CN103304114A - 城市污水处理厂污泥的固化/稳定化方法 - Google Patents

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Abstract

城市污水处理厂污泥的固化/稳定化方法，属于环境资源领域。将污泥按照一定的质量配比加入固化材料，并将污泥跟固化材料混合搅拌均匀后进入板框压滤机进行压滤，滤饼放置在露天养护。固化材料占污泥质量的90%～92%,固化剂为8%～10%；上述的固化材料是由聚合氯化铝（PAC）和工业废料电炉磷渣、赤泥（联合法赤泥）、废石膏配比组成，其比例为15%～25%：25%～40%：20%～40%：20%～30%。固化后的污泥可以有效地将重金属、微生物等固化在污泥中，并且浸出液浓度也可也达到国家相关标准。本发明添加固化剂的污泥不会产生二次污染，同时可以为污泥的再利用提供了良好的基础。

Description

城市污水处理厂污泥的固化/稳定化方法
技术领域
本发明涉及污泥处理属于环境资源领域，是一种对污水处理厂的污水污泥进行固化/稳定化时所使用的固化剂。
背景技术
近年来，大部分城市的污水处理厂采用生化方式处理污水，污水处理能力及处理率增长迅速，同时在处理过程中产生大量的污泥。截至2011年9月底，全国城镇污水处理量达到1.36亿立方米/天，湿污泥(含水率80%)年产生量突破3480万吨。目前我国污泥处理费用已占污水处理厂总运行费用的20%～50%，甚至高达70%。由于认识不足和技术设备的不成熟，我国污水处理厂所产生的污泥，大部分未进行规范化的处理处置，污泥随意堆放所造成的污染与再污染问题已日益突出，引起了社会各界的广泛关注。
目前污泥的处理处置方式主要有卫生填埋、焚烧处理、堆肥处理和土地利用等。焚烧处理是较彻底的处理方法，其产物为无菌、无臭的无机残渣，但焚烧过程中会产生二氧化硫、二噁英等污染气体，且污泥焚烧的一次性投资和处理成本都高于一般污泥处理方法；堆肥处理一般需要较大专用场址，并需要较高的运输和处理费用，在我国土地资源相对匮乏的条件下，堆肥场开发难度大，也不利于可持续发展；卫生填埋和土地利用是较传统的污泥处置技术，但这种由于污泥本身含水率高吸水后呈流体状物质，承载力低且污泥中有毒有害物质会通过雨水浸蚀和渗透作用污染地下水，没有最终减少环境污染，近些年来很多国家都在减少卫生填埋这种处置方式。
固化/稳定化技术可以改善污泥的理化性质，增强凝聚力，提高污泥的脱水性能，使其减容，减少运输和后续的处理费用，节省管理成本。同时降低有毒物质的滤出率，而且它的费用相对于其他有毒废物处理便宜。因为通常用来做固化剂的材料是石灰，胶凝材料和水泥，并且技术简单，和普通混凝土差不多，所以出于经济效益考虑固化后填埋或资源化利用都十分符合我国的国情。
发明内容
本发明的目的是提供一种城市污水处理厂污水污泥的固化/稳定化处理方法，该方法利用某些工业废料对污水污泥进行固化，从而提高污泥的力学性质，降低污泥的含水率，同时减小浸出液中重金属的浓度。经固化的污泥不仅可以达到卫生填埋的标准，还可以用来制作陶粒，烧制轻质砖等进行资源化利用。
本发明所述的污水污泥固化/稳定化方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
（1）该固化材料是由聚合氯化铝（PAC）和工业废料电炉磷渣、赤泥（联合法赤泥）、废石膏以一定的质量配比组成，其质量百分比为：聚合氯化铝15%～25%、工业废料电炉磷渣25%～40%、赤泥20%～40%、废石膏20%～30%。
（2）将污泥加水稀释到含水率为88-92%，优选90%。
（3）把稀释后的污泥打入到搅拌罐，然后以稀释后的污泥为基准，以一定的比例先添加聚合氯化铝搅拌20min，再添加固化材料的其他成分，其中固化材料的质量为稀释后的污泥质量的8%～10%；混匀,将得到的固化污泥送入板框压滤机中压滤；
（4）将固化压滤后的污泥露天养护3～5d。
所述PAC，它是介于AlCl3和Al（OH）3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，其颜色呈黄色，深褐色，深灰色树脂状固体，PAC有较强的吸附性能，在水解过程中伴随絮凝、吸附和沉淀等物理化学过程。
所述的工业废料电炉磷渣是电炉法制取黄磷时，每生产1吨黄磷，副产8～10吨的磷渣。其化学成份为：CaO47～52%、SiO240～43%、P2O50.8～2.5%、Al2O32～5%、Fe2O30.8～3.0%、F2.5～3%，潜在矿物相为假硅灰石、枪晶石及少量的磷灰石。其结构90%左右为玻璃体。
所述的赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。铝土矿中铝含量低的,用烧结法和拜尔法联合炼铝，成为联合法赤泥。其主要组分的含量为CaO43.7～46.8%、SiO220～20.5%、Al2O35.4～7.5%、Na2O2.8～3.0%、Fe2O36.1～7.5%。颗粒直径0.088～0.25毫米。
所述的废石膏，是以硫酸钙为主要成分的一种工业废渣。废石膏呈粉状，主要成分是硫酸钙，含量在80%以上，其他成分为硅、铝、铁、镁、钠、钾、磷、硫、钛、锰、铈、碳、氟等元素的氧化物。
本发明步骤（4）所得到的固化/稳定化的污泥不但可用来安全填埋或者作填埋覆土，也可将其资源化利用，如铺设路基，烧制轻质砖等等。
本发明的优点在于：可以将污泥和工业废料再利用，减轻其对环境的压力，由于使用的是工业废料且用量较少可降低成本，经济效益大大的提高了。开发新的固化剂，实现以较少的固化剂对污泥进行固化，操作简单，效果显著。固化后的污泥具有较小的增容体积，较高的抗压强度和长期水稳定性以及较低的浸出液毒性，有效地将重金属、微生物等固化在污泥中，并且浸出液浓度也可也达到国家相关标准。本发明添加固化剂的污泥不会产生二次污染，同时可以为污泥的再利用提供了良好的基础。有效地遏制了重金属、有机物和病原微生物等的渗滤使之不至于造成二次污染。本发明固化/稳定化后的污泥的含水率达到60%以下。
附图说明
图1为本发明利用聚合氯化铝和工业废料电炉磷渣、赤泥（联合法赤泥）、废石膏固化城市污水处理厂污泥的流程图。
具体的实施方法
下面通过具体实施例对本发明作具体介绍。以下实例不构成对本发明的限定。
实施例1：
本发明各组分按一下重量百分比混合均匀而成：
聚合氯化铝  25%
电炉磷渣    30%
赤泥        25%
废石膏      20%
在每吨污泥中加入按上述配比的固化剂80Kg，压滤后的含水率在60%以下，露天堆置了3d后固化污泥的含水率降至45%。压强度可达到82.8KPa，达到卫生填埋及资源化的标准。重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例2：
聚合氯化铝  25%
电炉磷渣    35%
赤泥        20%
废石膏      20%
在每吨污泥中加入按上述配比的固化剂100Kg，压滤后的含水率为60%以下，露天堆置了3d后固化污泥的含水率降至52%。抗压强度可达到107.9KPa，达到卫生填埋及资源化的标准。重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例3：
聚合氯化铝  15%
电炉磷渣    40%
赤泥        25%
废石膏      20%
在每吨污泥中加入按上述配比的固化剂80Kg，压滤后的含水率为65%以下，露天堆置了3d后固化污泥的含水率降至55%。抗压强度可达到72.3KPa，达到卫生填埋及资源化的标准。重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例4：
聚合氯化铝  15%
电炉磷渣    30%
赤泥        35%
废石膏      20%
在每吨污泥中加入按上述配比的固化剂100Kg，压滤后的含水率为65%以下，露天堆置了3d后固化污泥的含水率降至54%。抗压强度可达到89.7KPa，达到卫生填埋及资源化的标准。重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例5：
聚合氯化铝  15%
电炉磷渣    25%
赤泥        30%
废石膏      30%
在每吨污泥中加入按上述配比的固化剂80Kg，压滤后的含水率为65%以下，露天堆置了3d后固化污泥的含水率降至50%。抗压强度可达到94.2KPa，达到卫生填埋及资源化的标准。重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例6：
聚合氯化铝  20%
电炉磷渣    25%
赤泥        25%
废石膏      30%
在每吨污泥中加入按上述配比的固化剂100Kg，压滤后的含水率为60%以下，露天堆置了3d后固化污泥的含水率降至48%。抗压强度可达到95.4KPa，达到卫生填埋及资源化的标准。重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。

Claims (7)

1.城市污水处理厂污泥的固化/稳定化方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）固化材料是由聚合氯化铝（PAC）和工业废料电炉磷渣、赤泥、废石膏以一定的质量配比组成，其质量百分比为：聚合氯化铝15%～25%、工业废料电炉磷渣25%～40%、赤泥20%～40%、废石膏20%～30%；
（2）将污泥加水稀释到含水率为88-92%；
（3）把稀释后的污泥打入到搅拌罐，然后以稀释后的污泥为基准，以一定的比例先添加聚合氯化铝搅拌20min，再添加固化材料的其他成分，其中固化材料的质量为稀释后的污泥质量的8%～10%；混匀,将得到的固化污泥送入板框压滤机中压滤；
（4）将固化压滤后的污泥露天养护3～5d。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，污泥加水稀释到含水率为90%。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，工业废料电炉磷渣是电炉法制取黄磷时，每生产1吨黄磷，副产8～10吨的磷渣。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于，废石膏是以硫酸钙为主要成分的一种工业废渣。
6.按照权利要求1所述的方法得到的固化/稳定化污泥用来安全填埋或者作填埋覆土，或者将其资源化利用。
7.按照权利要求6的用途，固化/稳定化污泥用于铺设路基或烧制轻质砖。
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