專利名稱：一種城市污泥的資源化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市污泥的環(huán)保處置領(lǐng)域，具體涉及一種城市污泥的減容化、無(wú)害化、 資源化處理方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)城市污水處理廠每年產(chǎn)生含水量80%的污泥約3000萬(wàn)噸左右，且以10%的速度增長(zhǎng)。目前，多數(shù)污泥沒有得到妥善的處置，隨意拋棄、傾倒的現(xiàn)象普遍存在，在一定程度上甚至抵消了污染減排的成果。污泥因含水量高、體積大、易腐敗、處理成本高，約占整個(gè)污水工藝運(yùn)行成本的40%-60%，污泥難于處理，很大程度上是由于它的高含水量和難脫水特性。污泥中含有大量的有機(jī)物、氮、磷等富營(yíng)養(yǎng)化元素、病原微生物、寄生蟲卵、重金屬及其他有害物質(zhì)，性質(zhì)極不穩(wěn)定，易腐化發(fā)臭，如不妥善處理和處置，將污染堆放地區(qū)的水體、土壤和大氣等周圍環(huán)境，并對(duì)人體健康造成危害。同時(shí)污泥并不是毫無(wú)用處的廢棄物，污泥中含有植物生長(zhǎng)所需要的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素以及維持植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的多種微量元素和能改良土壤結(jié)構(gòu)的有機(jī)物及腐殖質(zhì)；同時(shí)污泥中含有機(jī)物多，污泥的潛能貯量非常大，已作為“第二資源”越來(lái)越受到人們的關(guān)注。隨著環(huán)境問題的突出，人們已認(rèn)識(shí)到污泥處理、 處置的優(yōu)先順序是減容、資源化利用、廢棄。在大多數(shù)情況下，生污泥經(jīng)濃縮、消化、脫水使污泥減容后，作為肥料和土壤改良劑用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林綠化或進(jìn)行填埋、焚燒、排海等方法處置。從20世紀(jì)80年代到90 年代，西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)污泥的處置與利用的最新動(dòng)向是
1)投海處置方法已被棄用；
2)填埋處置所占比重有較大幅度降低；
3)焚燒處置技術(shù)仍然比較重要；
4)農(nóng)業(yè)回用日趨重要。因此我們將污泥焚燒處置與農(nóng)業(yè)回用作為污泥處置的最好歸宿，但這兩種處置方式要求污泥必須是在減容脫水、燃燒值提高、無(wú)害穩(wěn)定的前提下進(jìn)行。就目前的措施來(lái)說(shuō)， 能對(duì)污泥同時(shí)進(jìn)行減容脫水、無(wú)害穩(wěn)定、提高燃燒值的還不多，因此開發(fā)一種污泥的減容化、無(wú)害化、資源化方法勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)城市污泥減容脫水、提高污泥燃燒值，同時(shí)降低污泥中重金屬和病原體等有害物質(zhì)的二次污染的城市污泥的減容化、無(wú)害化、資源化處理方法。本發(fā)明的城市污泥的資源化處理方法，采用下述步驟
將城市污泥進(jìn)行超聲處理，再轉(zhuǎn)移至膨化機(jī)內(nèi)，密閉后加熱，待內(nèi)部氣體溫度達(dá)到120-160 °C、壓力達(dá)到2-5 atm時(shí)，打開膨化機(jī)蓋，待冷至室溫后，將污泥取出即可。優(yōu)選的，所述城市污泥于頻率頻率800-1000 MHz下超聲處理至少30分鐘。所述城市污泥在超聲處理前加入碳酸鹽類膨松劑如碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、 碳酸鉀、碳酸氫鉀等能更好的將污泥分散。所述膨松劑的用量為城市污泥質(zhì)量的10-30%時(shí)為佳。所述密閉加熱至內(nèi)部氣體溫度達(dá)到140-150 °C、壓力達(dá)到3-4 atm時(shí)，再打開膨化機(jī)蓋，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)污泥膨化分散的效果。本發(fā)明提供的一種城市污泥減容化、無(wú)害化、資源化的方法能大幅去除污泥中的水分(游離水、毛細(xì)水、內(nèi)部水)，使污泥濃縮、脫水，污泥體積減少，脫水后的污泥具有固體特性，成泥塊狀；另外污泥中含有的致病菌、寄生蟲等有害微生物經(jīng)處理后被消滅，污泥中的重金屬被鈍化，降低重金屬和病原體等有害物質(zhì)二次污染的可能性，適用于農(nóng)業(yè)回用；污泥經(jīng)處理后燃燒值提高，便于焚燒處置。本發(fā)明的原理為將超聲技術(shù)與膨化技術(shù)聯(lián)用，對(duì)污泥進(jìn)行改良處理。首先超聲波通過交替的壓縮和擴(kuò)張作用產(chǎn)生空穴作用，該作用在濕污泥中以微氣泡的形成、生長(zhǎng)和破裂來(lái)體現(xiàn)，以此壓碎細(xì)胞壁，釋放出細(xì)胞內(nèi)所含的成分，強(qiáng)化細(xì)胞的可降解性，將污泥中有害微生物細(xì)胞殺死，同時(shí)也利于污泥脫水和污泥減容，提高污泥的分散性和孔隙率；然后將經(jīng)超聲處理后的污泥轉(zhuǎn)移至膨化機(jī)內(nèi)，對(duì)膨化機(jī)內(nèi)部的密閉容器進(jìn)行加熱，使污泥處于高溫高壓狀態(tài)，當(dāng)溫度升高到一定程度(130-150 V )，污泥內(nèi)的水分變成水蒸氣，導(dǎo)致污泥膨脹，接著突然打開壓力容器封口，使得污泥顆粒內(nèi)外壓差變大，污泥顆粒內(nèi)高壓水蒸氣急劇膨脹，瞬時(shí)爆開污泥顆粒，大幅度去除污泥中的水分(游離水、毛細(xì)水、內(nèi)部水)，使污泥濃縮、脫水，污泥大幅減容；該膨化過程使污泥顆粒結(jié)構(gòu)和污泥顆粒團(tuán)聚的分形結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，有利于提高污泥的燃燒值。本發(fā)明有益效果在于
1、污泥經(jīng)處理后，污泥大幅減容，含水量可從80-90%降至20-30%；
2、由于污泥減容減量達(dá)到60-70%，污泥外運(yùn)量和填埋量只有原有的三分之一左右，可以大幅度降低運(yùn)輸成本和填埋成本，節(jié)約填埋場(chǎng)庫(kù)容，減少濕污泥填埋可能造成的二次污染風(fēng)險(xiǎn)；
3、污泥中含有的致病菌、寄生蟲等有害微生物經(jīng)超聲、膨化后基本完全失活；
4、膨化后，污泥中含有的重金屬毒性下降，污泥中可交換態(tài)重金屬含量顯著下降可交換態(tài)銅(Cu)和鋅(Zn)含量下降至原來(lái)的30%左右，膨化燃燒后污泥中的可交換態(tài)鉛(Pb) 和鎘(Cd)的含量接近痕量。5、由于降低了污泥含水量，可大幅度降低污泥干燥熱能，實(shí)現(xiàn)污泥熱能的凈輸出， 并且能大大提高污泥焚燒處理能力；
6、經(jīng)膨化后，在不添加膨松劑的情況下，污泥的燃燒值從3000-5000 J/g提高到 5000-7000 J/g，添加膨松劑后，可進(jìn)一步提高到10000-14000 J/g，甚或接近標(biāo)煤燃燒值 (29274 J/g)的一半。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1將通過壓濾機(jī)壓濾至含水量為80%左右的城市污泥(燃燒值約3200 J/g)，稱取1千克放入2 L容量的超聲儀內(nèi)，于頻率900-950MHZ下超聲處理50分鐘，然后再轉(zhuǎn)移至膨化機(jī)內(nèi)密閉后加熱，待內(nèi)部氣體溫度達(dá)到150 °C左右、壓力達(dá)到約3 atm時(shí)，迅速打開膨化機(jī)蓋， 待冷至室溫后，取出污泥，測(cè)含水量為23%，燃燒值5500J/g，致病菌、寄生蟲等有害微生物經(jīng)超聲、膨化后基本完全失活；且可交換態(tài)銅(Cu)和鋅(Zn)含量下降至原來(lái)的30%左右， 膨化燃燒后污泥中的可交換態(tài)鉛(Pb)和鎘(Cd)的含量接近痕量，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。實(shí)施例2
將通過壓濾機(jī)壓濾至含水量為80%左右的城市污泥，稱取1千克并添加20%污泥質(zhì)量的碳酸氫鈉膨松劑混勻，放入2 L容量的超聲儀內(nèi)，于頻率900-950MHZ下超聲處理30分鐘， 然后再轉(zhuǎn)移至膨化機(jī)內(nèi)，密閉后加熱，等內(nèi)部氣體溫度達(dá)到150 °C左右、壓力達(dá)到約3 atm 時(shí)，迅速打開膨化機(jī)蓋，待冷至室溫后，將污泥取出即可，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例3
將通過壓濾機(jī)壓濾至含水量為80%左右的城市污泥，稱取3千克放入6 L容量的超聲儀內(nèi)，于頻率915MHz下超聲處理50分鐘，然后再轉(zhuǎn)移至膨化機(jī)內(nèi)，密閉后加熱，等內(nèi)部氣體溫度達(dá)到140 °C左右、壓力達(dá)到約4 atm時(shí)，迅速打開膨化機(jī)蓋，待冷至室溫后，將污泥取出即可，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例4
將通過壓濾機(jī)壓濾至含水量為80%左右的城市污泥，稱取3千克并添加20%污泥質(zhì)量的碳酸鈉膨松劑混勻，放入6L容量的超聲儀內(nèi)，于頻率880-920MHZ下超聲處理30分鐘， 然后再轉(zhuǎn)移至膨化機(jī)內(nèi)，密閉后加熱，等內(nèi)部氣體溫度達(dá)到150 °C左右、壓力達(dá)到3-4 atm 時(shí)，迅速打開膨化機(jī)蓋，待冷至室溫后，將污泥取出即可，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
表 權(quán)利要求
1.一種城市污泥的資源化處理方法，其特征在于采用下述步驟將城市污泥進(jìn)行超聲處理，再轉(zhuǎn)移至膨化機(jī)內(nèi)，密閉后加熱，待內(nèi)部氣體溫度達(dá)到 120-160 °C、壓力達(dá)到2-5 atm時(shí)，打開膨化機(jī)蓋，待冷至室溫后，將污泥取出即可。
2.如權(quán)利要求1所述的城市污泥的資源化處理方法，其特征在于所述城市污泥于頻率800-1000MHz下超聲處理至少30分鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的城市污泥的資源化處理方法，其特征在于所述城市污泥在超聲處理前加入碳酸鹽類膨松劑。
4.如權(quán)利要求3所述的城市污泥的資源化處理方法，其特征在于所述碳酸鹽類膨松劑為碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀。
5.如權(quán)利要求3或4所述的城市污泥的資源化處理方法，其特征在于所述膨松劑的用量為城市污泥質(zhì)量的10-30%。
6.如權(quán)利要求1所述的城市污泥的資源化處理方法，其特征在于所述密閉加熱至內(nèi)部氣體溫度達(dá)到140-150 °C、壓力達(dá)到3-4 atm時(shí)，再打開膨化機(jī)蓋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種城市污泥的資源化處理方法，其是將城市污泥進(jìn)行超聲處理，再轉(zhuǎn)移至膨化機(jī)內(nèi)，密閉后加熱，待內(nèi)部氣體溫度達(dá)到120-160℃、壓力達(dá)到2-5atm時(shí)，打開膨化機(jī)蓋，待冷至室溫后，將污泥取出即可。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)城市污泥減容脫水、提高污泥燃燒值，同時(shí)降低污泥中重金屬和病原體等有害物質(zhì)的二次污染，實(shí)現(xiàn)了城市污泥的減容化、無(wú)害化、資源化處理。
文檔編號(hào)C02F11/00GK102225830SQ20111012791
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者任沖, 余增亮, 唐義, 楊媛媛, 蔡冬清 申請(qǐng)人:安徽雷克環(huán)?？萍加邢薰?br>