專利名稱：：城市污泥化學(xué)法固化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種城市污泥的處理方法。
背景技術(shù)：
：城市污泥是城市污水處理廠在處理污水過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。這些物質(zhì)不僅含水量高(7080%)、易腐爛，產(chǎn)生惡臭，并且含有大量病原菌、寄生蟲卵、重金屬物質(zhì)(鋅、銅、鎳、鉛、鉻、汞等)和多氯聯(lián)苯、二惡英等難以降解的有毒、有害致癌物。如果未經(jīng)處理隨意排放，污泥經(jīng)過雨水的浸泡侵蝕和滲漏，極易對(duì)地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人類的身體健康。隨著城市污水處理率的不斷提高，污水處理廠建設(shè)數(shù)量日益遞增，城市污泥產(chǎn)量不斷增加，許多城市出現(xiàn)污泥"圍城現(xiàn)象"。如何無害化、減量化處理城市污泥，防止城市污泥二次污染的產(chǎn)生成為越來越突出的問題。目前，國(guó)內(nèi)外廣泛采用的污泥處置技術(shù)可以歸納為五大類:①衛(wèi)生填埋；②污泥堆肥；③污泥熱干化；④污泥焚燒；⑤污泥資源化利用。衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電和堆肥技術(shù)的比較表見表1。國(guó)內(nèi)城市污泥處置方法以直接填埋為主，因脫水污泥含水率高(含水率70%80%左右)，流動(dòng)性大，覆土填埋不死，機(jī)械操作難度高；傾倒到填埋區(qū)的污泥堆置一段時(shí)間后，腐爛產(chǎn)生惡臭，污染填埋區(qū)周邊空氣；污泥腐爛后產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)水含有各種重金屬及多氯聯(lián)苯、二惡英等，滲入地下水造成地下水和土壤污染。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表l關(guān)于城市污泥處理的現(xiàn)有專利申請(qǐng)狀況如下(1)河海大學(xué)水文水資源及水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2007年在環(huán)境科學(xué)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文以膨潤(rùn)土為輔助添加劑固化/穩(wěn)定化污泥的試驗(yàn)研究。本發(fā)明公開了屬于固體廢物處理、處置
技術(shù)領(lǐng)域：
的一種城鎮(zhèn)污水污泥的無害化、減量化和資源化方法。本論文針對(duì)傳統(tǒng)以水泥固化污泥，帶來的水泥用量大與固化體的浸出液pH過高等問題，提出了以膨潤(rùn)土為添加劑輔助水泥固化，穩(wěn)定化污泥的思路.通過開展無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、毒性浸出試驗(yàn)，測(cè)量摻入膨潤(rùn)土后污泥固化體的強(qiáng)度、重金屬浸出率、浸出液COD及pH值，研究該固化，穩(wěn)定化方法的效果。(2)湖南軍信環(huán)保建設(shè)開發(fā)有限公司2007年申請(qǐng)了專利一種污泥固化填埋處置方法。本發(fā)明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(jìn)行均勻拌和形成固體物質(zhì)后進(jìn)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。該專利公開(公告)號(hào)101007696，公開(公告)日20070801。(3)河海大學(xué)于2007年申請(qǐng)專利污水廠產(chǎn)生的脫水污泥進(jìn)行固化/穩(wěn)定化處理用固化劑。本發(fā)明涉及的是污水廠產(chǎn)生的脫水污泥進(jìn)行固化/穩(wěn)定化處理用固化劑，配料比例污泥3080%，固化材料1530%，膨潤(rùn)土540%;上述的固化材料由水泥、石灰、粉煤灰以及石膏，按一定重量配比。優(yōu)點(diǎn)處理后的污泥可以進(jìn)行填埋處置，作為土材料進(jìn)行再生資源利用；固化劑可以改善污泥的高含水率、低強(qiáng)度性質(zhì)，具有提高固化效果，減少固化材料用量，降低處理成本的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有城市污泥處理方法存在的上述問題，提供一種能有效地對(duì)城市污泥進(jìn)行處置，實(shí)現(xiàn)污泥的無害化、減量化的處置，解決城市污泥環(huán)境污染問題的城市污泥化學(xué)法固化方法。本發(fā)明包括如下步驟(1)往城市污泥中加入生石灰粉，攪拌反應(yīng)10-15min，生石灰粉的加入量為城市污泥重量的7-10%;(2)然后將污泥脫水至含水率為20%-30%;(3)將含水率為20%-30%的污泥破碎成顆粒狀和粉狀，調(diào)節(jié)其PH值至7-9，然后壓實(shí)填埋。本發(fā)明在所述第(2)步可采用堆置、晾曬或/和烘干的方法使污泥脫水。城市污泥經(jīng)過第(1)步的生石灰粉處理后，其含水率可降低至50%-60%左右，性能穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生惡臭，堆置一段時(shí)間后，污泥內(nèi)的水分從物化污泥的毛細(xì)管中滲出，含水率進(jìn)一步降低，轉(zhuǎn)堆晾曬7天左右的時(shí)間，污泥中含水率可降低至20%-30%。本發(fā)明在所述第(4)步最好采用碳酸氫氨調(diào)節(jié)污泥的PH值，碳酸氫氨的加入量為污泥重量的3%-5%。本發(fā)明采用的生石灰粉最好釆用活性指數(shù)為250-300的生石灰粉。本發(fā)明的原理如下1、污泥物化原理城市污泥中水主要存在三種形態(tài)，即自由態(tài)水、物理性結(jié)合水(如毛細(xì)管水、間隙水、膠體表面吸附水)以及化學(xué)性結(jié)合水(分子水、細(xì)胞內(nèi)水)。自由態(tài)水可通過重力或機(jī)械去除，物理性結(jié)合水和化學(xué)性結(jié)合水需通過熱量以及打破化學(xué)鍵去除。本發(fā)明是往城市污泥中加入生石灰粉(Ca0)，生石灰吸附城市污泥中的自由態(tài)水和物理性結(jié)合水，發(fā)生水化反應(yīng)(Ca0+H20=Ca(0H)2+熱量t)，放出熱量，破壞城市污泥的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，并蒸發(fā)污泥中部分水分，降低污泥的含水率。生石灰水化反應(yīng)后在污泥中形成高堿性溶液環(huán)境，使微生物菌膠團(tuán)細(xì)胞內(nèi)的水分滲出，細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)性結(jié)合水轉(zhuǎn)變成自由態(tài)水，微生物在堿性環(huán)境中死亡，從而實(shí)現(xiàn)城市污泥的滅菌、除臭、脫水，得到性能穩(wěn)定的物化污泥。加入城市污泥重量的7%的生石灰后，物化污泥的含水率可降低至60%左右，因物化污泥膠體結(jié)構(gòu)破壞，污泥中存在大量的毛細(xì)管，方便污泥中的水份進(jìn)一步滲出和揮發(fā)，經(jīng)過堆置、晾曬或/和烘干工藝，物化污泥的含水率可降低至20%30%。2、污泥中重金屬固定原理污泥中存在多種重金屬，其主要以鋅、銅、鎳、鉻、鉛、汞離子為主，上述的重金屬離子能隨水遷移，從而引起地下水和土壤污染。本發(fā)明往城市污泥中加入多種陰根離子(0H—、HC03"與重金屬離子生成不溶于水的穩(wěn)定化合物(如Cu(OH)2、Ni(0H)2、ZnC03、PbC03)，重金屬離子在污泥中得到穩(wěn)定，其遷移性大大減小，從而降低污泥中重金屬離子對(duì)周邊地下水和土壤的污染。相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)如下Zn2++HC(V+0H——ZnC034+H20Pb2++HCO,+0H——PbC03I+H20Cu2++OH——Cu(0H)2INi2++OH——Ni(0H)243、污泥PH值還原固化原理經(jīng)生石灰處理和脫水后含水率為20%30%的污泥體積為原來的1/2,適合機(jī)械壓實(shí)填埋，但其具有強(qiáng)堿性(PH〉12)，填埋后將造成水域和土壤的堿性污染，故在污泥回填前須對(duì)污泥進(jìn)行PH還原。綜合考慮物化污泥的PH值和壓實(shí)回填后污泥能夠產(chǎn)生強(qiáng)度，本發(fā)明最好采用碳酸氫氨(分子式NH4HC03)調(diào)節(jié)污泥的PH值，碳酸氫氨能與污泥中的有效氫氧化鈣反應(yīng)還原物化污泥的PH值，還能生成碳酸鈣膠凝材料，使壓實(shí)的物化污泥產(chǎn)生強(qiáng)度，達(dá)到污泥ra還原并固化的效果。經(jīng)過壓實(shí)固化后的物化污泥體積可減少至原來的60%左右。相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)如下Ca(0H)2+NH4HC04—CaC03I+NH3t+H20本發(fā)明的技術(shù)效果在于-1、本發(fā)明能有效實(shí)現(xiàn)城市污泥的無害化、減量化處理；2、本發(fā)明相對(duì)于熱干化技術(shù)和焚燒技術(shù)處理成本低；3、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)連續(xù)大批量處理；4、本發(fā)明使污泥體積減少至原來的30%，減少填埋面積，減少對(duì)土地資源的消耗和破壞。5、本發(fā)明能大大減少了污泥中的重金屬對(duì)環(huán)境的危害。圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本實(shí)施例的城市污泥化學(xué)法固化方法如下所述本實(shí)施例的城市污泥的含水率為80%，其銅、鎳等重金屬的含量見表2。城市污泥泥餅經(jīng)密閉式罐裝車運(yùn)輸至污泥物化處置車間，倒入污泥料斗中，啟動(dòng)污泥料斗下部的螺旋輸送機(jī)，調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，控制污泥出料速度，使城市污泥連續(xù)流入密閉式雙軸攪拌機(jī)中；同時(shí)將活性指數(shù)為250的生石灰粉經(jīng)過螺旋計(jì)量裝置計(jì)量從儲(chǔ)罐中連續(xù)輸送至密閉式雙軸攪拌機(jī)內(nèi)與城市污泥混合攪拌均勻。密閉式雙軸攪拌機(jī)中城市污泥的加入量為5噸，生石灰粉的加入量為0.35噸。城市污泥和生石灰粉在攪拌機(jī)內(nèi)攪拌均勻并發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生5(TC左右的溫度，能蒸發(fā)污泥中部分水分并對(duì)污泥進(jìn)行殺菌、除臭、脫水。攪拌反應(yīng)10-15min。從攪拌機(jī)內(nèi)出來的污泥含水率降低至50%-60%左右，性能穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生惡臭，堆置l-2天時(shí)間后，污泥內(nèi)的部分水分從物化污泥的毛細(xì)管中滲出，含水率進(jìn)一步降低。用,產(chǎn)車轉(zhuǎn)堆晾曬7天，污泥中含水率降低至20%-30%。將含水率20-30%的污泥運(yùn)輸至填埋區(qū)采用破碎機(jī)破碎，使塊狀的污泥裝變成顆粒狀和粉狀，將碳酸氫氨經(jīng)螺旋計(jì)量設(shè)備與粉狀/顆粒狀的物化污泥進(jìn)入雙軸螺旋攪拌機(jī)中攪拌，加入到雙軸螺旋攪拌機(jī)中物化污泥的量為5噸，碳酸氫氨的加入量為0.15噸，調(diào)節(jié)物化污泥PH值至8.6，攪拌后用車?yán)胩盥駞^(qū)，機(jī)械壓實(shí)填埋。壓實(shí)固化污泥生成的無側(cè)限抗壓平均強(qiáng)度為1.1Mpa。城市污泥及固化污泥中重金屬的檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2:檢測(cè)內(nèi)容汞鎘鉻六價(jià)鉻鉛鋅銅鎳砷PH原污泥(mg/kg)《0.01《0,011560801250007030973《0.1粉狀處理污泥浸泡1天(mg/1)1《0.0010.07《0.01《0.0133.60.3518.6固化處理污泥浸泡5天(mg/1)未檢出未檢出0.21未檢出未檢出未檢出33.70.375未檢出浸出率(0/。)000.130004.70.30表2表2中"原污泥"為處理之前的城市污泥，"粉狀處理污泥"為實(shí)施例中經(jīng)破碎機(jī)破碎之后加入碳酸氫氨反應(yīng)后的污泥，"固化處理污泥"為實(shí)施例中加入碳酸氫氨反應(yīng)后機(jī)械壓實(shí)固化的污泥，"浸出率"為樣品在5%的氯化鈉的溶液中浸泡5天后，浸泡出的重金屬重量與原污泥中所含有重金屬重量比值的百分比。本實(shí)施例中具體的浸泡方法如下樣品100g，5%氯化鈉浸泡液1L，震蕩(震蕩頻率50HZ)浸泡16h，靜止浸泡8h，粉狀處理污泥浸泡1天檢測(cè)浸泡液中重金屬含量，固化處理污泥連續(xù)浸泡5天檢測(cè)浸泡液中的重金屬含量。實(shí)施例二本實(shí)施例的城市污泥化學(xué)法固化方法如下所述本實(shí)施例的城市污泥的含水率為80%，其銅、鎳等重金屬的含量見表2。城市污泥泥餅經(jīng)密閉式罐裝車運(yùn)輸至污泥物化處置車間，倒入污泥料斗中，啟動(dòng)污泥料斗下部的螺旋輸送機(jī)，調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，控制污泥出料速度，使城市污泥連續(xù)流入密閉式雙軸攪拌機(jī)中；同時(shí)將活性指數(shù)為250的生石灰粉晶體分別經(jīng)過螺旋計(jì)量裝置計(jì)量從儲(chǔ)罐中連續(xù)輸送至密閉式雙軸攪拌機(jī)內(nèi)與城市污泥混合攪拌均勻。密閉式雙軸攪拌機(jī)中城市污泥的加入量為5噸，生石灰粉的加入量為0.5噸。城市污泥和生石灰粉在攪拌機(jī)內(nèi)攪拌均勻并發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生5(TC左右的溫度，能蒸發(fā)污泥中部分水分并對(duì)污泥進(jìn)行殺菌、除臭、脫水。攪拌反應(yīng)10-15min。從攪拌機(jī)內(nèi)出來的污泥含水率降低至50%-600/。左右，性能穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生惡臭，堆置1-2天時(shí)間后，污泥內(nèi)的水分從物化污泥的毛細(xì)管中滲出，含水率進(jìn)一步降低。用鏟車轉(zhuǎn)堆晾曬7天，污泥中含水率降低至20%-30%。將含水率20-30%的污泥運(yùn)輸至填埋區(qū)采用破碎機(jī)破碎，使塊狀的污泥裝變成顆粒狀和粉狀，將碳酸氫氨經(jīng)螺旋計(jì)量設(shè)備與粉狀/顆粒狀的物化污泥進(jìn)入雙軸螺旋攪拌機(jī)中攪拌，加入到雙軸螺旋攪拌機(jī)中物化污泥的量為5噸，碳酸氫氨的加入量為0.25噸，攪拌后用車?yán)胩盥駞^(qū)，機(jī)械壓實(shí)填埋。上述實(shí)施例的方法參見圖1。權(quán)利要求1.一種城市污泥化學(xué)法固化方法，其特征在于包括如下步驟(1)往城市污泥中加入生石灰粉，攪拌反應(yīng)10-15min，生石灰粉的加入量為城市污泥重量的7％-10％；(2)然后將污泥脫水至含水率為20％-30％；(3)將含水率為20％-30％的污泥破碎成顆粒狀和粉狀，調(diào)節(jié)其PH值至7-9，然后壓實(shí)填埋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥化學(xué)法固化方法，其特征在于在所述第(3)步采用堆置、晾曬或/和烘干的方法使污泥脫水。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥化學(xué)法固化方法，其特征在于在所述第(3)歩采用碳酸氫氨調(diào)節(jié)污泥的PH值，碳酸氫氨的加入量為污泥重量的3%-5%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥化學(xué)法固化方法，其特征在于所述生石灰粉采用活性指數(shù)為250-300的生石灰粉。全文摘要本發(fā)明為一種城市污泥化學(xué)法固化方法，包括如下步驟往城市污泥中加入生石灰粉，破壞城市污泥的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，降低污泥的含水率，并實(shí)現(xiàn)城市污泥的滅菌、除臭、脫水；得到穩(wěn)定的物化污泥，物化污泥經(jīng)過堆置、晾曬或烘干工藝，含水率降低至10-20％，實(shí)現(xiàn)污泥的進(jìn)一步脫水；將脫水污泥破碎成顆粒狀或粉狀后調(diào)節(jié)污泥的pH值，然后壓實(shí)填埋。本發(fā)明能有效地對(duì)城市污泥進(jìn)行處置，實(shí)現(xiàn)污泥的無害化、減量化的處置，解決城市污泥環(huán)境污染的問題，符合可持續(xù)發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)理念的要求。文檔編號(hào)C02F11/14GK101456662SQ20081024149公開日2009年6月17日申請(qǐng)日期2008年12月24日優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日發(fā)明者歸盧,周世清,周良宏,興李,林旭生,江仁斌,章乃千申請(qǐng)人:深圳市津港環(huán)保技術(shù)有限公司