專利名稱：一種造紙污泥固化/穩(wěn)定化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙污泥固化/穩(wěn)定化處理方法，特別涉及到造紙污泥無(wú)害化、 資源化處理方法。通過(guò)這種處理方法處理后的造紙污泥可以提高污泥填埋的理化性狀，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)：
造紙污泥是一種成分復(fù)雜的廢棄物，主要包括不溶性纖維素以及填料、凝聚劑等， 由于含水量高(60%以上)、成份復(fù)雜、易腐爛、產(chǎn)生惡臭，并且含有大量的病原菌、寄生蟲 卵、少部分重金屬及油墨等，其處理利用難度大。如果未經(jīng)處理直接排放，造紙污泥經(jīng)過(guò)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。與其他廢物的處理一樣，減量化、無(wú)害化、資源化是造紙污泥處理的發(fā)展趨勢(shì)。以 往采用的海洋傾倒對(duì)環(huán)境的巨大污染而逐漸被禁止；造紙污泥焚燒是一種有效的污泥最終 處置方法，它可破壞全部有機(jī)質(zhì)，殺掉一切病原體，并最大限度減少污泥體積，污泥處置速 度快，不需長(zhǎng)期儲(chǔ)存，污泥可就地焚燒，不需長(zhǎng)距離運(yùn)輸，此法適用于所有城市污泥處置，但 它的致命缺點(diǎn)是投資龐大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高昂，成本是其它處理處置工藝的2 4倍，同時(shí)，污泥 的焚燒技術(shù)在我國(guó)起步較晚，技術(shù)尚未成熟，特別在某些領(lǐng)域缺乏基礎(chǔ)性的研究；污泥的衛(wèi) 生填埋始于二十世紀(jì)60年代，是在傳統(tǒng)填埋的基礎(chǔ)上從保護(hù)環(huán)境角度出發(fā)，經(jīng)過(guò)科學(xué)選址 和必要的場(chǎng)地防護(hù)處理，具有嚴(yán)格管理制度的科學(xué)的工程操作方法。到目前為止，已發(fā)展成 為一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是投資少、容量大、見(jiàn)效快。在我國(guó)，由于經(jīng)濟(jì)水平的限制，填埋仍然是一種折中的選擇，它投資少，見(jiàn)效快。而 污泥的土力學(xué)性質(zhì)的改善是其中的一個(gè)關(guān)鍵因素，通常，可通過(guò)向污泥中增加添加劑來(lái)實(shí) 現(xiàn)。因此，在污泥土力學(xué)性質(zhì)得到改善的前提下，填埋仍然是我國(guó)現(xiàn)在及未來(lái)一個(gè)時(shí)期內(nèi)處 理污泥的主要方式。目前，污泥衛(wèi)生填埋在技術(shù)上仍存在以下兩個(gè)問(wèn)題(1)含水率較高的造紙污泥填埋，增加了填埋場(chǎng)的滲濾液產(chǎn)生量，加重了滲濾液處 理站的負(fù)擔(dān)。由于污泥顆粒細(xì)小，經(jīng)常堵塞滲濾液收集系統(tǒng)和排水管，使填埋場(chǎng)內(nèi)積水，加 重了垃圾壩的承載負(fù)荷，給填埋場(chǎng)的安全和運(yùn)行管理帶來(lái)了壓力。(2)污泥的高粘度使垃圾填埋場(chǎng)的壓實(shí)機(jī)經(jīng)常打滑和深陷其中，給填埋操作帶來(lái) 了麻煩。污泥的流變性使填埋體變形和滑坡，成為人為的沼澤地，給垃圾填埋場(chǎng)的運(yùn)行帶來(lái) 了很大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單，操作方便，以廢治廢，降低 成本的造紙污泥固化/穩(wěn)定化處理方法。通過(guò)這種處理方法處理后的造紙污泥，可以降低 造紙污泥的含水率，提高污泥力學(xué)性質(zhì)，從而使造紙污泥能夠滿足填埋處置要求，減少造紙 污泥對(duì)環(huán)境的污染和危害，改善污泥填埋場(chǎng)的環(huán)境質(zhì)量，并產(chǎn)生一定社會(huì)效益和環(huán)境效益。
為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明利用固化及穩(wěn)定化處理造紙污泥，將污泥、水泥、具有助 凝作用的粉煤灰和煤渣按照一定的比例混合，經(jīng)機(jī)械攪拌均勻后鋪到填埋場(chǎng)中，覆蓋防水 膜，干式養(yǎng)護(hù)2 10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)往含水率為70% 80%的造紙污泥中按照污泥與固化劑重量比為 100 14 24的比例添加固化劑，攪拌反應(yīng)10 15min，混勻后形成固化塊前體；(2)將攪拌均勻的固化塊前體按5 IOOcm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)法養(yǎng)護(hù)2 10天，形成污泥固化塊；(3)在以上條件下，污泥固化塊抗壓強(qiáng)度160kPa 320kPa滿足安全填埋場(chǎng) 要求，固化塊浸出液中COD濃度為110mg/L 200mg/L，重金屬質(zhì)量濃度滿足國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)GB 5085. 3-2007,固化塊含水率均保持在30 % 40 %，符合填埋場(chǎng)的進(jìn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)GB 18598-2001。上述造紙污泥直接采取造紙廠脫水后的污泥；固化劑是由硅酸鹽水泥、具有助凝 作用的粉煤灰和煤渣按照下述的重量比組成，各組分所占重量百分比為水泥40% 50%粉煤灰15% 25%煤渣30% 40%。上述固化劑是由硅酸鹽水泥、火力發(fā)電廠的粉煤灰、火力發(fā)電廠燃煤粒徑小于2mm 的殘余物煤渣組成。本發(fā)明采用水泥基固化方法處理造紙污泥。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)水合產(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。同時(shí)加入具有助凝作用的粉煤灰和煤渣，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。粉煤灰的CaO和Al2O3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害物 質(zhì)，降低有害物質(zhì)的浸出率，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)明的有益效果(1)本發(fā)明采用較少劑量的水泥、具有助凝作用的粉煤灰和煤渣做為固化劑對(duì)污 泥進(jìn)行固化，固化后的造紙污泥滿足填埋場(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)明采用具有助凝作用的固體廢棄物煤渣和粉煤灰與水泥作為聯(lián)合固化 齊U，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)明把造紙污泥與固化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造紙污泥衛(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)。


圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式

(—)本發(fā)明的原材料造紙污泥為造紙廠污水處理系統(tǒng)的脫水污泥，含水率為70% 80%。試驗(yàn)用的水泥型號(hào)為P. C. 32. 5R硅酸鹽水泥，水泥的熟料組成為C3S 52. 45% 63. 87%, C2S 14. 92 23. 07%, C3A 6. 60% 9. 18%, C4AF 10. 06 11. 89%，具體見(jiàn)表
Io表1水泥的化學(xué)組成 粉煤灰為火力發(fā)電廠的干化細(xì)灰，基本成分見(jiàn)表2。表2粉煤灰的化學(xué)成分(％ ) 煤渣為火力發(fā)電廠燃煤煤渣，煤渣的基本化學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表3。表3煤渣的化學(xué)成分(％ ) ( 二)本發(fā)明的工藝流程及實(shí)施實(shí)例圖1是本發(fā)明的典型工藝流程，在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中，可以依據(jù)原材料成分的變 化，適當(dāng)調(diào)整。實(shí)施例1向It造紙污泥中添加硅酸鹽水泥70kg，粉煤灰25kg，煤渣45kg，機(jī)械攪拌IOmin 混勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將攪拌后的固化污泥混合物鋪設(shè)厚度為5cm，置 于陰涼處養(yǎng)護(hù)2天，污泥固化快抗壓強(qiáng)度達(dá)到160kPa，含水率為38%，固化塊浸出重金屬質(zhì) 量濃度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5085. 3-2007)。實(shí)施例2
向It造紙污泥中添加硅酸鹽水泥80kg，粉煤灰30kg，煤渣50kg，機(jī)械攪拌12min 混勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將攪拌后的固化污泥混合物鋪設(shè)厚度為30cm， 置于陰涼處養(yǎng)護(hù)5天，污泥固化快抗壓強(qiáng)度達(dá)到210kPa，含水率為37. 5%，固化塊浸出重金 屬質(zhì)量濃度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5085. 3-2007)。實(shí)施例3向It造紙污泥中添加硅酸鹽水泥90kg，粉煤灰30kg，煤渣80kg，機(jī)械攪拌15min 混勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將攪拌后的固化污泥混合物鋪設(shè)厚度為50cm， 置于陰涼處養(yǎng)護(hù)8天，污泥固化快抗壓強(qiáng)度達(dá)到240kPa，含水率為35. 4%，固化塊浸出重金 屬質(zhì)量濃度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5085. 3-2007)。實(shí)施例4向It造紙污泥中添加硅酸鹽水泥100kg，粉煤灰40kg，煤渣60kg，機(jī)械攪拌IOmin 混勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將攪拌后的固化污泥混合物鋪設(shè)厚度為70cm， 置于陰涼處養(yǎng)護(hù)10天，污泥固化快抗壓強(qiáng)度達(dá)到290kPa，含水率為34. 6%，固化塊浸出重 金屬質(zhì)量濃度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5085. 3-2007)。實(shí)施例5向It造紙污泥中添加硅酸鹽水泥110kg，粉煤灰40kg，煤渣70kg，機(jī)械攪拌15min 混勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將攪拌后的固化污泥混合物鋪設(shè)厚度為90cm， 置于陰涼處養(yǎng)護(hù)10天，污泥固化快抗壓強(qiáng)度達(dá)到320kPa，含水率為32. 8%，固化塊浸出重 金屬質(zhì)量濃度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5085. 3-2007)。實(shí)施例6向It造紙污泥中添加硅酸鹽水泥120kg，粉煤灰40kg，煤渣80kg，機(jī)械攪拌13min 混勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將攪拌后的固化污泥混合物鋪設(shè)厚度為100cm， 置于陰涼處養(yǎng)護(hù)8天，污泥固化快抗壓強(qiáng)度達(dá)到360kPa，含水率為32%，固化塊浸出重金屬 質(zhì)量濃度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5085. 3-2007)。(三)本發(fā)明制成的產(chǎn)品測(cè)試按照重量比污泥水泥粉煤灰煤渣=100 12 4 8比例對(duì)造紙污泥進(jìn) 行固化/穩(wěn)定化，機(jī)械攪拌混勻，平鋪在填埋場(chǎng)中，加防水膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將攪拌后的固化污 泥混合物鋪設(shè)厚度為50cm，置于陰涼處養(yǎng)護(hù)5天，得出的產(chǎn)品測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。從表4可以 看出，固化塊的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于污泥作為填埋處理時(shí)的要求，而固化塊浸出液中各重金屬 含量均低于《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18598-2001)中對(duì)各重金屬污染物的最高限 制標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)污泥浸出液中COD濃度大約在120mg/L，由此可得造紙污泥固化塊填埋處理處 置后，其所產(chǎn)生的填埋場(chǎng)滲濾液對(duì)污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行不會(huì)造成明顯的危害。綜上所述，本課題研究試驗(yàn)所獲得的最佳輔助材料摻入量和養(yǎng)護(hù)天數(shù)對(duì)造紙污泥 固化/穩(wěn)定化處理的效果較為明顯，在處理技術(shù)上是可行的。表4造紙污泥固化塊理化性質(zhì)
權(quán)利要求
一種造紙污泥固化/穩(wěn)定化處理方法，其特征在于包括如下步驟(1)往含水率為70％～80％的造紙污泥中按照污泥與固化劑重量比為100∶14～24的比例添加固化劑，攪拌反應(yīng)10～15min，混勻后形成固化塊前體；(2)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)法養(yǎng)護(hù)2～10天，形成污泥固化塊；(3)污泥固化塊抗壓強(qiáng)度160kPa～320kPa，固化塊浸出液中COD濃度為110mg/L～200mg/L，固化塊含水率在30％～40％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于上述造紙污泥直接采取造紙廠脫水 后的污泥；固化劑是由硅酸鹽水泥、具有助凝作用的粉煤灰和煤渣按照下述的重量比組成， 各組分所占重量百分比為水泥40% 50%粉煤灰15% 25%煤渣30% 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于上述固化劑是由硅酸鹽水泥、火力發(fā) 電廠的粉煤灰、火力發(fā)電廠燃煤粒徑小于2mm的殘余物煤渣組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種造紙污泥固化/穩(wěn)定化處理方法，往含水率為70％～80％的造紙污泥中按照污泥與固化劑重量比為100∶14～24的比例添加固化劑，攪拌反應(yīng)10～15min，混勻后形成固化塊前體；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)法養(yǎng)護(hù)2～10天，形成污泥固化塊；污泥固化塊抗壓強(qiáng)度160kPa～320kPa，固化塊浸出液中COD濃度為110mg/L～200mg/L，固化塊含水率在30％～40％；固化劑中各組分的重量百分比為硅鋁酸鹽水泥為40％～50％，粉煤灰15％～25％，煤渣30％～40％；污泥固化后有毒重金屬離子被包裹，使得污泥的污染降低；被固化的污泥沒(méi)有原始污泥的惡臭，減少了作業(yè)時(shí)對(duì)操作人員的危害；該發(fā)明具有原料易得、成本低、效果穩(wěn)定、操作程序簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F11/14GK101885575SQ20101021686
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者劉敬勇, 寧尋安, 李仕文, 李磊, 楊佐毅 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)