專利名稱：：污泥土壤化處理工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及污泥處理工藝。
背景技術：
：1隨著城市化的進展，環(huán)境質量標準的日益提高，污水處理率和污水處理程度日益得到提高和深化，污泥的產量也因此而大大提高2003年全國每年的污泥(干重)產量約為130X104噸，而且以每年10%以上的速度遞增。目前國內國際污泥處置視方方面面條件不同有填埋、干化、焚燒、土地利用、制作建材等多種方式。污泥處理主要存在下述問題(1)污泥的含水率高污泥的含水率高是污泥的一個顯著特征，其含水率為97%99%，這給運輸帶來極大的困難，而且對運輸路線周邊環(huán)境帶來威脅，形成了"污泥污染一污泥處理一處理不到位一影響污泥處置一污泥二次污染"的惡性循環(huán)局面。(2)污泥處理難度增加。由于大量工業(yè)廢水超標排放、農業(yè)排水及雨水徑流等面源污染的問題使得污泥成分日益復雜，存在大量人工合成難生物降解的有機物、重金屬、病原微生物等，使污泥處理難度增加。這些污泥如不妥善處理，勢必會對環(huán)境造成二次污染，形成新的公害，使城市污水處理事半功倍。(3)隨著污水處理標準的提高，污泥處理產生新的問題。為防止水體富營養(yǎng)化的發(fā)生，污水處理不僅要進行有機物的去除，而且要進行N、P等無機營養(yǎng)物質的去除。同時，污水資源化回用已是解決水資源緊張的一個重要途徑，污泥量將必然隨之增加，這對污泥處理提出了新的要求。(4)各種污泥處置方法存在不足。我國污泥的填埋、焚燒、水體消納等這些方法都有不足之處。如焚燒法，雖然能大幅度減容，但投資和運行費用相當高，難以采用焚燒法處理量大面廣的城市污水處理的污泥；水體投放法，在近年來受日益嚴格的防止海洋污染和國際公約等限制；填埋法，由于場地有限、并有可能造成二次污染而受到限制；污泥農用法也因為污泥成分日趨復雜而受到限制，并且隨著農用污泥中重金屬排放標準以及衛(wèi)生要求的提高，污泥農用也日益受到限制。
發(fā)明內容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中污泥處理工藝的缺陷，提供了一種污泥土壤化處理工藝。本發(fā)明采用了下述技術方案一種污泥土壤化處理工藝，采用污泥土壤化池進行污泥處理，污泥土壤化池的底層為防水層，其上為過濾層，過濾層包括沙子層、砂石層和土工布層，過濾層上為腐殖土層，腐殖土層上種植蘆葦，污泥土壤化池的過濾層設有瀝滲液收集管道，污泥處理過程包括下列步驟將污泥排入污泥土壤化池的腐殖土層上，待污泥土壤化池飽和后，停止向污泥土壤化池排放污泥，排入污泥土壤化池的污泥經穩(wěn)定化期后完成土壤化。污泥經上述土壤化處理工藝，可轉化為腐殖土。上述防水層可采用防水材料鋪設，如鋪設防水膜(也可以是底層鋪設沙子，其上鋪設防水膜的結構)。上述過濾層的主要作用在于對污泥中所含有的污染物進行吸附和過濾，進行生化處理，以及實現(xiàn)污泥的固液分離。較佳的，過濾層的結構由下至上依次為沙子層、土工布層、砂石層、土工布層、沙子層和土工布層。沙子的粒徑優(yōu)選0.53mm，砂石的粒徑優(yōu)選2040mm。上述腐殖土層采用的腐殖土可為市購的腐殖土，也可是污泥土壤化處理后獲得的腐殖土。上述污泥的輸送可經管道輸送。管道一端接通污泥儲存池，另一端接通污泥土壤化池。為方便污泥的即時處理，可通過直接將管道接通至污水處理廠等污泥產生地的方式進行，這可減少污泥運輸費用。上述腐殖土層可設有空氣輸送管道，進一步加強氧氣的供給，較佳的，上述空氣輸送管道部分貫穿腐殖土層，以垂直方式與外界相通。上述空氣輸送管道可成交叉排布。上述瀝滲液收集管道與瀝滲液收集池相連。污泥中所含有的滲瀝液經過植物的吸收、自然蒸發(fā)、過濾層過濾，其污染濃度不高。但是以防萬一，較佳的，在滲瀝液儲存池中安裝送風機及散氣設備，對殘留的有機物進行氧化，使?jié)B瀝液能夠達到排放要求。上述瀝滲液收集管排布于過濾層的底部。較佳的，過濾層的底面設有凹陷，周邊凸起，中間下凹的形式，凹陷處可起到集水的作用，瀝滲液收集管排布于凹陷處。由于污泥在自然條件下自然干化速度很快，所以有必要向污泥土壤化池提供必要的水分。因此較佳的，污泥土壤化池設有進泥設備。進泥設備如與瀝滲液收集池相連，可利用儲存池中的滲瀝液，再次排放到污泥土壤化池，以此來供給必要的水分，從而能夠減少滲瀝液處理量。上述穩(wěn)定化期即指對污泥土壤化池內的污泥自然放置，讓污泥土壤化池中的蘆葦自然生長，穩(wěn)定化期的時間一般為612個月，在穩(wěn)定化期，污泥實現(xiàn)腐殖土化。上述污泥土壤化處理工藝中，所采用的污泥土壤化池的數(shù)量可根據(jù)污泥處理量的需求，設置多個。上述污泥土壤化處理工藝在完成污泥土壤化后，可將土壤化的污泥挖出，進行污泥土壤化池維護后，重新種植戸葦，而后再重復進行其他污泥的處理，從而使得污泥土壤化池循環(huán)利用。腐殖土可用于種植盆栽植物，進行腐殖堆肥或作為土壤改良劑，從而實現(xiàn)廢物利用。污泥土壤化工藝的原理為含水率較高的污泥進入污泥土壤化池之后，一部分水分經過植物和污泥表面被蒸發(fā)掉，另一部分水分經過土壤過濾層滲透到沙石層。污泥層和土壤過濾層中存有的離子和微生物，對污泥中所含有的污染物進行吸附和過濾，進行生化處理。隨著污泥層的增高，將形成局部的厭氧和好氧區(qū)域，這對污泥層內部存在的有機物進行生化氧化處理，形成無機物，從而構成穩(wěn)定的污泥土壤化池，最終獲得優(yōu)質腐殖土。本發(fā)明中，蘆葦起到了下述作用①吸收利用、吸附和富集作用。聲葦能從污水中吸收營養(yǎng)物質加以利用，并能吸附、富集重金屬和一些有毒有害物質，使水質得到凈化。蘆葦對重金屬等污染物質有顯著的吸附和富集作用。蘆葦體內的重金屬濃度可達到污水中重金屬濃度的幾十、幾百甚至幾千倍。在蘆葦體內富集的污染物質通過每年對蘆葦?shù)氖崭钭罱K從系統(tǒng)中去除。②能顯著增加微生物的附著。蘆葦?shù)母o發(fā)達，有利于微生物生長附著，蘆葦床的優(yōu)勢菌屬主要有3種假單細胞菌屬、產堿桿菌屬和黃桿菌屬。床體中的原生動物以腎形蟲居多。這些均為快速生長的微生物，而且體內含有降解質粒，是對污水中有機物分解的主體微生物種群。廢水流經蘆葦床時，大量的SS被根系阻擋截留，有機污染物則通過微生物的吸收、同化及異化作用而被去除。③將大氣氧傳輸至根部。蘆葦?shù)母当容^發(fā)達，泌氧能力強，蘆葦?shù)拿谘豕δ鼙人?、水蔥、黃昌浦、美人蕉等水生的要高，蘆葦根系的輸氧速率遠遠大于由于空氣擴散所得的氧量。實驗表明，盧葦根際具有較高的氧化還原電勢，為好氧微生物的活動創(chuàng)造了有利條件。在蘆葦根系周圍形成一個好氧區(qū)域，其中形成的好氧生物膜對氧的利用使離根系較遠的區(qū)域呈現(xiàn)出缺氧狀態(tài)，而在離根系更遠的區(qū)域則呈現(xiàn)出完全的厭氧狀態(tài)。這些溶解氧含量不同的區(qū)域分別有利于大分子有機物及氮、磷的去除。④戸葦?shù)母伤蓜油寥?，死后可留下相互連通的孔道和有機物。無論土壤最初的孔隙率如何，蘆葦均可穩(wěn)定根際的導水性，在25年內與粗砂的導水性作用相當。蘆葦不僅對污水中的有機物、營養(yǎng)物質、重金屬和有毒物質去除率很高。還具有種植簡單、抗水性強、繁殖能力強，生長周期長，管理要求粗放，經濟價值高等優(yōu)點。因此，蘆葦比其他植物在污染物的去除、系統(tǒng)投資、運行管理、綜合利用等方面都具有更為突出的優(yōu)點。本發(fā)明污泥土壤化工藝的技術優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾方面1.采用污泥土壤化工藝處置污泥，投資費用與其他工藝不相上下，但是污泥處置土地能夠重復使用。污泥土壤化池一次使用年限可達10年，IO年之后污泥轉換為優(yōu)質的腐殖土，挖掘之后可重復使用。2.運行成本極為低廉，位數(shù)污泥處理工藝之首，是本工藝最大的優(yōu)點之一。運行費用大致包括電費、常用設備的維修、管道及輸送管的維修、蘆葦?shù)姆N植、防滲設備的部分更換及滲瀝液處理費用(滲瀝液可回送至污水處理廠進行處理)等。3.工藝流程簡單，經培訓后容易掌握，無需高技術人才，人力費用大大降低，而且污泥土壤化池無需太多技術人員，污泥土壤化池維護人員無需常駐。4.對污泥含水率要求不高，高含水率污泥可適用于污泥土壤化工藝處理。5.污泥轉換為優(yōu)質腐殖土，10年所堆積的腐殖土數(shù)量巨大，具有很高的商業(yè)價值，而且非常適合用于堆肥或土壤改良劑。6.大部分設備都可在當?shù)刭徺I無需進口，而且設備的再投資費用很低。7.解決污泥土地利用時所擔憂的重金屬、病原體對土壤的侵害難題。污泥土壤化池種植蘆葦，蘆葦?shù)膹姺纸饽芰σ陨飳W法降低重金屬的危害。生物學法是利用細菌循環(huán)還原-氧化S，使重金屬的難溶硫化物轉變成可溶性硫酸鹽而濾出污泥系統(tǒng)。相對于化學提取法，該方法提取率較高(可達90﹪以上)，且投資費用低，易于操作，因此，生物學法具有較為樂觀的應用前景。與現(xiàn)有的其他污泥處理工藝的比較如下表所列:<table>比較減量效應殘留物水質臭氣噪音/振動設施建設運營簡殘留物再利</column></row><table><table>complextabelseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>圖l:污泥土壤化池布局圖圖2:污泥土壤化池鋪設結構示意圖圖3:空氣輸送管示意圖圖4:污泥土壤化池工程步驟示意圖具體實施例方式實施例1l.污泥土壤化池的設計(1)工藝流程如圖1所示，污泥土壤化池分為io個池子，污泥由污泥儲存池經管帶排放入污泥土壤化池，污泥土壤化池的底層為防水層，其上為過濾層，過濾層包括沙子層、砂石層和土工布層，在過濾層鋪上滲瀝液收集管道，與滲瀝液儲存池聯(lián)在一起，過濾層上為腐殖土層(如圖2所示)，腐殖土層中鋪有空氣輸送管，貫穿于腐殖土層，以垂直方式與外界接觸(如圖3所示)。鋪設完成后由上至下依次為腐殖土層(5.10nT7s):100mm土工布層3.0mm沙子層200mm(沙子粒徑0.53mm)土工布層3.0咖砂石層200mm(砂石粒徑2040mm)土工布層3.0mm沙子層100mm(沙子粒徑0.5~3mm)防水膜2.5mm沙子層50mm(沙子粒徑0.53ram)腐殖土層上種植蘆葦。污泥的承載高度為1.5m，每天在腐殖層上均勻的鋪一層污泥，污泥層每日以0.51ram速度增加。約10年之后，污泥土壤化池將飽和。(2)工程步驟(如圖4所示)根據(jù)污泥中所含有的有機物的含量，污泥在土壤化池中的穩(wěn)定化期一般為612個月。隨著污泥層的堆高，有機物含量越低，其穩(wěn)定化效率越高。工程步驟上，10個污泥土壤化池中，對其中一個池子不填埋污泥，而進行612個月的污泥穩(wěn)定化，穩(wěn)定化結束之后挖掘污泥、維護土壤化池、再填埋。以這樣的方式對10個池子進行穩(wěn)定化+挖掘今維護—再利用。管道和過濾層在挖掘污泥時，一般不會被損壞。但考慮到操作失誤等不可預見性原因而導致排管、防水膜被損壞時，可對損壞部分進行維修，即可重復使用。(3)污泥腐殖化污泥的含水率較高，此污泥進入污泥土壤化池之后，一部分水分經過植物和污泥表面被蒸發(fā)掉，另一部分水分經過土壤過濾層滲透到沙石層。污泥層和土壤過濾層中含有的離子和微生物，對污泥中所含有的污染物進行吸附和過濾，進行生化處理。隨著污泥層的增高，將形成局部的厭氧和好氧區(qū)域，這對污泥層內部存在的有機物進行生化氧化處理，形成無機物，從而構成穩(wěn)定的污泥土壤化池。污泥形成腐殖土后，污泥層的含水率僅為45%。減少了95X以上體積，減少了50%的固體物。2.滲瀝液儲存池滲瀝液經過污泥土壤化池中的沙石排水層，通過收集管道，最終儲存在滲瀝液儲存池。在滲瀝液儲存池中安裝送風機及散氣設備，對殘留的有機物進行氧化，使?jié)B瀝液能夠達到排放要求。同時利用儲存池中的滲瀝液，再次排放到污泥土壤化池，以此來供給必要的水分，從而能夠減少滲瀝液處理量。3.設施的容量計算及設計3.1污泥排管把l,700立方/日的污泥，利用泵通過200mm管，直接輸送至5km以外的污泥土壤化池。輸送管采用DCIP材質，鋪到土壤過濾層之后與HD-PE管連接。管徑為200mm的污泥輸送管在污泥土壤化池分為IO支，把管徑為100mra的污泥供給管在每條輸送管兩側接上四支，安裝8個電動閥門來均勻的分布污泥。3.2污泥土壤化池污泥土壤化池分為10個池子，每個池子里種植蘆葦，增加土壤過濾層的空氣流通量，給土壤微生物供給足夠的空氣。一污泥產生量1，700m7d—含水率96%(4%TS)一污泥填埋高度(最大值)1.9mH—污泥土壤化池底部面積101.68mx171.68m=17,456m2(每池)--污泥土壤化池底部面積(最大值)105.88mx175.88m=18,622m2(每池)—污泥土壤化池體積(最大值)V=(17,456+18,622)/2x10池x1.9mH=342,741m3--污泥日平均產生量68,000kgTS/日--土壤化之后的污泥含水率45%一土壤化池填埋的TS量=342,741m3xl，000kg/m3x(1-0.45)=188,507,550kgTS一污泥穩(wěn)定化平均減量比率25%一污泥土壤化池最大利用時間T=188，507，550kgTS/68，000kgTS/日XX(1—0.25)=3,696日=10.12年=約IO年以上—污泥日平均增加高度hs=(1.9mx1000mm/m)/3,696日=0.514mm/日3.3滲瀝液排放系統(tǒng)輸送到污泥土壤化池的污泥的平均含水率為96%，此污泥進入污泥土壤化池之后，一部分水分經過植物和污泥表面被蒸發(fā)掉，另一部分水分經過土壤過濾層滲透到沙石層。沉積在沙石層的滲瀝液經過穿孔管，聚集在滲瀝液儲存池中。在不考慮降雨量的前提下，污泥中所含有的40%的水分被收集到滲瀝液儲存池中，通過儲存池水面上安裝的水位計量器控制水位，再用泵輸送到污水處理廠的流量調節(jié)池中。一滲瀝液產生量Q=1700mVdx0.4=680m3/d污泥土壤化池當中建造污泥儲存池時，考慮到污泥的攪拌及被泵吸收，可以考慮把滲瀝液儲存池中的滲瀝液移送到污泥儲存池。4、各建筑物規(guī)格及設備一覽1)建筑物規(guī)格<table><row><column>分類</column><column>規(guī)格</column><column>備注</column></row><row><column></column><column>污泥土壤化池</column><column>(101.68WX171.68L+105.88WX175.88L)/2x2.2H(1.5He)X10池270,585m'</column><column></column></row><row><column></column><column>滲瀝液儲存池</column><column>(30.0WX60.OL+32.94WX62.94U/2x1.9H(1.4He)Xl池2711nf</column><column></column></row><table>2)設備一覽<table><row><column></column><column>分類</column><column>規(guī)格</column><column>備注</column></row><row><column></column><column>污泥輸送泵</column><column>1.42m3/minx25rnHxllkw2臺</column><column>GC200+ImpellerSTS304包括電控箱</column></row><row><column></column><column>滲瀝液儲存池輸送泵</column><column>0.57m3/fflinx40mHxllkw2臺</column><column>GC200+ImpellerSTS304</column></row><row><column></column><column>電動閥</column><column>100Ax60wx80個</column><column>SCSI3</column></row><row><column></column><column>流量計</column><column>Magnetic200A1個</column><column>SCS13</column></row><table>水位計ULTRASONIC2個PP電控箱及照明設備l式STS30權利要求1.一種污泥土壤化處理工藝，其特征在于，采用污泥土壤化池進行污泥處理，污泥土壤化池的底層為防水層，其上為過濾層，過濾層包括沙子層、砂石層和土工布層，過濾層上為腐殖土層，腐殖土層上種植蘆葦，污泥土壤化池的過濾層設有瀝滲液收集管道，污泥處理過程包括下列步驟將污泥排入污泥土壤化池的腐殖土層上，待污泥土壤化池飽和后，停止向污泥土壤化池排放污泥，排入污泥土壤化池的污泥經穩(wěn)定化期后完成土壤化。2.如權利要求1所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述防水層為底層鋪設沙子，其上鋪設防水膜的結構。3.如權利要求l所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述過濾層的結構由下至上依次為沙子層、土工布層、砂石層、土工布層、沙子層和土工布層。4.如權利要求l所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述沙子層采用沙子的粒徑為0.53咖，砂石層釆用砂石的粒徑為2040mm。5.如權利要求1所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述瀝滲液收集管道與瀝滲液收集池相連。6.如權利要求5所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述滲瀝液收集池中裝有送風機及散氣設備。7.如權利要求1所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述污泥土壤化池設有進泥設備。8.如權利要求7所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述進泥設備與瀝滲液收集池相連。9.如權利要求1所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述腐殖土層設有空氣輸送管道。10.如權利要求9所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述空氣輸送管道以垂直方式與外界相通。11.如權利要求l所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述過濾層的底面設有往下的凹陷，瀝滲液收集管排布于過濾層的凹陷處。12.如權利要求1所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述穩(wěn)定化期的時間為612個月。13.如權利要求1所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，所述污泥土壤化池的數(shù)量為兩個及兩個以上，且各池間滲瀝液收集管道相通。14.如權利要求1-13中任一權利要求所述污泥土壤化處理工藝，其特征在于，完成污泥土壤化后，將土壤化的污泥挖出，進行污泥土壤化池維護后，重新種植戸葦，而后再重復進行污泥的處理。全文摘要本發(fā)明涉及污泥處理工藝。公開了一種污泥土壤化處理工藝，采用污泥土壤化池進行污泥處理，污泥土壤化池的底層為防水層，其上為過濾層，過濾層包括沙子層、砂石層和土工布層，過濾層上為腐殖土層，腐殖土層上種植蘆葦，污泥土壤化池的過濾層設有瀝滲液收集管道，污泥處理過程包括下列步驟將污泥排入污泥土壤化池的腐殖土層上，待污泥土壤化池飽和后，停止向污泥土壤化池排放污泥，排入污泥土壤化池的污泥經穩(wěn)定化期后完成土壤化。本發(fā)明的工藝流程簡捷，管理容易，易于運營，同時可實現(xiàn)污泥資源化利用。文檔編號C02F11/00GK101343136SQ200810041948公開日2009年1月14日申請日期2008年8月21日優(yōu)先權日2008年8月21日發(fā)明者金輝哲申請人:上海獵星環(huán)保科技有限公司