專利名稱：城市污水廠污泥的固化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市污水廠污泥的固化處理方法，處理后的污泥可提高污泥填埋理化性狀、便于污泥填埋處理，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，城市污水處理廠污泥處置的主要手段有填埋、土地利用、焚燒以及建材利用等。其中，填埋處置成本較低、操作比較簡(jiǎn)便而得到較多的采用。然而，污泥在衛(wèi)生填埋過(guò)程中存在很多問(wèn)題，如，脫水污泥的物理性狀往往難以達(dá)到填埋場(chǎng)的土力學(xué)要求；污泥在填埋場(chǎng)中經(jīng)雨水浸泡后易于變成泥漿狀態(tài)，有些地區(qū)尤其是多雨的我國(guó)南方地區(qū)，污泥填埋場(chǎng)中的污泥甚至成為一個(gè)液態(tài)的濃縮池；在污泥與垃圾共填埋的地區(qū)，在雨天或雨水過(guò)后，污泥會(huì)隨著滲濾液流出，因而，污泥填埋極大地影響了填埋場(chǎng)的環(huán)境質(zhì)量。為此，國(guó)內(nèi)外污泥填埋場(chǎng)在污泥填埋過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)污泥進(jìn)行添加大量的砂、土等填充料進(jìn)行處理，但這樣做不僅使污泥填埋成本大大增加，而且也降低了填埋場(chǎng)的有效容積的利用。
在污泥固化中，曾有借鑒河流底泥等的處理方法，對(duì)城市污泥進(jìn)行固化處理，但由于城市污水廠污泥中有機(jī)物含量往往高達(dá)52％以上(質(zhì)量比)，極大地增加了污泥固化地難度，從而，難以使污泥橫向剪切強(qiáng)度要求達(dá)到25kN/m2以上的實(shí)際應(yīng)用要求。
為改善污泥填埋性狀，使污泥在土力學(xué)上能夠滿足填埋場(chǎng)處置要求，同時(shí)避免填埋場(chǎng)容積被砂、土等填充料大量占用，如何在污泥增容比較小的情況下，采用成本較低的方法對(duì)城市污水廠污泥進(jìn)行固化處理，以有效提高其力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)穩(wěn)定性，避免填埋場(chǎng)中污泥經(jīng)雨水沖刷呈分散泥漿狀態(tài)，從而改善填埋場(chǎng)的環(huán)境條件，是一個(gè)具有實(shí)用意義的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種城市污水廠污泥的固化處理方法，降低污泥的含水率，提高污泥力學(xué)性質(zhì)，從而使污泥能夠滿足填埋場(chǎng)填埋要求，并改善污泥填埋場(chǎng)的環(huán)境質(zhì)量。
為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明利用固化及穩(wěn)定化方法處理城市污水廠污泥，將污泥、固化劑、助凝劑按照一定比例混合，經(jīng)機(jī)械攪拌均勻后平鋪到填埋場(chǎng)中，覆蓋防水膜，干式養(yǎng)護(hù)3-15天，使處理后的污泥具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗浸泡性和較低的浸出毒性。養(yǎng)護(hù)完成后，可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)填埋。
本發(fā)明的方法包括以下步驟(1)取含水率為75-85％的城市污水廠脫水污泥，若水分含量低于75％時(shí)，通過(guò)添加水分，將污泥含水率調(diào)整到75-85％，以利于污泥攪拌；(2)以污泥重量為基準(zhǔn)，向污泥中添加3-8％(占污泥重量百分比)的固化劑、1-8％(占污泥重量百分比)的助凝劑，進(jìn)行攪拌混合，形成固化塊前體；(3)將攪拌均勻的固化塊前體按5-100cm的厚度鋪到污泥填埋場(chǎng)中，并覆蓋上防水膜，采用干式養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)3-15天，形成污泥固化塊。
不斷重復(fù)以上步驟1-3的操作，從而完成對(duì)污泥的填埋。
上述方法的步驟(2)所采用的固化劑為市面銷售的普通硅酸鹽水泥。
上述方法的步驟(2)所采用的助凝劑為石灰、鋁鹽及鋁的氧化物(活性氧化鋁、氧化鋁等)、煤渣中的一種或幾種。
上述方法的步驟(3)所采用的養(yǎng)護(hù)方法為加防水膜的干式養(yǎng)護(hù)，溫度保持在0℃以上。
本發(fā)明采用水泥基固化方法處理城市污水廠污泥。固化劑采用普通硅酸鹽水泥，其主要成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣，與污泥混合后發(fā)生水化反應(yīng)，形成水硬性物質(zhì)，主要為水化硅酸鈣和鈣礬石，達(dá)到污泥固化效果；同時(shí)水化產(chǎn)物對(duì)污染物質(zhì)具有穩(wěn)定和封閉作用，減少污泥對(duì)環(huán)境的危害。采用石灰、鋁鹽及鋁的氧化物、煤渣等作為助凝劑，在固化過(guò)程中這些物質(zhì)可以與水泥成分發(fā)生水化反應(yīng)，減少水泥用量，促進(jìn)凝固，提高固化塊強(qiáng)度，并增加有害物質(zhì)的吸附。石灰和鋁鹽(或鋁的氧化物)與水泥中的物質(zhì)發(fā)生水化反應(yīng)，生成鈣礬石和水化硅酸鈣等水硬性物質(zhì)，并產(chǎn)生氫氧化鈣、氫氧化鋁等非水溶性物質(zhì)，可以大量吸附和沉淀重金屬等有毒有害物質(zhì)，降低有害物質(zhì)浸出率，從而兼具解毒作用。煤渣中硅酸鹽和鋁氧化物含量很高，這些成分參與水化反應(yīng)，有效的增加了固化塊的強(qiáng)度。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)和積極效果體現(xiàn)在以下5點(diǎn)(1)本發(fā)明采用較少的固化劑、助凝劑用量實(shí)現(xiàn)了對(duì)污泥進(jìn)行固化，固化后的污泥滿足填埋場(chǎng)填埋要求。(2)固化后的污泥具有較小增容體積，較高抗壓強(qiáng)度和抗浸泡能力，較低浸出毒性，并在填埋場(chǎng)中長(zhǎng)期保持形態(tài)和化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定，經(jīng)水、酸、堿浸泡后仍保持較好的穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點(diǎn)。(3)本發(fā)明采用固體廢棄物煤渣作為助凝劑，以廢治廢，既解決了煤渣的處理出路，實(shí)現(xiàn)了廢物的循環(huán)利用，又為污泥的固化處理節(jié)約成本。(4)本發(fā)明把污泥與固化劑、助凝劑攪拌均勻后直接平鋪在填埋場(chǎng)中，在填埋場(chǎng)中進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，無(wú)需另外增加固化物養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地，節(jié)省了空間面積和勞動(dòng)力。(5)本發(fā)明經(jīng)濟(jì)成本較低，以較低的成本解決了城市污水廠污泥衛(wèi)生填埋所面臨的難題，兼顧了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙重指標(biāo)。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1取含水率為70％的城市污水廠脫水污泥，加水調(diào)節(jié)污泥，使其含水率達(dá)到85％。之后以污泥重量為基準(zhǔn)，向污泥中投加8％硅酸鹽水泥、1％石灰經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)攪拌均勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混合物鋪設(shè)厚度為100cm，養(yǎng)護(hù)3天，其抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到128KN/m2，養(yǎng)護(hù)15天時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到1500KN/m2，此時(shí)的污泥固化體經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到508KN/m2；混合物厚度為5cm時(shí)，養(yǎng)護(hù)15天，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到4000KN/m2，經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到1700KN/m2。經(jīng)過(guò)浸出毒性試驗(yàn)結(jié)果顯示，鎘、鎳、鉻、汞、鉛、銅等重金屬和難降解有機(jī)物、大腸桿菌均未檢出。
實(shí)施例2
取含水率為75％的脫水污泥，以污泥重量為基準(zhǔn)，向污泥中添加8％硅酸鹽水泥、3％石灰、1％氯化鋁，經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)攪拌均勻，平鋪到填埋場(chǎng)中，覆蓋防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混合物鋪設(shè)厚度為20cm，養(yǎng)護(hù)7天，其抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到1550KN/m2，養(yǎng)護(hù)15天時(shí)，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到4380KN/m2，此時(shí)，固化體經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到2890KN/m2；混合物厚度為100cm時(shí)，養(yǎng)護(hù)15天，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到1000KN/m2，經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到650KN/m2。經(jīng)過(guò)浸出毒性試驗(yàn)結(jié)果顯示，鎘、鎳、鉻、汞、鉛、銅等重金屬和難降解有機(jī)物和大腸桿菌均未檢出。
實(shí)施例3取含水率為70％的脫水污泥，加水調(diào)節(jié)污泥，使其含水率達(dá)到75％。以污泥重量為基準(zhǔn)，向污泥中添加3％硅酸鹽水泥、8％煤渣，經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌均勻，平鋪到填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混合物鋪設(shè)厚度為5cm，養(yǎng)護(hù)3天，其抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到250KN/m2，經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到100KN/m2；混合物厚度為100cm時(shí)，養(yǎng)護(hù)15天，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到2500KN/m2，經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到1350KN/m2。經(jīng)過(guò)浸出毒性試驗(yàn)結(jié)果顯示，鎘、鎳、鉻、汞、鉛、銅等重金屬含量均小于等于0.001mg/l，難降解有機(jī)物和大腸桿菌均未檢出。
實(shí)施例4取含水率為85％的脫水污泥，以污泥重量為基準(zhǔn)，向污泥中添加5％硅酸鹽水泥、2％石灰、2％氧化鋁經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)攪拌均勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混合物鋪設(shè)厚度為5cm，養(yǎng)護(hù)3天，其抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到290KN/m2，經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到90KN/m2；混合物厚度為100cm時(shí)，養(yǎng)護(hù)15天，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到900KN/m2，經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到540KN/m2。經(jīng)過(guò)浸出毒性試驗(yàn)結(jié)果顯示，鎘、鎳、鉻、汞、鉛、銅等重金屬含量均小于等于0.001mg/l，難降解有機(jī)物和大腸桿菌均未檢出。
實(shí)施例5取含水率為85％的脫水污泥，以污泥重量為基準(zhǔn)，向污泥中添加5％硅酸鹽水泥、2％石灰、1％活性氧化鋁經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)攪拌均勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混合物鋪設(shè)厚度為5cm，養(yǎng)護(hù)3天，其抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到290KN/m2，經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到90KN/m2；混合物厚度為100cm時(shí)，養(yǎng)護(hù)15天，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到900KN/m2，經(jīng)10℃水浸泡28天后抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到540KN/m2。經(jīng)過(guò)浸出毒性試驗(yàn)結(jié)果顯示，鎘、鎳、鉻、汞、鉛、銅等重金屬含量均小于等于0.001mg/l，難降解有機(jī)物和大腸桿菌均未檢出。
權(quán)利要求
1.一種城市污水廠污泥的固化處理方法，其特征在于包括下列步驟(1)取含水率為75-85％的城市污水廠脫水污泥；若水分含量低于75％時(shí)，通過(guò)添加水分調(diào)整污泥含水率；(2)以污泥重量為基準(zhǔn)，向污泥中添加3-8％的固化劑、1-8％的助凝劑，攪拌混合后形成固化塊前體；(3)將攪拌均勻的固化塊前體按5-100cm的厚度鋪到污泥填埋場(chǎng)中，并覆蓋上防水膜，采用干式養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)3-15天，形成污泥固化塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的城市污水廠污泥的固化處理方法，其特征在于所述固化劑為硅酸鹽水泥劑，所述助凝劑為石灰、鋁鹽及鋁的氧化物、煤渣中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的城市污水廠污泥的固化處理方法，其特征在于所述鋁的氧化物為活性氧化鋁、氧化鋁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種城市污水廠污泥的固化處理方法，利用固化及穩(wěn)定化方法處理城市污水廠污泥，提高其填埋理化性狀，解決了污泥填埋面臨的問(wèn)題。本發(fā)明采用水泥作為固化劑，采用石灰、鋁鹽及鋁的氧化物、煤渣中的一種或幾種作為助凝劑。向污泥中添加3－8％的固化劑，1－8％的助凝劑，經(jīng)機(jī)械攪拌均勻后平鋪到填埋場(chǎng)中，覆蓋防水膜，干式養(yǎng)護(hù)3－15天，養(yǎng)護(hù)完成后，可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)填埋。本發(fā)明具有低成本、操作簡(jiǎn)單、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，處理后的污泥具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗浸泡性和較低的浸出毒性。
文檔編號(hào)C02F11/00GK101050046SQ20071004047
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日
發(fā)明者朱南文, 車承丹, 李艷林, 趙玲, 王方林, 尹炳奎 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)