專利名稱：利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生產(chǎn)肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生產(chǎn)肥料的方法，屬 于資源利用和污染防治技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
包括作物秸稈、木質(zhì)材料加工剩余物、農(nóng)副產(chǎn)品加工下腳料及畜禽排泄 物等在內(nèi)的廢棄物是農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)及其產(chǎn)品加工過程中的必然產(chǎn)物，來源廣、 數(shù)量大。這些廢棄物為生物質(zhì)有機物，主要由草木纖維素、半纖維素、木質(zhì) 素、果膠質(zhì)等成分構(gòu)成，還含有少量的氮、磷、鉀和微量元素。目前，各類 工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生的有機廢水和城市廢水處理的主流工藝是生物法，這個過程中 污泥是必然的二次產(chǎn)物。隨著我國工業(yè)和城市污水處理廠的普及和運行，污 泥產(chǎn)量快速增加。如何解決污泥的處理處置出路，已成為我國城市發(fā)展過程 中亟待解決的重大環(huán)境問題。已知，污泥的主要成分是細胞類有機物，還含
有氮、磷常量元素及微量元素，含水量一般為70-85%，可稱其為活性污泥。 因此，秸稈等廢棄物和污泥都具有重要的資源屬性，經(jīng)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化處理可用 于生產(chǎn)有機肥、有機-無機復(fù)合肥及土壤改良劑等產(chǎn)品，這種綜合利用途徑可 稱為肥料化利用。現(xiàn)有技術(shù)中公開的利用農(nóng)、林廢棄物或污泥進行肥料化利 用技術(shù)，多數(shù)是基于微生物發(fā)酵原理進行腐殖化轉(zhuǎn)化，所需要的發(fā)酵時間至 少要15天以上，轉(zhuǎn)化速度慢。檢索到的涉及采用化學(xué)法加速生物質(zhì)廢棄物腐 熟轉(zhuǎn)化的方法有如中國專利文獻，申請?zhí)?3122742.2和申請?zhí)?03122743. 0，分別公開了用氫氧化鉀堿法造紙制漿黑液和氫氧化鉀水溶液在 常溫下處理植物性材料，調(diào)節(jié)酸度至pH4 9后，直接混入氮肥、磷肥、中微 量元素肥或進一步經(jīng)發(fā)酵處理后再混入這些無機肥料成分，制造有機肥或有 機-無機復(fù)合肥的方法。中國專利文獻，申請?zhí)?2104939. 4與前一專利相同，報道了利用酸堿物質(zhì)(如氫氧化鉀、磷酸等)在常溫下處理植物性材料，調(diào)
節(jié)酸度至pH4 9后，直接混入氮肥、磷肥、中微量元素肥或進一步經(jīng)發(fā)酵處 理后再混入這些無機肥料成分，制造有機肥或有機-無機復(fù)合肥的方法。上述 方法利用制漿黑液中的殘余氫氧化鉀或商品酸堿物質(zhì)的溶液在常溫下與植物 性材料反應(yīng)，仍存在腐熟速度慢和腐熟不徹底的問題。中國專利文獻，申請 號200510086269.7報道了用濃縮的亞銨法造紙制漿廢液與秸稈粉混合，在 IO(TC以上的蒸球中加熱轉(zhuǎn)化得到濕有機肥料半成品，經(jīng)進一步處理后得到有 機肥，該方法利用的是稀亞銨法造紙制漿廢液，需經(jīng)蒸發(fā)濃縮后使用，處理 的原料僅是農(nóng)作物秸稈。關(guān)于污泥的化學(xué)法轉(zhuǎn)化技術(shù)很少，如中國專利文獻， 申請?zhí)?6122252. 2報道了城市污泥或藻渣經(jīng)干燥-活化-與無機礦物肥混合-造粒制備復(fù)混肥的方法，該方法中只是對污泥進行了熱干燥脫水處理，沒有 對污泥進行腐殖化轉(zhuǎn)化。綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中還沒有關(guān)于利用秸稈和污 泥混合物生產(chǎn)肥料的綜合方法報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，以濃縮污泥和秸稈的混合 物為原料，借鑒造紙工業(yè)中使用的化學(xué)蒸煮制漿技術(shù)，提供一種利用堿物質(zhì) 蒸煮秸稈和污泥混合物生產(chǎn)肥料的方法。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的本發(fā)明針對秸稈肥料化利用主要是要解決怎樣 實現(xiàn)快速腐熟轉(zhuǎn)化、提高腐熟度，即提高轉(zhuǎn)化腐熟產(chǎn)物的可溶性腐植酸含量 的問題；針對污泥的肥料化利用主要是解決水分含量很高的問題和殺菌與除 臭問題；同時，利用秸稈或污泥廢棄物制備有機肥要考慮節(jié)能、節(jié)水。本發(fā) 明利用污泥中的水分，蒸煮反應(yīng)后可得到高濃度的有機質(zhì)漿液，這樣可實現(xiàn) 秸稈和污泥的快速腐熟轉(zhuǎn)化、腐熟程度高，同時實現(xiàn)了對原料中所含的病原 微生物、寄生蟲卵的殺滅，以及對微量有機污染物的降解去除和除臭的目的， 由于得到的腐殖質(zhì)漿液濃度高，不用濃縮可直接進行干燥造?；蚺c其它無機 肥料混配后干燥造粒，可以節(jié)省能源成本和投資。具體地，本發(fā)明所說的利 用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生產(chǎn)肥料的方法包括以下步驟(1) 混合蒸煮將生物法處理有機廢水產(chǎn)生的濃縮污泥和秸稈粉及蒸煮藥 劑混合，并拌合均勻，裝入耐壓及加熱的容器中，拌合均勻后用蒸汽或外源
熱源加熱到11(TC 17(TC之間，并保持0.5 6小時，加熱過程中應(yīng)使容器慢 速轉(zhuǎn)動，以使物料保持混勻狀態(tài)。秸稈粉和濃縮污泥(濕重下)的混合質(zhì)量 比控制在(1 5) :20，蒸煮藥劑的用量為上述混合物折合干重質(zhì)量的1% 8%，蒸煮藥劑由堿物質(zhì)和蒸煮助劑焦磷酸鈉(Na4P207)按質(zhì)量比(3 10) : 1 組成，所述的堿物質(zhì)可以是氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、硫化鈉(Na2S)。 堿物質(zhì)的作用是使秸稈和污泥中的有機物發(fā)生水解、分解、溶解及腐殖化轉(zhuǎn) 化，少量焦磷酸鈉的加入一是對堿物質(zhì)的上述作用起到協(xié)同增強的效應(yīng)，二 是使蒸煮得到的漿液更容易均質(zhì)化。上述原料的混合不分先后次序，只要按 上述比例混合并拌合均勻即可，拌合過程可在蒸煮容器外進行，也可在蒸煮 容器中進行，反應(yīng)結(jié)束后得到腐植質(zhì)漿液；
所用秸稈可以是麥草、玉米桿、棉花桿、高粱桿、稻草、豆秸及向日葵 等植物性農(nóng)業(yè)廢棄物，使用時粉碎。
(2) 中和將上述步驟l所得到的腐植質(zhì)槳液用無機酸如磷酸、硫酸、 鹽酸或硝酸中的一種或多種或用有機酸如草酸、擰檬酸或酒石酸中的一種 或多種中和至p1^4 9，最佳為6 8，得到漿狀有機肥料半成品。
(3) 直接干燥制備商品有機肥將上述步驟2所得到的漿狀有機肥料半成 品干燥制成顆粒狀或粉狀商品有機肥，經(jīng)檢驗合格后包裝即可?？梢赃_到以 下肥料標(biāo)準以質(zhì)量百分比計，有機質(zhì)含量》30%、總養(yǎng)分(N+P205+K20)》4%、 水分(H20)《20%，酸堿度pH二5. 5 8. 0;重金屬含量、蛔蟲卵死亡率和大腸 桿菌指標(biāo)符合GB8172的要求。需要指出的是，用本發(fā)明制備的商品有機肥產(chǎn) 品的有機質(zhì)含量通常會遠高于該標(biāo)準指標(biāo)值，依原料的不同， 一般在45% 72% 之間。并且，腐植酸含量在9% 24%之間，總養(yǎng)分含量通常也高于標(biāo)準值。
(4) 制備有機-無機復(fù)合肥向上述步驟2所得到的漿狀有機肥料半成品 中加入成品市售化學(xué)肥料，使氮、磷、鉀三元素及微量元素的有效總含量達 到10% 25%，然后干燥制成顆粒狀或粉狀商品有機-無機復(fù)合肥，可得到養(yǎng)分
6更加全面的肥料。
(5)分離制備液體有機肥將上述步驟2所得到的漿狀有機肥料半成品， 通過板框壓濾或離心過濾的方法分離為濾液和濾渣，所得到的濾液中腐植酸
質(zhì)量含量為5% 24%，加入一定量的鉀肥，如硝酸鉀、或硫酸鉀、或氯化鉀， 可得到腐植酸鉀液體肥；若加入各種銨態(tài)氮肥，可得到腐植酸銨液體肥。
所得到的濾渣，按照步驟(3)或步驟(4)的方法，可以制備成有機肥 或有機-無機復(fù)合肥。
本發(fā)明取得的有益效果如下-
實現(xiàn)了污泥和農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈的處置和利用，而且是全部肥料化轉(zhuǎn)化， 所得到的有機肥有機質(zhì)在45% 72%之間，并且，腐植酸含量在9% 24%之間，
這表明產(chǎn)物的腐熟度明顯提高。因此，還可以作為加工其它復(fù)合肥的原料。 與生物法相比大大縮短了腐熟時間，生物法至少需要15天，而該發(fā)明僅需要 最多6小時，還節(jié)約了占地；與其他化學(xué)法相比，具有綜合優(yōu)勢反應(yīng)時間 短、不用對產(chǎn)物進行濃縮，因而能耗低，操作簡單。由于反應(yīng)制備過程是在 高溫高壓條件下進行，同時達到了殺滅原料中所含的病原微生物、寄生蟲卵， 以及對微量有機污染物的降解去除和除臭的目的，所得到的產(chǎn)物沒有臭味。
具體實施例方式
以下實施例用于說明本發(fā)明。 實施例1
取某釀造企業(yè)有機廢水處理廠產(chǎn)生的活性污泥200千克(含水率為82%)， 加入固體氫氧化鉀3.2千克、粉末狀焦磷酸鈉0.5千克，拌合均勻，再加入 粉碎的干麥草40千克(含水率為5%)，拌合均勻，裝入蒸球中，保持蒸球慢速 轉(zhuǎn)動狀態(tài)下，用高壓水蒸氣加熱至150 165"C，然后保持2小時。停止加熱 和轉(zhuǎn)動，冷卻至100。C后，加入20%硫酸水溶液2升，轉(zhuǎn)動蒸球攪拌10分鐘， 以中和物料。然后，放出蒸煮得到的漿狀物，通過噴漿造粒得粒狀有機肥產(chǎn) 品92千克。產(chǎn)品的指標(biāo)為外觀呈黑色，有機質(zhì)58.6%，總養(yǎng)分(N+P205+K20) 10.2%，腐植酸19. 3%，水分17. 5%。實施例2
取某制藥企業(yè)有機廢水處理廠產(chǎn)生的活性污泥200千克(含水率為76%)， 加入固體氫氧化鈉4. 8千克、粉末狀焦磷酸鈉0. 5千克，拌合均勻，再加入 粉碎并過20目篩網(wǎng)的干玉米秸稈粉30千克(含水率為4%)，拌合均勻，裝入 蒸球中，保持蒸球慢速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下，用高壓水蒸氣加熱至130 14(TC，然后 保持4小時。停止加熱和轉(zhuǎn)動，冷卻至10(TC后，加入固體草酸1.8千克，轉(zhuǎn) 動蒸球攪拌10分鐘，以中和物料。然后，放出蒸煮得到的漿狀物，轉(zhuǎn)移至冷 卻池中降至接近室溫，然后加入含氮(N)量46%的尿素30千克、含五氧化二 磷(PA) 46%的重過磷酸鈣20千克、含氧化鉀(K20 ) 60%的氯化鉀15千克， 經(jīng)熱風(fēng)干燥后，通過機械擠壓造粒得到粒狀有機-無機復(fù)合肥產(chǎn)品157千克。 產(chǎn)品的指標(biāo)為有機質(zhì)24.6%，含氮(N)量15%，含五氧化二磷(P205) 6.2%， 含氧化鉀(K20) 5.8%。 實施例3
取某屠宰企業(yè)有機廢水處理廠產(chǎn)生的活性污泥200千克(含水率為80%)， 加入固體氫氧化鉀4千克、粉末狀焦磷酸鈉0.5千克，拌合均勻，再加入粉 碎的棉花桿粉20千克(含水率為3.5%)，拌合均勻，裝入自制的蒸煮罐中，保 持蒸煮罐慢速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下，用高壓水蒸氣加熱至155 165'C，然后保持3小 時。停止加熱和轉(zhuǎn)動，冷卻至10(TC后，加入檸檬酸固體2.3千克，轉(zhuǎn)動蒸煮 罐攪拌10分鐘，以中和物料。然后，放出蒸煮得到的漿狀物。用裝有60目 濾布的離心機分離為濾液和濾渣。這樣得到的濾液約為155千克。加入工業(yè) 硫酸鉀15千克，攪拌溶解，得到170千克腐植酸鉀液體肥。所制備的液體肥 外觀呈棕褐色均勻粘稠液體，腐植酸含量為9. 2%，氧化鉀含量(K20)為6%， 汞、砷、鎘、鉻、鉛等五種重金屬離子未檢出。離心分離得到的濾渣按本發(fā) 明步驟3或4的方法可以制備固體有機肥或有機-無機復(fù)合肥。
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權(quán)利要求
1、一種利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于包括以下步驟(1)混合蒸煮將生物法處理有機廢水產(chǎn)生的濃縮污泥和植物性秸稈粉及蒸煮藥劑混合，并拌合均勻，裝入耐壓及加熱的容器中，拌合均勻后用蒸汽或外源熱源加熱到110～170℃之間，并保持0.5～6小時，秸稈和污泥(濕重下)的混合質(zhì)量比控制在(1～5)∶20，蒸煮藥劑的用量為上述混合物折合干重質(zhì)量的1％～8％，蒸煮藥劑由堿物質(zhì)和蒸煮助劑焦磷酸鈉(Na4P2O7)按質(zhì)量比(3～10)∶1組成，所述的堿物質(zhì)可以是氫氧化鉀、氫氧化鈉、硫化鈉中的一種或多種，反應(yīng)結(jié)束后得到腐植質(zhì)漿液；(2)中和將步驟(1)所得到的腐植質(zhì)漿液用酸中和至pH＝4～9，得到漿狀有機肥料半成品；(3)直接制備商品有機肥將上述步驟(2)所得到的漿狀有機肥料半成品干燥可直接制得顆粒狀或粉狀商品有機肥。
2、 一種利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于 包括以下步驟(1) 混合蒸煮將生物法處理有機廢水產(chǎn)生的污泥濃縮后和植物性秸稈粉 及蒸煮藥劑混合，并拌合均勻，裝入耐壓及加熱的容器中，拌合均勻后用蒸 汽或外源熱源加熱到110 170'C之間，并保持0.5 6小時，秸稈和污泥(濕 重下)的混合質(zhì)量比控制在(1 5) :20，蒸煮藥劑的用量為上述混合物折 合干重質(zhì)量的1% 8%，蒸煮藥劑由堿物質(zhì)和蒸煮助劑焦磷酸鈉(Na4P207)按 質(zhì)量比(3 10) : 1組成，所述的堿物質(zhì)可以是氫氧化鉀、氫氧化鈉、硫化鈉 中的一種或多種，反應(yīng)結(jié)束后得到腐植質(zhì)槳液；(2) 中和將步驟(1)所得到的腐植質(zhì)漿液用酸中和至pH二4 9,得到漿 狀有機肥料半成品；(3) 制備有機-無機復(fù)合肥向步驟(2)所得到的漿狀有機肥料半成品中加入成品市售化學(xué)肥料，使氮、磷、鉀三元素及微量元素的有效總含量達到10% 25%，然后干燥制成顆粒狀或粉狀商品有機-無機復(fù)合肥。
3、 一種利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于 包括以下步驟(1) 混合蒸煮將生物法處理有機廢水產(chǎn)生的污泥濃縮后和植物性秸稈粉 及蒸煮藥劑混合，并拌合均勻，裝入耐壓及加熱的容器中，拌合均勻后用蒸 汽或外源熱源加熱到110 170'C之間，并保持0.5 6小時，秸稈和污泥(濕 重下)的混合質(zhì)量比控制在(1 5) :20，蒸煮藥劑的用量為上述混合物折 合干重質(zhì)量的1% 8%，蒸煮藥劑由堿物質(zhì)和蒸煮助劑焦磷酸鈉(Na4P207)按 質(zhì)量比(3 10) : 1組成，所述的堿物質(zhì)可以是氫氧化鉀、氫氧化鈉、硫化鈉 中的一種或多種，反應(yīng)結(jié)束后得到腐植質(zhì)漿液；(2) 中和將步驟(1)所得到的腐植質(zhì)漿液用酸中和至pb4 9，得到漿 狀有機肥料半成品；(3) 分離制備液體有機肥將步驟(2)所得到的漿狀有機肥料半成品， 通過板框壓濾或離心過濾的方法分離為濾液和濾渣，在濾液中加入硝酸鉀、 硫酸鉀或氯化鉀中的一種，得到腐植酸鉀液體有機肥；加入各種銨態(tài)氮肥，得到腐植酸銨液體有機肥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生 產(chǎn)肥料的方法，其特征在于步驟(1)中所用秸稈粉可以是麥草、玉米桿、棉 花桿、高粱桿、稻草、豆秸及向日葵中的一種或多種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生 產(chǎn)肥料的方法，其特征在于步驟(2)中所說的酸為無機酸磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸中的一種或多種；或有機酸草酸、檸檬酸、酒石酸中的一種或 多種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生 產(chǎn)肥料的方法，其特征在于中和至pH二 4 9。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用堿物質(zhì)蒸煮秸稈和污泥混合物生產(chǎn)肥料的方法，該方法以濃縮污泥和植物性秸稈粉的混合物為原料，主要工藝步驟包括加入適量的由堿物質(zhì)和焦磷酸鈉組成的藥劑后在110～170℃之間蒸煮0.5～6小時、用無機酸或有機酸中和至pH＝4～9，然后直接制備商品有機肥、或加入適量的氮、磷、鉀及微量元素等化學(xué)肥料制備有機-無機復(fù)合肥、或經(jīng)分離后制備液體有機肥。本發(fā)明工藝簡單，原料腐熟轉(zhuǎn)化速度快，可實現(xiàn)原料的殺菌、消毒、除臭的目的，產(chǎn)物中有機質(zhì)及腐植酸含量高，產(chǎn)品肥效高，可實現(xiàn)污泥和農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物的規(guī)?；?、低成本的肥料化利用。
文檔編號C05F15/00GK101624302SQ20091007518
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者李素偉, 簡廣福, 馬子川 申請人:河北師范大學(xué)