專利名稱：污水處理廠污泥無害化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種污水處理廠污泥無害化處理方法，特別適用于包括生活污水和工業(yè)污水處理后殘留有毒重金屬和菌毒的污泥。
背景技術(shù)：
城市環(huán)境問題的重要來源為生活和工業(yè)廢水，而處理污水后殘留下來的污泥成為城市環(huán)境的重大隱患。污泥屬于固體廢棄物，依照《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》規(guī)定以充分合理利用固體廢物和無害化處置固體廢物為原則，鼓勵、支持開展清潔生產(chǎn)，減少固體廢物的產(chǎn)生量；鼓勵、支持綜合利用資源，對固體廢物實(shí)行充分利用回收和 合理利用。目前國內(nèi)外對污泥處置的方法主要集中在耕地法、污泥填埋和污泥焚燒。這些方法或者存在二次污染隱患，或者占用寶貴的土地資源，或者存在需要巨大的成本與運(yùn)行投資費(fèi)用等弊端。由于污泥中含有氮、磷、鉀等植物生長必需的主要營養(yǎng)成分和各種微量元素以及改良土壤結(jié)構(gòu)的有機(jī)物，美國、加拿大、英國、法國、荷蘭、丹麥、和瑞典均主要研究和使用地耕法，用地耕法處理污泥不需要脫水，利用管道將污泥送入場地即可，總費(fèi)用比燃燒法減少2/3以上，但是美國長期使用這種方法后，發(fā)現(xiàn)對地下水、大氣都有很大的潛在危險(xiǎn)，已經(jīng)開始限用。工業(yè)廢水處理廠的污泥因含有對植物及土壤有危害的重金屬離子和病原菌，最終只能以填埋、焚燒為主。焚燒對污泥的減量化和穩(wěn)定性雖然效果較好，但存在能量消耗大、二次污染嚴(yán)重等問題；而填埋后污泥中的有毒物質(zhì)和金屬離子不僅占用了大面積土地，耗資高，而且造成了大面積的環(huán)境污染。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究一種能夠處理污泥中的有毒有害重金屬離子和病原菌，并有效利用污泥中的氮、磷、鉀元素作為植物肥料的污水處理廠污泥無害化處理方法。本發(fā)明污水處理廠污泥無害化處理方法，其步驟如下在原始污泥基礎(chǔ)上加入保水材料，使污泥的含水量降低到65%以下，繼而外摻膠結(jié)材料，在常溫常壓下均勻混拌、自然風(fēng)干；所述三者混合時(shí)的質(zhì)量比為污泥膠結(jié)材料保水材料=100:15 30:0.01
O.05。所述保水材料為保水緩釋劑或者高倍數(shù)吸水樹脂，例如聚丙烯酸酯類、醋酸乙烯共聚物類、聚氨酯類、聚環(huán)氧乙烷類；如武漢遠(yuǎn)城共創(chuàng)科技有限公司提供的高倍數(shù)吸水樹脂。所述膠結(jié)材料是以工業(yè)石膏為主料(包括磷石膏、硫石膏、氟石膏、鈦白石膏、磷鑰石膏)，輔以水泥熟料、冶金工業(yè)堿性灰、水淬渣、電力行業(yè)粉煤灰、促凝劑等(申請人于2007年7月11日提交的“AHF工業(yè)廢洛——氟石膏改性制備環(huán)保節(jié)能建材基料及工藝”發(fā)明申請中有參考記載，其申請?zhí)枮?00710052700. 5)。膠結(jié)材料各組份重量百分比為工業(yè)石膏50 80% ;水泥熟料5% 20%，堿性灰5 15% ;水淬渣10 20% ;粉煤灰5 15% ;促凝劑0.5 3%。所述的促凝劑為硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鋁。所述的工業(yè)石膏除氟石膏外，還可以為磷石膏、脫硫石膏、鈦白石膏等。以工業(yè)氟石膏為例制備膠結(jié)材料的方法，其步驟如下
(1)建材組份重量百分比為氟石膏50 80%，水泥熟料5% 20%，堿性灰5 15%，水淬渣10 20%，粉煤灰5 15%，促凝劑O. 5 3% ;上述各組分重量百分比之和為100% ；
(2)將AHF反應(yīng)工序的尾洛——氟石膏中和處理至PH> 7，作為主原料至料倉備用；
(3)水泥熟料、堿性灰、水淬渣、粉煤灰至料倉備用；
(4)將上述各原料經(jīng)自動計(jì)量螺旋按配比進(jìn)入熱風(fēng)烘干裝置除去表面水進(jìn)入混合料
倉；
(5)烘干后，混合料進(jìn)入研磨機(jī)，研磨至細(xì)度>200目；
(6)研磨后的混合料加入促凝劑，進(jìn)入粉料混拌機(jī)混拌均勻，即成為本發(fā)明中污泥改性所需的膠結(jié)材料。本發(fā)明污水處理廠污泥無害化處理方法的優(yōu)點(diǎn)是污泥經(jīng)過處理后，自然干燥24h后即有較好的機(jī)械強(qiáng)度，48h后便能夠運(yùn)輸，28天后機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到峰值。得到的改性材料不僅包覆了污泥中的鉻、鉛、汞等有毒的重金屬和病菌；另一方面，有些工業(yè)石膏如鈦白石膏(對于不含鐵鹽的工業(yè)石膏可加入硫酸工業(yè)的燒廢渣)中含有豐富的鐵鹽，能夠通過氧化或者還原反應(yīng)將有毒重金屬轉(zhuǎn)化成低毒或者無毒，如低價(jià)鐵使有毒的六價(jià)鉻還原成無毒的三價(jià)鉻，高價(jià)鐵鹽可使高毒性的三價(jià)砷氧化成低毒的五價(jià)砷；再者，由于膠結(jié)材料為堿性環(huán)境，可使有毒金屬元素的鹽絡(luò)合成難溶于水的復(fù)鹽；由于細(xì)菌易在酸性環(huán)境中成長和繁殖，而本發(fā)明的膠結(jié)材料為堿性PH > 9，不利于甚至能有效抑制細(xì)菌的生長，加上包覆和固結(jié)作用，最終達(dá)到抑制細(xì)菌繁殖甚至死亡的作用；做好的改性材料用作土壤改性劑時(shí)，能夠隨周圍環(huán)境的變化逐漸吸收和釋放水份，對抗旱和抗積水有一定功效，且污泥中豐富的氮、磷、鉀等大量的有機(jī)質(zhì)能夠起到化肥的作用，益于農(nóng)作物生長，其固化后其機(jī)械強(qiáng)度大幅提高，能夠作為建筑材料產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
I、制備膠結(jié)材料，其步驟如下
(1)建材組份重量百分比為氟石膏50 80%，水泥熟料5% 20%，堿性灰5 15%，水淬渣10 20%，粉煤灰5 15%，促凝劑O. 5 3% ;上述各組分重量百分比之和為100% ；
(2)將AHF反應(yīng)工序的尾洛——氟石膏中和處理至PH> 7，作為主原料至料倉備用；
(3)水泥熟料、堿性灰、水淬渣、粉煤灰至料倉備用；
(4)將上述各原料經(jīng)自動計(jì)量螺旋按配比進(jìn)入熱風(fēng)烘干裝置除去表面水進(jìn)入混合料
倉；
(5)烘干后，混合料進(jìn)入研磨機(jī)，研磨至細(xì)度>200目；
(6)研磨后的混合料加入促凝劑，進(jìn)入粉料混拌機(jī)混拌均勻，即成為本發(fā)明中污泥改性所需的膠結(jié)材料。
2、取四份污水處理廠原始污泥(含水量為78%) IOOg,四份高倍數(shù)吸水樹脂(1000倍以上)0. 02g，使污泥含水量下降到65%以下，再向以上四組材料中分別添加自制膠結(jié)材料15g、20g、25g、30g,攪拌均勻后成團(tuán)，于室溫下放置48h觀察，已具備較好的機(jī)械強(qiáng)度,28天完全固化后機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到最佳狀態(tài)，下表為固化48h和28d后的抗壓強(qiáng)度值。表一膠結(jié)材料比例對改性材料抗壓強(qiáng)度的影響
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無側(cè)隱-壓爆她 O· 42 0.47 0,5 O· 7M (!Pa) 2Sd 0.62 0.69 0.78 0.88
通過實(shí)驗(yàn)表明，隨著膠結(jié)材料的百分比的增加，其抗壓強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，但是添加15%的 膠結(jié)材料自干48h后初備強(qiáng)度，28天完全固化后強(qiáng)度達(dá)到最高，能夠替代某些建筑材料。且用作土壤改性劑時(shí)無強(qiáng)度要求，所以選用15%的膠結(jié)材料可大大減少污泥無害化處理的成本。3、將原始污泥和用膠結(jié)材料包覆了的污泥(等質(zhì)量原始污泥做成)同時(shí)浸泡于相同體積的水中(細(xì)菌檢測為浸出液在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h后檢測結(jié)果),表二、表三分別為重金屬和微生物浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表二重金屬浸出實(shí)驗(yàn) 單位毫克/升
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表三微生物浸出實(shí)驗(yàn) 單位個(gè)/克
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_^_ 沙Π麵 _=__m__Ζ2_通過以上重金屬和微生物浸出實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)浸出較原始污泥有明顯降低，隨著浸泡時(shí)間的延長，其浸出濃度變化較小，其中微生物含量甚至有降低的趨勢，原始污泥細(xì)菌總數(shù)最小為改性后污泥的30倍，最大為千萬倍以上，充分說明本發(fā)明污水處理廠污泥無害化處理方法不僅能夠?qū)⑽勰嘀械闹亟饘匐x子和一些菌毒包覆在改性材料中，甚至可有效消滅某些細(xì)菌，有效解決污水處理后殘留污泥對環(huán)境造成的嚴(yán)重危害。4、將改性材料浸泡在水中，待其重量恒定后稱得吸水量為29. 6%，再放置于太陽光下48h，失水29. 3%，原始污泥則完全失水78%，調(diào)節(jié)烘箱溫度模擬干旱條件，改性材料可繼續(xù)失水8. 3%，而原始污泥恒重不變。通過吸水、失水等試驗(yàn)，說明改性材料具備一定的保水功能，保水量可達(dá)到40. 3%，驗(yàn)證了改性材料用作土壤改性劑時(shí)對積水和旱情有一定抗擊能力。5、原始污泥經(jīng)過無害化處理，當(dāng)加入30%的膠接料時(shí)，自然固化28后其機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到最大值，可在更多新型環(huán)保節(jié)能建材領(lǐng)域中得到應(yīng)用，其機(jī)械強(qiáng)度測試結(jié)果如下
表四機(jī)械強(qiáng)度檢測
權(quán)利要求
1.一種污水處理廠污泥無害化處理方法，其特征在于其步驟如下在原始污泥基礎(chǔ)上加入保水材料，使污泥的含水量降低到65%以下，繼而外摻膠結(jié)材料，在常溫常壓下均勻混拌、自然風(fēng)干。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污水處理廠污泥無害化處理方法，其特征在于所述三個(gè)組分混合時(shí)的質(zhì)量比為污泥膠結(jié)材料保水材料=100:15 30:0. 01 0. 05。
全文摘要
一種污水處理廠污泥無害化處理方法，其步驟如下在原始污泥基礎(chǔ)上加入保水材料，使污泥樣品的含水量降低到65%以下，繼而外摻膠結(jié)材料，在常溫常壓下均勻混拌、自然風(fēng)干；所述三者混合時(shí)的質(zhì)量比為污泥:膠結(jié)材料:保水材料=100:15～30:0.01～0.05。其優(yōu)點(diǎn)是污泥經(jīng)過處理后得到的改性材料不僅包覆了污泥中的鉻、鉛、汞等有毒的重金屬和病菌；有些工業(yè)石膏如氟石膏、磷石膏、鈦白石膏、脫硫石膏中含有豐富的鐵鹽，能夠與有毒的金屬元素發(fā)生氧化或者還原反應(yīng)從而降低其毒性甚至轉(zhuǎn)變成完全無毒的價(jià)態(tài)；由于膠結(jié)材料為堿性環(huán)境，能夠使一些金屬絡(luò)合生成不溶的堿式硫酸鹽，同時(shí)污泥中菌毒的生長和繁殖在堿性環(huán)境堿性環(huán)境中能夠得到有效抑制。
文檔編號C02F11/14GK102815853SQ20111015533
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者黃澄華, 葉旭, 李菁, 吳 榮, 陳雪娟 申請人:湖北中科博策新材料研究院