CN101708936B - 一种处理重金属超标污泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理重金属超标污泥的方法。本发明提供的方法，包括如下步骤：将2300质量份含水率为80％(质量百分含量)以下的重金属含量超标污泥、4.6-6.9质量份好氧微生物菌剂、690-805质量份辅料和184-276质量份重金属钝化剂混合，发酵15-20天，得到处理后污泥；所述好氧微生物菌剂的活性成分由枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、黑曲霉、嗜热侧孢霉和酿酒酵母菌组成；所述辅料为页岩、草炭、锯末、椰糠或木薯渣中的一种或任意组合。添加了好氧微生物菌剂的目的是杀灭物料中的有害微生物、病原菌和蠕虫卵，分解有毒有害的有机物，使物料减量化、稳定化和无害化；加入了重金属钝化剂，可使重金属形态转变，而不对生物造成直接危害。处理后污泥可以安全填埋，并且可以填埋场上覆盖土壤并种植植物，以美化环境，改善生态。

Description

一种处理重金属超标污泥的方法
技术领域
本发明涉及一种处理重金属超标污泥的方法。
背景技术
1895年伦敦建成了世界上第一个污水处理厂，从那时起就有了城市污泥的产生。在活性污泥法处理污水过程中，污水中重金属通过细菌吸收、细菌和矿物颗粒表面吸附以及同一些无机盐(如磷酸盐、硫酸盐等)共沉淀等多种途径，使污水中50％-80％以上的重金属浓缩在产出的污泥中。由于污泥给环境带来了二次污染问题，人们一直在寻找合适的污泥处理处置方法。城市污泥中的重金属种类繁多，主要有Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Hg、Cd等，是污泥资源化利用的最主要障碍之一。各地城市污泥所含重金属的种类大同小异，但其含量相差甚大。70年代以来，很多国家相继制定了土壤和农用污泥的重金属最高含量的标准。
城市污泥中含有多种多样的营养成分，可以被农作物吸收利用，但是有的污泥中含有多种重金属，会对土壤及作物造成重金属污染。因此，对于重金属符合国家农用标准的污泥可以安全应用于农林业生产，而对于重金属含量超过国家标准的污泥则需要进行特殊的处理处置技术，来使其减量化、稳定化和无害化。
目前对于重金属含量超标，不宜土地利用的污泥一般采用进入生活垃圾卫生填埋场与生活垃圾进行共同处置。该方法的优点是简单易行，不需要特殊的处理工艺。但其缺点是需要占用土地，污染地下水体，还会造成大量的渗透液，处置不妥会造成地表上的环境污染，并且没有达到国家关于污泥处理处置的减量化、稳定化和无害化要求。
二○○九年二月十八日颁布了城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)，其中提到：污泥处理处置是城镇污水处理系统的重要组成部分；污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化；国家鼓励采用节能减排的污泥处理处置技术；鼓励充分利用社会资源处理处置污泥；鼓励污泥处理处置技术创新和科技进步；鼓励研发适合我国国情和地区特点的污泥处理处置新技术、新工艺和新设备。
污泥用于园林绿化时，泥质应满足《城镇污水处理厂污泥处置  园林绿化用泥质》(CJ248)的规定和有关标准要求。污泥必须首先进行稳定化和无害化处理，并根据不同地域的土质和植物习性等，确定合理的施用范围、施用量、施用方法和施用时间。污泥用于盐碱地、沙化地和废弃矿场等土地改良时，泥质应符合《城镇污水处理厂污泥处置  土地改良泥质》(CJ/T 291)的规定；并应根据当地实际，进行环境影响评价，经有关主管部门批准后实施。污泥农用时，污泥必须进行稳定化和无害化处理，并达到《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84))等国家和地方现行的有关农用标准和规定。不具备利用条件的污泥，可采用填埋处置。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理重金属超标污泥的方法。
本发明提供的处理重金属含量超标污泥的方法，包括如下步骤：
将2300质量份含水率为80％(质量百分含量)以下的重金属含量超标污泥、4.6-6.9质量份好氧微生物菌剂、690-805质量份辅料和184-276质量份重金属钝化剂混合，发酵15-20天，得到处理后污泥；所述好氧微生物菌剂的活性成分由枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、黑曲霉、嗜热侧孢霉和酿酒酵母菌组成；所述辅料为页岩、草炭、锯末、椰糠或木薯渣中的一种或任意组合。
所述重金属含量超标污泥可为至少一种重金属含量超出《农用污泥中污染物控制标准》的污泥。
所述重金属含量超标污泥具体可为汞、铅和锌含量超标的污泥。所述重金属含量超标污泥具体可为汞含量为20mg/kg干污泥(干污泥是完全不含水分的污泥，先测出污泥含水率，然后换算成不含水的干物质含量)、铅含量为1580mg/kg干污泥、锌含量为2700mg/kg干污泥的污泥。
所述方法具体可为将2300质量份所述含水率为80％(质量百分含量)的重金属含量超标污泥、5质量份所述好氧微生物菌剂、700质量份所述辅料和230质量份所述重金属钝化剂混合，发酵15天，得到处理后污泥；所述辅料由300质量份页岩、200质量份草炭和200质量份锯末组成。
所述好氧微生物菌剂中，所述枯草芽孢杆菌、所述嗜热脂肪芽孢杆菌、所述黑曲霉、所述嗜热侧孢霉菌、所述酿酒酵母菌的含量均可在108-109CFU/mg之间；
所述枯草芽孢杆菌、所述嗜热脂肪芽孢杆菌、所述黑曲霉、所述嗜热侧孢霉菌、所述酿酒酵母菌的CFU之比可为1∶(0.5-1.5)∶(0.5-1.5)∶(0.5-1.5)∶(0.5-1.5)。所述枯草芽孢杆菌、所述嗜热脂肪芽孢杆菌、所述黑曲霉、所述嗜热侧孢霉菌、所述酿酒酵母菌的CFU之比具体可为1∶1∶1∶1∶1。
所述枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、黑曲霉、嗜热侧孢霉菌和酿酒酵母菌在中国工业微生物菌种保藏管理中心的编号分别是10163、10208、2105、2441和1923。
所述重金属钝化剂具体可为为粉煤灰；所述重金属钝化剂的粒径为10目，含水率为15％(质量百分含量)以下。所述重金属钝化剂的含水率具体可为5％(质量百分含量)。
所述发酵过程中，混合物达到55℃后可进行一次翻堆，温度达到70℃后并维持3天后可进行第二次翻堆，一周后可再翻堆一次。
重金属超标污泥可以是城镇污水处理厂在污水净化处理过程中产生的含水率不同的废弃物(不包括栅渣、浮渣和沉沙池沙砾)，也可以是经过厌氧消化后的污泥。如果重金属含量超标污泥的含水量过高，可先进行机械脱水处理，以使其含水量降低，体积减少，以便于转运、减少处理量。
本方法的优点：
(1)发酵能够在短时间(15天内)实现污泥的减量化、稳定化和无害化处理。可以有效杀灭物料中的有害生物，达到生物指标无害化要求；可使物料在15天内含水率由80％降至30％以下，实现减量化要求；物料中的有机物经过微生物分解转化，成为腐殖态甚至无机态，实现了污泥的稳定化；
(2)用对重金属有吸收富集作用的微生物进行处理、重金属钝化技术和包裹技术使污泥中的重金属含量大大降低，残存重金属的渗透力也大大降低。
(3)处理后污泥可进行安全填埋，压实覆盖，减少了土地占用面积，可以充分利用废弃土地，节约资源；
(4)在覆盖土壤上可种植重金属超富集植物，吸收重金属，实现美化环境，改善生态，达到土壤重金属去除的效果。
(5)实施简便、投资少、节约土地资源、对环境扰动少。
本发明提供了一种操作简单、效果明显和环境与生态效益显著的重金属超标城市污泥减量化、稳定化和无害化处理处置方法。本发明中添加了好氧微生物菌剂，目的是为了杀灭物料中的有害微生物、病原菌和蠕虫卵，分解有毒有害的有机物，使物料减量化、稳定化和无害化；加入了重金属钝化剂(粉煤灰等)，所以可使重金属形态转变，而不对生物造成直接危害。处理后污泥可以安全填埋，并且可以填埋场上覆盖土壤并种植植物，以美化环境，改善生态。
附图说明
图1为重金属超标污泥处理处置与安全填埋方法流程图。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。
重金属含量超标污泥取自污水处理厂；。
与污泥重金属含量相关的国家标准：污泥土地利用的污染物控制标准执行《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)。
实施例、重金属含量超标污泥的处理
一、好氧微生物菌剂的制备
好氧微生物菌剂的活性成分由好氧菌和兼性好氧菌组成，所述好氧菌为枯草芽孢杆菌、黑曲霉和嗜热侧孢霉；所述兼性好氧菌为嗜热脂肪芽孢杆菌和酿酒酵母菌。
上述5种菌均购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，枯草芽孢杆菌的保藏编号是10163、嗜热脂肪芽孢杆菌的保藏编号是10208、黑曲霉的保藏编号是2105、嗜热侧孢霉菌的保藏编号是2441，酿酒酵母菌的保藏编号是1923。
制备方法：
1、将各种菌单独制成粉状活菌剂：是将各种菌(枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、黑曲霉、酿酒酵母、嗜热侧孢霉)分别接种到麸皮中发酵而成。
2、按照CFU比为1∶1∶1∶1∶1的比例将上述5种菌的粉状活菌剂混匀，制成好氧微生物菌剂。好氧微生物菌剂中，枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、黑曲霉、嗜热侧孢霉菌、酿酒酵母菌的含量均在108-109CFU/mg之间。
二、重金属含量超标污泥的处理(流程示意见图1)
1、机械脱水
采用履带压滤式脱水机(上海奥德水处理科技有限公司，PA系列)，对1000千克重金属含量超标污泥进行脱水处理。脱水后污泥的质量为800千克，含水率为80％。
脱水后污泥中，各个重金属的含量如下：镉3/20、汞20/15、铅1580/1000、铬110/1000、砷35/75、铜340/500、锌2700/1000(分子为重金属含量，分母为《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)中对重金属含量限定的标准值，单位均为mg/kg干污泥)。
2、发酵
重金属钝化剂为粉煤灰，重金属钝化剂过10目筛，含水率小于5％。
将步骤1处理后的污泥、辅料(页岩、草炭和锯末)、步骤一制备的好氧微生物菌剂混和重金属钝化剂合搅拌均匀；步骤1处理后的污泥∶页岩∶草炭∶锯末∶步骤一制备的好氧微生物菌剂∶重金属钝化剂＝2300∶300∶200∶200∶5∶230(质量份数比)。混合物的含水率为60-65％。
然后将搅拌混匀的混合物运到发酵车间，堆成长20米、宽2米、高1.5米的条垛。发酵车间的温度为常温(25-35℃)，发酵时间为15天，物料温度超过55℃后可以进行一次翻堆，温度达到70℃后并维持3天后可进行第二次翻堆，一周后可再翻堆一次。
发酵完成后，污泥的质量为690千克。
3、安全填埋
在填埋场所控制填土含水量不超过30％，采用合适的压实机械分层填筑、分层压实，全宽填筑、全宽碾压，加强测试检验及压实控制。采取每30公分为一层，用10吨压路机压实，其上覆盖5公分后高岭土，覆盖30公分腐熟物料，重复压实。具体参照中华人民共和国行业标准：公路路基设计规范(JTG D30-2004)。
4、植被保护
在经过安全填埋的物料上覆盖约30公分厚土壤，其上可以种植草皮或绿化树木等观赏性植物，用来美化环境，改善生态。

Claims (11)

1.一种处理重金属含量超标污泥的方法，包括如下步骤：
将2300质量份含水率为80％(质量百分含量)以下的重金属含量超标污泥、4.6-6.9质量份好氧微生物菌剂、690-805质量份辅料和184-276质量份重金属钝化剂混合，发酵15-20天，得到处理后污泥；
所述好氧微生物菌剂的活性成分由枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、黑曲霉、嗜热侧孢霉和酿酒酵母菌组成；
所述辅料为页岩、草炭、锯末、椰糠或木薯渣中的一种或任意组合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述重金属含量超标污泥为至少一种重金属含量超出《农用污泥中污染物控制标准》的污泥。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述重金属含量超标污泥为汞、铅和锌含量超标的污泥；所述重金属含量超标污泥的汞含量为20mg/kg干污泥、铅含量为1580mg/kg干污泥、锌含量为2700mg/kg干污泥。
4.如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于：将2300质量份所述含水率为80％(质量百分含量)的重金属含量超标污泥、5质量份所述好氧微生物菌剂、700质量份所述辅料和230质量份所述重金属钝化剂混合，发酵15天，得到处理后污泥；所述辅料由300质量份页岩、200质量份草炭和200质量份锯末组成。
5.根据权利要求4中任一所述的方法，其特征在于：所述好氧微生物菌剂中，所述枯草芽孢杆菌、所述嗜热脂肪芽孢杆菌、所述黑曲霉、所述嗜热侧孢霉菌、所述酿酒酵母菌的含量均为108-109CFU/mg好氧微生物菌剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述好氧微生物菌剂中，所述枯草芽孢杆菌、所述嗜热脂肪芽孢杆菌、所述黑曲霉、所述嗜热侧孢霉菌、所述酿酒酵母菌的CFU之比为1∶(0.5-1.5)∶(0.5-1.5)∶(0.5-1.5)∶(0.5-1.5)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述好氧微生物菌剂中，所述枯草芽孢杆菌、所述嗜热脂肪芽孢杆菌、所述黑曲霉、所述嗜热侧孢霉菌、所述酿酒酵母菌的CFU之比为1∶1∶1∶1∶1。
8.根据权利要求5-6中任一所述的方法，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌、所述嗜热脂肪芽孢杆菌、所述黑曲霉、所述嗜热侧孢霉菌和所述酿酒酵母菌在中国工业微生物菌种保藏管理中心的编号分别是10163、10208、2105、2441和1923。
9.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于：所述重金属钝化剂为粉煤灰；所述重金属钝化剂的粒径为10目，含水率为15％(质量百分含量)以下。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述重金属钝化剂的含水率为5％(质量百分含量)。
11.如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于：所述发酵过程中，混合物达到55℃后进行一次翻堆，温度达到70℃后并维持3天后进行第二次翻堆，一周后再翻堆一次。
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Address after: 571160 Enclave Industry Park, lion ridge, Hainan, Haikou

Patentee after: Hainan Fujun Ecological Environment Technology Co., Ltd.

Address before: 570125 Hainan province Haikou City District Road No. 5 China World Trade Center jade trade center room 5B2

Co-patentee before: Xi'an Engineering Univ.

Patentee before: Hainan Fujun Ecological Environment Technology Co., Ltd.

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Owner name: HAINAN NONGFENG BAO FERTILIZER CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: HAINAN FUJUN ECOLOGICAL ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO., LTD.

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Address after: 571160 Enclave Industry Park, lion ridge, Hainan, Haikou

Patentee after: Hainan Nongfeng Bao Fertilizer Co., Ltd.

Address before: 571160 Enclave Industry Park, lion ridge, Hainan, Haikou

Patentee before: Hainan Fujun Ecological Environment Technology Co., Ltd.

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