生物工程技術(shù)處理污泥等有機(jī)固體廢棄物.doc

利用生物工程技術(shù)處理污泥等有機(jī)固體廢棄物 張維民 肖瑩露 關(guān)鍵詞：有機(jī)固體廢棄物 DM激活劑 污泥 生物活性營(yíng)養(yǎng)土 生物活性有機(jī)肥 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸附轉(zhuǎn)化 有害物質(zhì)鈍化 Keywords: organic solid waste, DM Activators, sludge, biological active Nutrient soil, biological active organic manure, absorption and transfer of nutrition, passivation of hazardous substances, 文章摘要： DM激活劑技術(shù)，用于處理污泥等有機(jī)固體廢棄物，該技術(shù)將微生物技術(shù)與專用設(shè)備和發(fā)酵裝置有機(jī)結(jié)合，具有一次投資低，占地面積小，處理周期短，運(yùn)行費(fèi)用低，生成物品質(zhì)好等特點(diǎn)。處理過程不排放廢水、廢氣、廢渣，不消耗燃料，是節(jié)能和環(huán)境友好型環(huán)保技術(shù)。Abstract: The technology of DM activators is applied to deal with organic solid waste like sludge. This technology which combines special facilities and zymolysis equipment with Microbial Technology is characteristic of low investment, taking up small spaces, short operation period, running cost-efficient, good quality of products and so on. This technology doesnt have three wastes and fuel consumption. It could maximize utilization efficiency of recourse of organic solid waste and avoid secondary pollution. It is an Energy Conservation and Environmental Protection technology.一、概述北京大地陽光生物科技有限公司專業(yè)從事有機(jī)固廢治理、生態(tài)農(nóng)業(yè)、土壤生物修復(fù)以及實(shí)用生物技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用，致力于用生物技術(shù)無害化處理和資源化利用各種有機(jī)廢棄物，使廢棄物重歸自然，實(shí)現(xiàn)人與自然，自然與自然的良性循環(huán)。公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DM激活劑技術(shù)和與之配套的專用設(shè)備、工藝（專利號(hào)為03102255.3和03236987.5），我們將其命名為DMFD技術(shù)。它成功地解決了傳統(tǒng)有機(jī)物堆肥的技術(shù)難題，利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)，用較少的投資，較低的運(yùn)行成本，較短的處理周期，最小的能源消耗和最小的環(huán)境代價(jià)處理污泥、生活垃圾有機(jī)物、人畜禽糞便、果渣、藥渣、秸稈以及其它工業(yè)有機(jī)固體廢棄物。經(jīng)DMFD技術(shù)處理的有機(jī)廢棄物，根據(jù)其營(yíng)養(yǎng)成分，有機(jī)質(zhì)含量和重金屬含量來確定最終的用途。對(duì)于難于自然發(fā)酵的污泥，采用DMFD技術(shù)處理，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。1、有機(jī)廢棄物回歸大地是一種自然的方式 自然界本身具有凈化功能，在工業(yè)化社會(huì)之前，各種有機(jī)廢棄物并不是大自然的負(fù)擔(dān)，億萬年以來自然界就是通過微生物自然降解把各種動(dòng)物和人類的尸體、排泄物、枯萎的植物等變成土壤的一部分，為植物提供養(yǎng)分。在生活垃圾、畜禽糞便、污泥等有機(jī)廢棄物中存在大量的各種微生物，除污泥等個(gè)別有機(jī)物因自身結(jié)構(gòu)的特殊性難于自然發(fā)酵外，大部分有機(jī)物都是可以通過自然堆放實(shí)現(xiàn)發(fā)酵的，傳統(tǒng)的堆肥也正式利用了這一特性。但是自然發(fā)酵的過程過于緩慢，尤其不適用于處理每天大量產(chǎn)生的各種污泥等有機(jī)廢棄物。但我們從大自然中得到啟示，可以采用現(xiàn)代生物技術(shù)處理這些有機(jī)物，把有機(jī)廢棄物發(fā)酵成為有機(jī)肥或營(yíng)養(yǎng)土去肥沃土地，再把植物變成食物，這是適應(yīng)大自然自身規(guī)律的一種處理和循環(huán)利用方式。2、污泥等有機(jī)固廢的焚燒、填埋破壞了有機(jī)質(zhì)返回土地的自然循環(huán)焚燒、填埋等常規(guī)處理方式不能從根本上解決污染問題，污泥直接焚燒的熱值過低，還要治理有害氣體、粉塵污染，污泥焚燒的一次性投資和運(yùn)行成本過高，需要國(guó)家提供大量的補(bǔ)貼和各項(xiàng)優(yōu)惠政策才能夠運(yùn)行。城市垃圾衛(wèi)生填埋工藝中最難處理的溫室氣體排放問題、惡臭問題、滲濾液?jiǎn)栴}都是由垃圾中的有機(jī)物引起的，污泥進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)還存在難于壓實(shí)，難于自然發(fā)酵的問題，直接影響垃圾填埋的土地再利用，被埋入地下的污泥也是對(duì)環(huán)境的一個(gè)潛在的威脅。更重要的是因?yàn)橛袡C(jī)廢棄物的處理方式和農(nóng)民用肥習(xí)慣的改變，大部分有機(jī)物無法返回土壤中，破壞了土地的自然循環(huán)。眾所周知，植物是自然界生物鏈的源頭，植物來源于土壤，土壤為植物提供生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，當(dāng)人類從大地的索取多于給予時(shí)，也就是說當(dāng)人們消費(fèi)后的有機(jī)物不能返回土地時(shí)，土地的產(chǎn)出和投入就產(chǎn)生了不平衡。改革開放以來，我國(guó)的糧食、水果、蔬菜等農(nóng)作物的產(chǎn)出量大幅度提高，但是大部分的土地只有氮、磷、鉀等主要養(yǎng)分的補(bǔ)充，很少補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)和微量元素，對(duì)土地形成了一種掠奪式的利用。土壤中的有機(jī)質(zhì)缺乏，地力下降，微生物環(huán)境遭到破壞，致使農(nóng)作物品質(zhì)下降，抗病蟲害能力減弱，持續(xù)下去，土壤會(huì)越來越貧瘠，植物的產(chǎn)量和品質(zhì)都將受到影響，這種影響將發(fā)生連鎖反映，嚴(yán)重到足以影響人類和動(dòng)物的生存。因此把有機(jī)質(zhì)當(dāng)成有限的資源，最大限度地土地利用應(yīng)當(dāng)引起人們的足夠重視，這是關(guān)系到到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和人們的身體健康的大事。多年來，很多有識(shí)之士都認(rèn)為應(yīng)該采用堆肥方式來處理污泥等有機(jī)固體廢棄物，實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢棄物的土地利用。但傳統(tǒng)的堆肥技術(shù)普遍利用有機(jī)固體廢棄物中的土著菌，采用強(qiáng)制通風(fēng)等好氧發(fā)酵方式。這種方式一般存在占地面積較大，發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)（一般完全發(fā)酵時(shí)間在2個(gè)月以上），耗電量大，有惡臭氣體和滲濾液產(chǎn)生，發(fā)酵過程無法去除有害物質(zhì)，產(chǎn)出物品質(zhì)不穩(wěn)定以及營(yíng)養(yǎng)損失較大等問題，無法適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)城市化和工業(yè)化對(duì)有機(jī)固廢處理的要求，同時(shí)由于污泥組分的復(fù)雜性、有機(jī)膠體的粘稠性和有害微生物大量滋生以及人們談泥色變的重金屬污染問題，污泥的處置方法和土地利用需要技術(shù)上的突破。3、DMFD技術(shù)在治理環(huán)境污染的同時(shí)把污泥等有機(jī)廢物變成有機(jī)質(zhì)城市生活污水處理過程中所形成的大量污泥和其他一些生產(chǎn)及生活過程中所產(chǎn)生的各種廢渣、廢料等，均含有極高的有機(jī)質(zhì)和豐富的氮、磷、鉀等植物生長(zhǎng)所不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。據(jù)資料介紹，國(guó)外城市污水污泥的有機(jī)質(zhì)含量大多在50%以上，我國(guó)的城市污泥有機(jī)質(zhì)含量平均在38%左右，即使是一般生活垃圾可利用的有機(jī)質(zhì)含量也可達(dá)17-50%左右。這些廢棄物經(jīng)過DMFD的技術(shù)處理后，可以獲得大量得有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分，除部分有機(jī)廢棄物重金屬含量超過農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)的以外，大部分經(jīng)過發(fā)酵處理后是可以還田的，大約3噸有機(jī)固體廢棄物可以生產(chǎn)1噸有機(jī)肥或營(yíng)養(yǎng)土，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，土壤生態(tài)修復(fù)和沙化土地、荒山治理等，從而成為一種寶貴的資源。國(guó)家在十五、十一五規(guī)劃中連續(xù)兩次提出的“沃土工程”計(jì)劃。“十五”計(jì)劃的 “沃土工程”突出土壤、肥料、水資源的優(yōu)化配置，“十一五”農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要求“耕地退化率下降10個(gè)百分點(diǎn)，農(nóng)田地力普遍提高1-2級(jí)”；“繼續(xù)實(shí)施下一輪沃土工程，恢復(fù)提高基礎(chǔ)地力，建成一批高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、旱澇保收的基本農(nóng)田”。應(yīng)用DMFD技術(shù)將有機(jī)肥廢棄物經(jīng)生物發(fā)酵后生成生物活性營(yíng)養(yǎng)土、土壤改良劑和優(yōu)質(zhì)的生物活性有機(jī)肥，能夠有效替代或高效結(jié)合農(nóng)用化學(xué)肥料而成為農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要保證。據(jù)報(bào)道我國(guó)每年產(chǎn)生各種有機(jī)廢棄物如生活垃圾、糞便、污泥、果渣、秸稈等，我國(guó)城鄉(xiāng)每天產(chǎn)生各種有機(jī)固體廢棄近幾百億噸，以每畝地施用1噸營(yíng)養(yǎng)土或有機(jī)肥計(jì)算，每年會(huì)使幾十億畝土地的有機(jī)質(zhì)得到補(bǔ)充，這是利國(guó)利民的一件大事，需要國(guó)家、政府、專家、企業(yè)乃至全社會(huì)的共同努力。 二、技術(shù)簡(jiǎn)介DMFD污泥處理技術(shù)將微生物制劑菌、專用處理設(shè)備和陽光發(fā)酵棚有機(jī)結(jié)合，共同完成有機(jī)固體廢棄物的發(fā)酵、脫水、除臭過程。1、微生物的作用用于污泥處理的微生物制劑中含有多種特殊功能的生物菌群，這些微生物互利共生、互生協(xié)同，各類微生物在各自的生長(zhǎng)繁殖過程中所產(chǎn)生的物質(zhì)成為相互利用的基質(zhì)，同時(shí)釋放能量，為處理工藝中的發(fā)酵、滅菌和脫水提供必要的條件， DM激活劑卓越的性能來源于其獨(dú)特的微生物酶綜合處理技術(shù)（Microbe Comprensive treatments technology）和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、吸附和有害物質(zhì)的控制、鈍化技術(shù)（Control adsorption release）。微生物制劑DM-L01中還有以孢子狀態(tài)存在的具有解磷、解鉀、固氮功能的活體微生物和一定量的生理活性物質(zhì)。這些有益菌群被保留在發(fā)酵后的物料中，所含的生理活性物質(zhì)對(duì)植物、土壤和DM菌群本身產(chǎn)生很強(qiáng)的激活作用。DM激活劑的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，系列產(chǎn)品分別用于處理污水處理廠污泥、大型養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便、草炭腐殖土、秸稈、藥渣、沼渣和城市生活垃圾中的有機(jī)物，經(jīng)生物發(fā)酵生成營(yíng)養(yǎng)土、有機(jī)肥。將糠醛、果渣、酒糟等有機(jī)廢棄物經(jīng)生物發(fā)酵生成蛋白飼料。將植物秸稈經(jīng)生物發(fā)酵制成牛、羊的飼草。2、設(shè)備的作用和功能專用設(shè)備在發(fā)酵過程中既有自身獨(dú)特的不可替代的作用，又使微生物制劑DM-L01的功能得以有效的發(fā)揮。機(jī)械處理方式能夠改變污泥等有機(jī)廢棄物的物理特性，還將布菌、翻拋、推移功能融為一體，工藝簡(jiǎn)單合理，從入料端送入的污泥，21天后從出料端輸出成為營(yíng)養(yǎng)土，物料進(jìn)入發(fā)酵棚后由工藝設(shè)備自動(dòng)完成全部工作，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。特別設(shè)計(jì)的發(fā)酵棚為輕鋼結(jié)構(gòu)的陽光棚，有助于發(fā)酵、除臭、水分蒸發(fā)等功能。3、工藝流程計(jì)量包 裝污泥等有機(jī)廢棄物混合調(diào) 制發(fā)酵疏松輸送脫 水優(yōu)化配 方 制 粒篩 理粉 碎特制菌 種4、污泥處理過程的技術(shù)分析污泥處置分為以下三個(gè)階段。第一階段為發(fā)酵預(yù)處理，利用特定的機(jī)械設(shè)備改變污泥的物理特性，并均勻加入適量的DM激活劑（約350克/噸），調(diào)整待處理污泥的含水量到65%左右，對(duì)于需要制肥的物料還要在此階段進(jìn)行調(diào)質(zhì)；第二階段為發(fā)酵過程，DM激活劑在最短的時(shí)間內(nèi)形成污泥發(fā)酵的主導(dǎo)菌的菌群優(yōu)勢(shì)，完成污泥的升溫、發(fā)酵、去毒、加成、分解、吸附、鈍化等過程，使污泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得以最大限度地保留，有害物質(zhì)被最大限度地分解、去除和鈍化，這一過程大約需要7天的時(shí)間。本階段按時(shí)間順序又分為：1激活期（物料加菌后1-3天）：DM-W01菌的旺盛繁殖，將污泥中的有機(jī)物如淀粉、簡(jiǎn)單糖類和蛋白質(zhì)等迅速分解，釋放出大量的熱量，使物料溫度很快升高。2高溫期（第4-5天）：溫度上升50度以上時(shí)，即進(jìn)入高溫階段，由于溫度上升和可分解物質(zhì)的減少，嗜熱性的纖維素分解菌逐漸代替了中溫菌，此時(shí)處理物料中殘留的和新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)被分解轉(zhuǎn)化外，一些復(fù)雜的有機(jī)物如纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等也開始迅速分解。物料中的腐殖質(zhì)開始形成。3持續(xù)期（第6-7天）：當(dāng)溫度上升一段時(shí)間后，纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等物質(zhì)已大部分分解，余下的是諸如木質(zhì)素等很難分解的復(fù)雜有機(jī)物以及新形成的腐殖質(zhì)，這時(shí)，嗜熱菌活動(dòng)減弱，產(chǎn)熱量減少，溫度下降，物料體積大大減少，所以此階段的物料保溫性變差，為了促進(jìn)發(fā)酵速度和效果，此時(shí)需要專用機(jī)械配合，增強(qiáng)養(yǎng)護(hù)培育條件，溫度保持50-75度之間，殘留物質(zhì)進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷的積累，為進(jìn)入熟化階段打下基礎(chǔ)。第三階段的為進(jìn)一步熟化和脫水過程，此時(shí)天然性有機(jī)質(zhì)基本已經(jīng)腐化分解，溫度逐漸下降，此時(shí)需要設(shè)備與生物菌配合完成物料生溫、保溫、散發(fā)水分的工作，同時(shí)物料進(jìn)一步熟化直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這一過程大約需要14天的時(shí)間，污泥的含水率下降至25%左右?？紤]到處理后污泥的土地利用問題，我們把發(fā)酵溫度控制在75以下，這樣有利于DM激活劑中大量的具有解磷、解鉀、固氮功能的土壤益生菌和生理活性物質(zhì)的保存，他們?cè)诎l(fā)酵物中處于休眠狀態(tài)，在土壤環(huán)境中才被激活，菌群的數(shù)量大于0.2億個(gè)/克。四、DMFD技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)1、投資少，占地小，處理周期短該裝置日處理1噸污泥的設(shè)備投資僅為其它污泥干化技術(shù)投資的1/2-2/3。一個(gè)獨(dú)立的污泥處理單元日處理量為25/日，占地約700平方米，處理后的產(chǎn)品不需要堆放和二次發(fā)酵，直接可以作為產(chǎn)品使用。對(duì)于土地緊缺的城市，獨(dú)立處理單元可以立體組合，通過占用空間來節(jié)省土地。發(fā)酵棚為輕鋼結(jié)構(gòu)的陽光棚，物料在發(fā)酵槽中均勻分布，建筑物對(duì)地耐力的要求較小。污泥完全處理周期21天。2、運(yùn)行成本低（1）、由于采用了先進(jìn)的生物發(fā)酵技術(shù)，處理過程只需要添加生物菌和部分廢棄物輔料，污泥制成營(yíng)養(yǎng)土?xí)r消耗的菌種和輔料成本可控制在50元/噸左右，利用污泥制成商品肥的成本會(huì)高一些。（2）、污泥發(fā)酵和干化過程所需熱量來源于生物熱能和太陽能，只有工藝設(shè)備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)消耗少量電能，處理每噸污泥用電量約5度。（3）、因設(shè)備自動(dòng)化程度較高，工藝流程簡(jiǎn)化，運(yùn)行穩(wěn)定，操作方法容易掌握，操作人員較少，每條處理線需配備操作工人1-2人，人工成本相對(duì)較低。（4）、因發(fā)酵棚為密閉式陽光棚，僅在設(shè)備工作期間與外界交換空氣時(shí)需要除臭設(shè)備工作，除臭成本較低。（5）、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境PH值接近中性，防腐處理簡(jiǎn)單，設(shè)備運(yùn)行周期長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng)，維修費(fèi)用低。3、生產(chǎn)過程不產(chǎn)生三廢污泥發(fā)酵干化的全部生產(chǎn)過程，不產(chǎn)生廢液，廢渣，經(jīng)除臭后氣味指標(biāo)符合國(guó)家二級(jí)空氣標(biāo)準(zhǔn)。所有原料經(jīng)處理后，除排出水蒸氣和少量CO2以外，全部變成了營(yíng)養(yǎng)土。4、生成物品質(zhì)好污泥等有機(jī)廢棄物經(jīng)持續(xù)70度以上的高溫發(fā)酵后，發(fā)酵徹底，無異味，殺菌滅卵，殺滅草籽，污泥經(jīng)生物發(fā)酵生成的營(yíng)養(yǎng)土，不但有機(jī)質(zhì)含量高、還有大量的有益菌和部分生理活性物質(zhì)。在土壤中施用，能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤活性，改善土壤理化性，緩解土壤板結(jié)；還能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)作物早熟，使作物根系發(fā)達(dá)，莖粗、葉厚。提高作物抗旱、抗?jié)?、抗寒、抗倒伏、抗病蟲害能力，增產(chǎn)、增收效果明顯。五、最終處理物的用途污泥經(jīng)微生物發(fā)酵干化處理后，對(duì)于重金屬含量符合國(guó)家有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)和N、P、K等養(yǎng)分較高的物料，可以根據(jù)市場(chǎng)的需求，作為有機(jī)肥的基質(zhì)，生產(chǎn)生物活性有機(jī)肥，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；對(duì)于一些重金屬含量符合國(guó)家污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)和N、P、K等養(yǎng)分含量較低的物料，可以作為營(yíng)養(yǎng)土用于土壤改良，土壤生態(tài)修復(fù)；對(duì)于部分重金屬含量略微超過污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)地下水造成危害的物料可以用于城市綠化，植樹造林和當(dāng)年不用于放牧的荒山、沙地的植被修復(fù)；對(duì)于重金屬嚴(yán)重超標(biāo)，可能對(duì)環(huán)境造成污染的物料，根據(jù)危險(xiǎn)品處理辦法干化后焚燒或另行處理。對(duì)于石油化工等行業(yè)的含油污泥，一般干泥的熱值大于4000大卡，干化后可以進(jìn)行熱能回收；對(duì)于食品行業(yè)等蛋白質(zhì)含量較高的污泥，發(fā)酵干化后也可以考慮作為蛋白飼料。據(jù)了解在微生物技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位的日本，正在采用微生物與設(shè)備結(jié)合的方式處理有機(jī)廢棄物。我們公司從2001年開始應(yīng)用DMFD技術(shù)工業(yè)化處理污泥等有機(jī)廢棄物至今，在生物菌的篩選、培育，在處理不同種類有機(jī)物的菌種選擇搭配，在設(shè)備與生物菌的配合以及設(shè)備的處理能力、工藝參數(shù)等各個(gè)技術(shù)層面上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，整套處理技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。DMFD技術(shù)可以在全國(guó)各地應(yīng)用，既解決當(dāng)?shù)氐某青l(xiāng)有機(jī)廢棄物的污染問題，又為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的有機(jī)質(zhì)，符合我國(guó)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)和諧社會(huì)的發(fā)展方向，我們也有在大慶、大