專利名稱：一種生活污水處理廠脫水污泥的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生活污水處理廠脫水污泥的處理方法，屬固體廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在城市污水的收集及處理過程中，必然會產(chǎn)生大量的污泥(據(jù)統(tǒng)計，全球一年可能產(chǎn)生干污泥量達(dá)1億t)，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展、人口增加、人們環(huán)境意識的加強和對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，使越來越多的廢水需要處理。截止到2002年底，全國已有城市污水處理廠537座，處理能力達(dá)130億t。按含水率80%計算，可產(chǎn)生脫水污泥1300萬t/a。根據(jù)中國國民經(jīng)濟發(fā)展計劃和水污染防治規(guī)劃中城市污水處理規(guī)劃到2010年，城市污泥排放量將達(dá)1200萬t/a(干物質(zhì))以上，可產(chǎn)生含水率80%左右的脫水城市污泥3000萬t/a以上。如此數(shù)量巨大的城市污泥如得不到妥善處置將對環(huán)境造成二次污染。因此，如何合理處置污水廠污泥，解決城市污泥的出路已成為非常緊迫的任務(wù)。污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的一種粘稠狀物質(zhì)，它以好氧、厭氧微生物為主體，同時也混入有原污水中帶有的泥砂、纖維、動植物殘體及其吸附在其上的有機物、金屬、病菌、 蟲卵、膠質(zhì)等多種復(fù)雜的混合體。污泥的組成差別較大，隨污水的來源，污水處理工藝及季節(jié)的不同而變化。污泥具有體積大、極易腐敗惡臭的理化特點，因而十分不利于處理與運輸。污泥中含有大量有機質(zhì)和營養(yǎng)元素，有農(nóng)用資源化價值，還可以制磚、制生化纖維板、制陶粒等。但是另一方面污泥中也可能含有大量的重金屬物質(zhì)、病原菌、病毒微生物和大量的毒性有機物，如不加以妥善處理和處置，將造成堆放和排放區(qū)周圍環(huán)境嚴(yán)重的二次污染，特別是隨著發(fā)展中國家城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，污泥海洋填埋的禁止，日益嚴(yán)格的污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)的實施，污泥的處置已成為一個全球性的環(huán)境問題。污泥固化處理是近年來污泥的工業(yè)處理上普遍重視和使用較多的一種方法。它是指用物理一化學(xué)方法將污泥顆粒膠結(jié)、摻合并包裹在密實的惰性基材中，形成整體性較好的固化體的一種過程。其中固化所用的惰性材料叫固化劑，污泥經(jīng)過固化處理所形成的固化產(chǎn)物為固化體。穩(wěn)定化是將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的物質(zhì)過程。穩(wěn)定化一般可分為化學(xué)穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化?；瘜W(xué)穩(wěn)定化是通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物，使其在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動；物理穩(wěn)定化是將污泥與一種疏松物料(如粉煤灰)混合生成一種粗顆粒的固體。污泥的固化和穩(wěn)定化一般同時進行，其機理是向污泥中加入固化劑，通過一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)(如水化反應(yīng))，將有毒有害的物質(zhì)固定在固化形成的網(wǎng)鏈(晶格) 中，使其轉(zhuǎn)化成類似土壤或膠結(jié)強度很大的固體，可就地填埋或用作建筑材料等。污泥固化處理技術(shù)既可用作特殊工業(yè)污泥，如含重金屬污泥，含油污泥，電鍍污泥、印染污泥等危險廢物的固化處理，也可用于城市污水處理廠產(chǎn)生的普通污泥的固化處理。
中國專利文獻《一種污泥固化填埋處置方法》(公開號CN101007696，
公開日期 2007年8月1日)，公開了一種污泥固化填埋處置方法，它在污泥中摻加固化材料水泥、粘土或亞粘土，將各組分進行均勻拌和形成固體物質(zhì)后進行填埋處置，各組分的用量按重量份的配比為污泥100份、水泥15-80份、粘土或亞粘土 20-160份。但水泥固化增容比較大，且粘土來源并不廣泛。中國專利文獻《城市污水廠污泥的固化處理方法》(公開號CN101050046，
公開日期2007年10月10日)，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)機械攪拌均勻后平鋪到填埋場中，覆蓋防水膜，干式養(yǎng)護3-15天，養(yǎng)護完成后，可以繼續(xù)進行后續(xù)填埋。該處理方法以水泥為固化劑，也存在增容比較大的問題，且固化養(yǎng)護時間較長，效率較低。中國專利文獻《污水廠產(chǎn)生的脫水污泥進行固化/穩(wěn)定化處理用固化劑》(公開號CNlOl 172749，
公開日期2008年5月7號)，涉及的是污水廠產(chǎn)生的脫水污泥進行固化/ 穩(wěn)定化處理用固化劑，其特征是在脫水污泥中按重量比例添加固化材料和輔助固化材料膨潤土，將各組分混合攪拌均勻，各組分所占重量百分比為污泥30 80%，固化材料15 30%，膨潤土 5 40% ；上述的固化材料由水泥、石灰、粉煤灰以及石膏，各組成成分質(zhì)量比為水泥石灰粉煤灰石膏=(13 18) (1 4) (1 3) (1 3)。該發(fā)明中所述固化劑在應(yīng)用中的添加量較大。中國專利文獻《淤泥、污泥固化劑》(公開號CN101638311，
公開日期2010年2月3 日)，公開了一種淤泥、污泥固化劑。該發(fā)明由95%起膠結(jié)作用的主料和5%起催化作用的輔料組成；其中，所述的主料由下述原料組成煤矸石、膨潤土、硅灰石、火山灰土、礦渣、粉煤灰、灰?guī)r石、電石渣；所述的輔料由下述重量份的原料組成聚丙烯酰胺、三乙醇胺、石英粉、氣相二氧化硅、氧化銅、氧化鐵、氫氧化鈣、水玻璃、磷酸。采用上述的固化劑5% -10% 與污泥、淤泥進行均勻攪拌，5個小時后就能實現(xiàn)初凝，一個月之內(nèi)完全凝固，抗壓強度能達(dá)到O.SMI^a 5MPa。并且將有害物質(zhì)包含在其中，不會溢出形成二次污染。經(jīng)過固化后的污泥、淤泥可代替土石方材料，加以填方利用。該發(fā)明所采用的原料種類繁多，且來源并不廣泛，養(yǎng)護時間很長，效率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種基建和運行費用低、工藝流程簡單、操作維護方便、二次污染小的脫水污泥固化處理方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣進行的。發(fā)明人通過研究生活污水處理廠脫水污泥的性質(zhì)發(fā)現(xiàn)1、有機質(zhì)有很強的持水性，有機質(zhì)含量高是脫水污泥含水率高的根本原因；2、脫水污泥的孔隙大部分都被水充滿，承壓時將發(fā)生更大的變形；3、參照塑性圖分類法，脫水污泥屬于高液限粉質(zhì)有機土 ；4、因為脫水污泥具有很強的持水性，泥餅含水率降低到65%的過程較慢，而當(dāng)污泥越過膠粘狀態(tài)后，含水率下降非常快；5、采用自然晾曬的方法使污泥含水率降到可填埋水平(60% 65% )，占地大，勞動強度高，可操作性較差。根據(jù)上述研究結(jié)論，發(fā)明人采用化學(xué)固化藥劑將脫水污泥改性處理，降低污泥含水率，增強污泥機械強度，使污泥能安全、低成本地衛(wèi)生填埋，或做其他資源化處理。具體原理及工藝過程如下
第一步，制備污泥固化劑先量取石灰石菱苦土 鋁礬土 = 40% 60% 20% 30% 20% 30% 重量百分比，然后將石灰石、菱苦土和鋁礬土三種礦物粉末混合均勻后灼燒，灼燒溫度為 900°C 1200°C，灼燒1 得到污泥固化劑；上述石灰石產(chǎn)自安徽巢湖，其中主要成分氧化鈣含量為80% 85%、氧化鎂 0. 0. 5%、三氧化二鋁0. 02% 0. 1%、二氧化硅 2% ；其他成分!^e2O3 2%, SO3 2%、灰■ 11. 88% 13. 4% ；上述菱苦土由安徽巢湖的菱鎂礦經(jīng)過燒制磨細(xì)而成，其中主要成分為氧化鎂 70% 84%、氧化鈣0. 5% 2 %、二氧化硅2% 10% ；其他成分!^e2O3 2% 3%， SO3O. 5% 1%，灰· 11% 14% ；上述鋁礬土產(chǎn)自安徽巢湖，其中主要成分三氧化二鋁含量為50% 55%、氧化鈣0.8% 1.0%、二氧化硅3% 4%，其他成分1 2% 3%，S03 2%，灰渣 38. 2% 40% ；第二步，脫水污泥的處理量取脫水污泥污泥固化劑=90% 95% 5% 10%重量百分比，然后在脫水污泥中摻加污泥固化劑，攪拌，混合均勻后露天攤鋪放置48h，攤鋪厚度為20 30cm，得到污泥固化體，經(jīng)檢測，該污泥固化體含水率和機械強度均符合《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889-2008)，最后進行填埋處置；上述脫水污泥為含水率不高于80%的生活污水處理廠脫水污泥。本發(fā)明的優(yōu)點和效果是1.本發(fā)明的污泥固化劑活性較高，因此固化時間短，可以在短期內(nèi)(48h)使污泥凝固，達(dá)到填埋要求；且固化劑投加量少，僅為污泥量的5% 11%。2.本發(fā)明的污泥固化劑投加量少，因此污泥固化體的增容比較小。3.本發(fā)明的污泥固化劑采用無毒害無機物制備得到，因此污泥固化劑不會對造成二次污染，并能對污泥改性，促進污泥的穩(wěn)定化。4.本發(fā)明的污泥固化劑與污泥中的水反應(yīng)，形成大量水石榴石與多核水羥合鎂離子，并建立起水化物結(jié)構(gòu)網(wǎng)，因此固化體穩(wěn)定性高，經(jīng)水浸泡后含水率上升較少，仍可保持較高的機械強度；5.與現(xiàn)有的采用水泥固化工藝相比，本發(fā)明的污泥固化劑投加量少，減容效果好； 與石灰固化工藝相比，本發(fā)明的固化劑養(yǎng)護時間較短，強度較高，體積不會膨脹；因此污泥固化過程簡單、運輸方便、處理費用低。
具體實施例方式實施例1在上海某大型生活垃圾填埋場進行污泥固化處理中試。第一步，將取自安徽巢湖的石灰石、菱苦土、鋁礬土三種礦物粉末按重量百分比 55% 20% 25%配伍，然后混合均勻后灼燒，灼燒溫度為1000°C，灼燒時間為池，冷卻后得到污泥固化劑。經(jīng)檢測，該污泥固化劑中各組分的重量百分比為MgO =10% 30%，A1203 =15% 20%，CaO = 40% 45%，SiO2 = 4% 8%，F(xiàn)e2O3 = 2% 3%，SO3 = 2%，灰分=8% 12% ；上述石灰石的主要成分CaO為82. 1 %、MgO為0. 5%、Al2O3為0. 05%、SiO2為 3. 6%, Fe2O3 % 1.25%、SO3 為 1. 1%、灰渣為 11.4%。上述菱苦土主要成分為MgO 73. 5 CaO 2. 2 SiO2 9 %, Fe2O3 2.5%， SO3O. 8%，灰· 12%。上述鋁礬土主要成分為Al2O3 53. 6%, CaO 0. 8%, SiO2 3.1%, Fe2O3 2%, SO3 1. 5%，灰· 39%。第二步，量取上海市某生活污水處理廠的脫水污泥(該脫水污泥的含水率為 73.3%，抗壓強度低于31^^)第一步制得的污泥固化劑=92% 8%，總重量約6t。將脫水污泥與污泥固化劑放入攪拌機中，攪拌:3min混合均勻后出料，露天攤鋪厚度為20 30cm 養(yǎng)護48h，得到污泥固化體，經(jīng)檢測，該污泥固化體含水率和機械強度等的性質(zhì)如表1。均符合《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)，最后進行填埋處置。表1污泥固化體的性質(zhì)
權(quán)利要求
1. 一種生活污水處理廠脫水污泥的處理方法，其特征是 第一步，制備污泥固化劑先量取石灰石菱苦土 鋁礬土 = 40% 60% 20% 30% 20% 30%重量百分比，然后將石灰石、菱苦土和鋁礬土三種礦物粉末混合均勻后灼燒，灼燒溫度為900°C 1200°C，灼燒1 池得到污泥固化劑；上述石灰石產(chǎn)自安徽巢湖，其中主要成分氧化鈣含量為80 % 85 %、氧化鎂0. 1 % 0. 5%、三氧化二鋁0. 02% 0. 1%、二氧化硅 2% ；其他成分!^e2O3 2%、SO3 2%、灰· 11. 88% 13. 4% ；上述菱苦土由安徽巢湖的菱鎂礦經(jīng)過燒制磨細(xì)而成，其中主要成分為氧化鎂70% 84%、氧化鈣0. 5% 2%、二氧化硅2% 10%;其他成分Fii2O3 2% 3%，S030 . 5% 1%， 灰渣11% 14% ；上述鋁礬土產(chǎn)自安徽巢湖，其中主要成分三氧化二鋁含量為50% 55%、氧化鈣 0.8% 1.0%、二氧化硅3% 4%，其他成分!^e2O3 2% 3%，S03 2%，灰渣 38. 2% 40% ；第二步，脫水污泥的處理量取脫水污泥污泥固化劑=90% 95% 5% 10%重量百分比，然后在脫水污泥中摻加污泥固化劑，攪拌，混合均勻后露天攤鋪放置48h，攤鋪厚度為20 30cm，得到污泥固化體，經(jīng)檢測，該污泥固化體含水率和機械強度均符合《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 16889-2008)，最后將污泥固化體填埋處置；上述脫水污泥為含水率不高于80%的生活污水處理廠脫水污泥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生活污水處理廠脫水污泥的處理方法。先量取石灰石∶菱苦土∶鋁礬土＝40％～60％∶20％～30％∶20％～30％重量百分比，然后將石灰石、菱苦土和鋁礬土混合均勻后900℃～1200℃灼燒1～2h得到污泥固化劑；再量取脫水污泥∶污泥固化劑＝90％～95％∶5％～10％重量百分比，在脫水污泥中摻加污泥固化劑，攪拌，混合均勻后露天攤鋪20～30cm厚，放置48h，得到污泥固化體，最后填埋處置。本發(fā)明固化時間短，污泥固化劑投加量少，能對污泥改性，促進污泥的穩(wěn)定化，污泥固化體的增容比較小，穩(wěn)定性和機械強度高，不會造成二次污染，而且固化工藝過程簡單、便于操作，投資和處理費用低，可廣泛適用于污水廠脫水污泥進行穩(wěn)定化、減量化、無害化處理。
文檔編號C02F11/12GK102276128SQ20111013337
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者萬琦, 宋玉, 曹先艷, 汪寶英, 甄廣印, 趙由才 申請人:同濟大學(xué)