本發明涉及城市生活污泥以及燃煤產物的資源化利用,具體為一種利用煤灰、煤渣和生物污泥制備有機營養土的方法。
背景技術:
1、煤炭是世界上儲量最大、分布范圍最廣的一種化石能源,在工業用煤、民用用煤等領域有著廣泛的應用,其中粉煤灰、燃煤爐渣、氣化粗渣和氣化細渣作為燃煤產物,難以處理,堆積嚴重,現有利用煤渣應用于建工建材、環保、生態、化工等領域,但其綜合利用率較低、難度大、處理成本高、大多停留在實驗室階段,尚未大規模應用,現有燃煤產物的處理方式主要是堆積和填埋,這不僅會產生大量粉塵、刺激性氣體,還會造成土壤、空氣、土地、水體資源的污染,甚至會嚴重危害人的身體健康和動植物生存。
2、其中粉煤灰是在燃煤過程中,從煙氣中捕獲的細小的固體顆粒,呈灰白色或黑色的粉狀球形顆粒,顏色越深,粒度越細,含碳量越大,呈現多孔球形結構,具有較好的滲透性,作為大宗工業固廢單一污染源之一,對環境的污染較為嚴重,粉煤灰是在燃煤過程中,從煙氣中捕獲的細小的固體顆粒,粒徑在1μm-50μm之間,呈灰白色或黑色的粉狀球形顆粒,顏色越深,粒度越細,含碳量越大,比表面積為1500-3600cm2/g,平均比重為2.1g/cm3[4-8],呈現多孔球形結構,具有較好的滲透性。就目前及今后相當長的一段時期內,煤粉燃燒發電仍是電力供應的主體,因此積極推動粉煤灰的高效綜合利用,開拓其高附加值利用新途徑,可以有效解決粉煤灰帶來的環境污染。
3、其中,燃煤爐渣是煤炭燃燒后從爐底排出的一種固體廢棄物,呈黑灰色的不規則顆粒狀態或者不均勻塊狀,含碳量一般在15%左右,具有較大的吸水性、床層孔隙率,由于其比表面積較大、表面孔隙結構較為發達,導致煤基灰/渣在資源化或深加工高附加值利用中存在脫水困難這一問題,影響后續資源化利用效率。
4、城市生活污泥表面呈黑色或黑褐色,黏滯狀,顆粒粒徑為100μm左右,比重約為0.8g/cm3,污泥含水率為60%—70%時為黏膠狀,小于50%時為黏土狀,干化后呈比較堅硬的固體,不易破碎,分散困難,是一種塑性很強的囊狀物,目前城市生活污泥處理技術主要包括:
5、污泥填埋:操作簡單,適應性強,但是占地面積大、投資費用高,滲濾液對土壤及地下水造成了嚴重的二次污染;
6、污泥焚燒:污泥中含有一定量的有機組分,脫水干燥后的污泥可通過焚燒處理,從而實現有機物碳化、能量回收,殺死病原菌,最大限度降低污泥體積的目的,污泥焚燒主要分為兩大類:一是將脫水污泥直接焚燒,直接焚燒需要摻入大量的煤或油等輔助燃料,運行成本高,燃燒效率和熱效率均較低;二是先將脫水污泥低溫干化后再焚燒,無需添加輔助燃料,但污泥焚燒的處理設施投資大,處理費用高,焚燒過程容易產生二噁英等有毒物質,對生態環境造成二次污染;
7、污泥投海:作為最簡單的污泥處置方式,且投資費用相對較低,但是會造成嚴重的海洋污染;
8、污泥制肥:污泥作為肥料有兩種使用方式,一種是直接使用:污泥直接使用時一般施用與園林綠地,但是污泥直接使用會造成衛生條件變差,容易引起大面積的蚊蠅,影響園林美觀,如過量使用還會造成地下水的污染以及對樹木造成損傷;另一種是間接使用:由于污泥體積大,往往運輸成本高,污泥一般是處理后再施用,目前堆肥技術較為普遍,經過處理后,可以增加肥效,同時也可大量減少有害物質。
9、又如申請號為cn115784561a所述的生活污泥一分鐘制有機營養土,通過添加吸附劑、生石灰、還原性鐵粉、磁鐵礦等物質,將污泥制備成有機營養土,其中需要將生石灰、還原性鐵粉、磁鐵礦進行加熱還原,其溫度為250-300℃。
10、基于對上述資料的檢索,可以看出現有生活污泥處理困難,并且燃煤產物堆積嚴重,難以進行資源化利用,為此,特提出一種利用煤灰、煤渣和生物污泥制備有機營養土的方法,實現對生活污泥高效處理的同時,實現燃煤產物的資源化利用。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足,本發明提供了一種利用煤灰、煤渣和生物污泥制備有機營養土的方法,解決了上述背景技術中提到的問題。
2、為實現以上目的,本發明通過以下技術方案予以實現:一種利用煤灰、煤渣和生物污泥制備有機營養土的方法,具體包括以下步驟:
3、步驟一、污泥處理劑制備:將燃煤產物與含萜類物質按照預設質量比混合均勻后,獲取污泥處理劑;
4、步驟二、有機營養土制備:向生活污泥中加入污泥處理劑,一同倒入臥式螺旋攪拌機中攪拌3min—10min后,獲取有機營養土。
5、本發明進一步設置為:所述步驟一中的燃煤產物包括燃煤灰和燃煤渣。
6、本發明進一步設置為:所述步驟一中的含萜類物質為沙地柏和側柏的園林廢棄物,并且園林廢棄物研磨至50目左右即可。
7、本發明進一步設置為:所述步驟一中燃煤產物和含萜類物質的預設質量比為19:1。
8、本發明進一步設置為:所述步驟二中生活污泥和污泥處理劑的質量比為:1:1。
9、其中,生活污泥成分復雜,水分子與數百種物質的理化作用造成了其與油性物質和金屬元素分子混合,相互包裹呈一種塑性很強的囊狀物,常規條件下很難實現資源化利用,其中難以打破的囊狀物的包裹力主要是由高密度的氫鍵造成的,而含萜類物質是一種典型的含醌型官能團的芳香族化合物,醌型官能團有很強的穿透力,可快速與氫鍵結合,使得生活污泥中的水分形成自由水,有效打破了污泥的囊狀結構。
10、其中,燃煤灰和燃煤渣中含有氧化鈣,氧化鈣具有很好的還原性,與含萜類物質進行混合,可以迅速打破生活污泥的囊狀結構,可使得污泥中的結合水形成自由水,進而被吸附,形成有機營養土,實現污泥的資源化利用,并且由于砷和汞具備三相性,氧化鈣在與生活污泥反應過程中可以使砷和汞升華,從污泥中溢出。
11、其中,燃煤灰和燃煤渣質地疏松,呈多孔結構,比表面積大,微粒含量高,具有優良的吸附性,且燃煤灰和燃煤渣水分含量極低,多以結構水呈現,在與污泥混合處理過程中,可大幅度降低產物中的水分含量,同時燃煤灰和燃煤渣中含有磷、氮、鉀等植物生長所需要的營養元素,以及硼、鋅、錳、鐵等促進農作物產量的微量元素。
12、本發明提供了一種利用煤灰、煤渣和生物污泥制備有機營養土的方法。具備以下有益效果:
13、本發的明生活污泥是生活污水經過兩次曝氣處理的產物,是發酵產物,通過利用燃煤灰和燃煤渣與含萜類物質進行污泥處理劑的制備,并且直接加入生活污泥中進行攪拌就可以直接產出有機營養土,不用進行污泥發酵過程和污泥的壓濾與烘干過程,即可獲取含水量處于30%以下有機營養土,操作簡單,生產迅速,為燃煤灰、燃煤渣和生活污泥的資源化處理提供高效便捷的支持,同時本發明具體是取消了污泥資源化利用的兩個過程,一是發酵過程,節約了大量的時間和空間(北方地區冬季由于溫度低不能發酵,南方地區由于連續發酵,造成了空氣污染),其機理是生活污泥是生活污水經過兩次曝氣(好氣和厭氣)處理的產物,是發酵產物,本發明加入的碳基物質也是發酵過得物質,不存在二次發酵。二是取消了污泥的壓濾干化和烘干過程,污泥含水量小于80%,燃煤灰/渣含水量均小于5%(其水分大多以結構水成分呈現),污泥與污泥處理劑1:1混合后,再加上螺旋攪拌過程,水分很快的降低到30%以下,面對大量的污泥以及燃煤灰/渣,這一方法可以快速實現資源化、產業化。