢桿菌、黑曲霉和脂肪酶，并且所述枯草芽孢桿菌、黑曲霉和脂 肪酶之間的重量配比為（3-5) :(2-4) :(2-4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸桿包括具有兩種以上長度的秸桿 段，并且所述秸桿段的長度為l_5cm，直徑為0. 5-lcm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述秸桿段包括短秸桿段、中秸桿段和長 秸桿段；其中，所述短秸桿段與所述中秸桿段的長度差為l-2cm，所述中秸桿段與所述長秸 桿段的長度差為l _2cm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述短秸桿段、所述中秸桿段和所述長秸 桿段之間的重量配比為（1-3) :(1-3) :(1_3)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述物料中的城市污泥與秸桿的重量配 比為（6-8) : (2-4)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每千克所述物料所采用的復(fù)合物的量為 15-30mg〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，所述采用復(fù)合物對(duì)物料進(jìn)行固態(tài) 發(fā)酵，具體包括如下步驟： 將所述復(fù)合物溶于水，制成復(fù)合物溶液； 將所述復(fù)合物溶液噴灑在所述秸桿上，再與所述城市污泥進(jìn)行混合，制成發(fā)酵料； 對(duì)所述發(fā)酵料進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)發(fā)酵依次包括中溫階 段、高溫階段和成熟階段；其中，所述中溫階段在30-40°C的溫度下持續(xù)8-15h，所述高溫階 段在55-65°C的溫度下持續(xù)36-60h，所述成熟階段在40°C以下的溫度下持續(xù)20-30h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的方法，其特征在于，通過混合和/或破碎使所述物料 中的秸桿之間的間距< 2cm以及所述物料的尺寸< 15cm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的方法，其特征在于，控制所述固態(tài)發(fā)酵過程中的物 料內(nèi)部的氧氣含量為5-10%，并且控制所述發(fā)酵過程中的物料中的水分含量為15-60%。
【文檔編號(hào)】C12R1/685GK104087648SQ201410298753
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】黃蘇一, 姚民仆, 胡華龍, 王捷, 周宇光, 孫紹鋒, 孔祥娟, 林貞 申請(qǐng)人:北京質(zhì)智天成環(huán)境科技有限公司