CN105732066A - 一种市政污水处理厂污泥的再利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种市政污水处理厂污泥的再利用方法，属于废旧材料回收技术领域。步骤：在污泥中加入无机酸，调节pH为酸性；加入Fe3+，搅拌均匀后，进行电解，再进行固液分离后，得到固体物质；将固体物质与水混合均匀，干燥后，粉碎成细粉；将细粉在高温炉烧制，得到烧结粉体；将烧结粉体、钛酸钾晶须、水混合均匀，再加入锌盐和铝酸钠，然后在加热，熟化反应，过滤后将颗粒物烘干，得到无机化合物包覆的粉体；将无机化合物包覆的粉体与其它的骨料混合均匀，经过球磨、压制成型、烧成，即可。制备得到的渗水砖具有渗水性能好、强度高的优点。

Description

一种市政污水处理厂污泥的再利用方法
技术领域
本发明涉及一种市政污水处理厂污泥的再利用方法，属于废旧材料回收技术领域。
背景技术
市政污泥是在污水处理过程中产生的固体沉淀物，其含水率较高，同时含有大量有机物、病原体、无机颗粒、胶体、重金属元素等物质。因此，市政污泥对环境的影响较大，必须对市政污泥进行妥善的处理。为了较好地解决污泥处置问题，国内外科研人员进行了大量的研究与实践。
目前我国污水处理厂每年排放干污泥约为550×104～600×104吨，其中城市污水处理厂每年排放的干污泥约达50×104吨，并且每年以大于10％的速度在增长。如杭州现有四堡、七格两座城市污水处理厂(污水日处理能力共110万m3，其中二级生化处理规模为90万m3)，日产污泥(含水率75～85％)约600吨。由于数量巨大，污泥的堆放和投弃均会对环境造成二次污染，故污泥的处置处理面临着巨大的困难。国内外污泥的主要处置方式有填埋、投海、焚烧、堆肥等，但这些方法在实际应用上都存在一定的限制条件。因此，探求污泥更为有效的处置方式，使其真正达到减量化、无害化、资源化的目的，已成为我国乃至世界广为关注的热点问题。
CN101747050A公开一种利用城市污泥烧制高性能陶粒的方法，特点是以城市污泥、粉煤灰和河底淤泥为原料烧制高性能陶粒，各组分所占按重量比为城市污泥30.0～45.0％，粉煤灰20.0～40.0％，河底淤泥20.0～40.0％，按上述比例制备生料球，在干燥后置于700～800℃的箱式电阻炉中进行40～45分钟预热，预热完成后置于1200～1250℃的温度下的烧制30～35分钟，在烧制完成后均匀降温15～20分钟至1130～1180℃后出炉冷却，即获得高性能陶粒成品。
发明内容
本发明的目的是：提供一种市政污水处理厂污泥的再利用方法，可以将市政污水厂中的污泥回收利用制成透水砖。
技术方案是：
一种市政污水处理厂污泥的再利用方法，包括如下步骤：
第1步，在污泥中加入无机酸，调节pH为酸性；
第2步，向第1步中得到的污泥中加入Fe3+，搅拌均匀后，进行电解，再进行固液分离后，得到固体物质；
第3步，将固体物质与水按照重量比1：0.6～0.9的比例混合均匀，干燥后，粉碎成细粉；
第4步，将第3步得到的细粉在高温炉以1200～1250℃的温度烧制，得到烧结粉体；
第5步，按重量份计，将烧结粉体10～20份、钛酸钾晶须10～15份、水100～160份混合均匀，再加入锌盐4～6份和铝酸钠3～5份，然后在50℃～100℃下加热反应，再把混合液加入高压反应釜中，在140～160℃下熟化反应，过滤后将颗粒物烘干，得到无机化合物包覆的粉体；
第6步，按重量份计，将无机化合物包覆的粉体30～50份、粉煤灰5～20份、硫酸钙晶须1～2份、氧化铝粉体5～10份、废玻璃粉5～10份、石子10～15份、滑石粉5～10份、石英砂3～6份、膨润土3～6份、硅溶胶3～4份、硅藻土5～8份、石蜡2～3份混合均匀，放入行星球磨机中混料20min，用压力机压制成型，然后于100℃下干燥8h，待试样充分干燥后，放入高温箱式电阻炉中烧成，试验烧成温度为1200℃，烧结时间为1h，升温速率为3℃/min，烧结完成后随炉冷却取出。
所述的第1步中，调节pH至2～3；采用的是5～20wt%的硫酸。
所述的第2步中，加入Fe3+的浓度为0.4～0.7g/L。
所述的第2步中，电解是在电解池中进行，电解的电压范围是20～50V，电解时间是4～7h。
所述的第3步中，细粉的目数是200～400目。
所述的第4步中，烧制的时间是30～35分钟。
所述的第5步中，加热反应的时间是1～3小时，熟化反应的时间是6～10小时，熟化反应的压力是0.5～0.6MPa。
所述的第5步中，锌盐为硫酸锌、乙酸锌、硝酸锌或无水氯化锌。
所述的第6步中，硫酸钙晶须优选平均直径1～8μm、长度30～200μm；废玻璃粉优选粒度0.5～3mm；石子的粒度优选为1～5mm；滑石粉的粒度优选为50～500μm；石英砂的粒度优选为0.5～10mm。
有益效果
本发明通过首先将污泥经酸化、电解之后，去除其中的重金属离子，然后将污泥制成细粉，在其上包覆无机层，能够提高最终制备得到的渗水砖的透水性；再将其与其它的组分颗粒材料混合后，制备得到的渗水砖具有渗水性能好、强度高的优点。
具体实施方式
实施例1
第1步，在污泥中加入5wt%的硫酸，调节pH至2～3；
第2步，向第1步中得到的污泥中加入Fe3+使其浓度为0.4g/L，搅拌均匀后，电解池中进行电解，电解的电压范围是20V，电解时间是4h，再进行固液分离后，得到固体物质；
第3步，将固体物质与水按照重量比1：0.6的比例混合均匀，干燥后，粉碎成细粉，细粉的目数是200～400目；
第4步，将第3步得到的细粉在高温炉以1200℃的温度烧制30分钟，得到烧结粉体；
第5步，按重量份计，将烧结粉体10份、钛酸钾晶须10份、水100份混合均匀，再加入硫酸锌4份和铝酸钠3份，然后在50℃下加热反应1小时，再把混合液加入高压反应釜中，在140℃、0.5MPa下熟化反应6小时，过滤后将颗粒物烘干，得到无机化合物包覆的粉体；
第6步，按重量份计，将无机化合物包覆的粉体30份、粉煤灰5份、硫酸钙晶须1份、氧化铝粉体5份、废玻璃粉5份、石子10份、滑石粉5份、石英砂3份、膨润土3份、硅溶胶3份、硅藻土5份、石蜡2份混合均匀，其中，硫酸钙晶须直径1～8μm、长度30～200μm；废玻璃粉粒度0.5～3mm；石子的粒度为1～5mm；滑石粉的粒度为50～500μm；石英砂的粒度为0.5～10mm，放入行星球磨机中混料20min，用压力机压制成型，然后于100℃下干燥8h，待试样充分干燥后，放入高温箱式电阻炉中烧成，试验烧成温度为1200℃，烧结时间为1h，升温速率为3℃/min，烧结完成后随炉冷却取出。
实施例2
第1步，在污泥中加入20wt%的硫酸，调节pH至2～3；
第2步，向第1步中得到的污泥中加入Fe3+使其浓度为0.7g/L，搅拌均匀后，电解池中进行电解，电解的电压范围是50V，电解时间是7h，再进行固液分离后，得到固体物质；
第3步，将固体物质与水按照重量比1：0.9的比例混合均匀，干燥后，粉碎成细粉，细粉的目数是200～400目；
第4步，将第3步得到的细粉在高温炉以1250℃的温度烧制35分钟，得到烧结粉体；
第5步，按重量份计，将烧结粉体20份、钛酸钾晶须15份、水160份混合均匀，再加入硫酸锌6份和铝酸钠5份，然后在100℃下加热反应3小时，再把混合液加入高压反应釜中，在160℃、0.6MPa下熟化反应10小时，过滤后将颗粒物烘干，得到无机化合物包覆的粉体；
第6步，按重量份计，将无机化合物包覆的粉体50份、粉煤灰20份、硫酸钙晶须2份、氧化铝粉体10份、废玻璃粉10份、石子15份、滑石粉10份、石英砂6份、膨润土6份、硅溶胶4份、硅藻土8份、石蜡3份混合均匀，其中，硫酸钙晶须直径1～8μm、长度30～200μm；废玻璃粉粒度0.5～3mm；石子的粒度为1～5mm；滑石粉的粒度为50～500μm；石英砂的粒度为0.5～10mm，放入行星球磨机中混料20min，用压力机压制成型，然后于100℃下干燥8h，待试样充分干燥后，放入高温箱式电阻炉中烧成，试验烧成温度为1200℃，烧结时间为1h，升温速率为3℃/min，烧结完成后随炉冷却取出。
实施例3
第1步，在污泥中加入10wt%的硫酸，调节pH至2～3；
第2步，向第1步中得到的污泥中加入Fe3+使其浓度为0.5g/L，搅拌均匀后，电解池中进行电解，电解的电压范围是40V，电解时间是5h，再进行固液分离后，得到固体物质；
第3步，将固体物质与水按照重量比1：0.7的比例混合均匀，干燥后，粉碎成细粉，细粉的目数是200～400目；
第4步，将第3步得到的细粉在高温炉以1220℃的温度烧制32分钟，得到烧结粉体；
第5步，按重量份计，将烧结粉体15份、钛酸钾晶须12份、水120份混合均匀，再加入硫酸锌5份和铝酸钠4份，然后在70℃下加热反应2小时，再把混合液加入高压反应釜中，在150℃、0.55MPa下熟化反应8小时，过滤后将颗粒物烘干，得到无机化合物包覆的粉体；
第6步，按重量份计，将无机化合物包覆的粉体40份、粉煤灰10份、硫酸钙晶须2份、氧化铝粉体8份、废玻璃粉8份、石子12份、滑石粉8份、石英砂5份、膨润土5份、硅溶胶4份、硅藻土6份、石蜡2份混合均匀，其中，硫酸钙晶须直径1～8μm、长度30～200μm；废玻璃粉粒度0.5～3mm；石子的粒度为1～5mm；滑石粉的粒度为50～500μm；石英砂的粒度为0.5～10mm，放入行星球磨机中混料20min，用压力机压制成型，然后于100℃下干燥8h，待试样充分干燥后，放入高温箱式电阻炉中烧成，试验烧成温度为1200℃，烧结时间为1h，升温速率为3℃/min，烧结完成后随炉冷却取出。
对照例1
与实施例3的区别在于：第5步中，烧结粉体和钛酸钾晶须未经过包覆，而是直接进入第6步中制备渗水砖。
第1步，在污泥中加入10wt%的硫酸，调节pH至2～3；
第2步，向第1步中得到的污泥中加入Fe3+使其浓度为0.5g/L，搅拌均匀后，电解池中进行电解，电解的电压范围是40V，电解时间是5h，再进行固液分离后，得到固体物质；
第3步，将固体物质与水按照重量比1：0.7的比例混合均匀，干燥后，粉碎成细粉，细粉的目数是200～400目；
第4步，将第3步得到的细粉在高温炉以1220℃的温度烧制32分钟，得到烧结粉体；
第7步，按重量份计，将烧结粉体22份、钛酸钾晶须16份、粉煤灰10份、硫酸钙晶须2份、氧化铝粉体8份、废玻璃粉8份、石子12份、滑石粉8份、石英砂5份、膨润土5份、硅溶胶4份、硅藻土6份、石蜡2份混合均匀，其中，硫酸钙晶须直径1～8μm、长度30～200μm；废玻璃粉粒度0.5～3mm；石子的粒度为1～5mm；滑石粉的粒度为50～500μm；石英砂的粒度为0.5～10mm，放入行星球磨机中混料20min，用压力机压制成型，然后于100℃下干燥8h，待试样充分干燥后，放入高温箱式电阻炉中烧成，试验烧成温度为1200℃，烧结时间为1h，升温速率为3℃/min，烧结完成后随炉冷却取出。
对照例2
与实施例3的区别在于：第5步中未加入钛酸钾晶须。
第1步，在污泥中加入10wt%的硫酸，调节pH至2～3；
第2步，向第1步中得到的污泥中加入Fe3+使其浓度为0.5g/L，搅拌均匀后，电解池中进行电解，电解的电压范围是40V，电解时间是5h，再进行固液分离后，得到固体物质；
第3步，将固体物质与水按照重量比1：0.7的比例混合均匀，干燥后，粉碎成细粉，细粉的目数是200～400目；
第4步，将第3步得到的细粉在高温炉以1220℃的温度烧制32分钟，得到烧结粉体；
第5步，按重量份计，将烧结粉体15份、水120份混合均匀，再加入硫酸锌5份和铝酸钠4份，然后在70℃下加热反应2小时，再把混合液加入高压反应釜中，在150℃、0.55MPa下熟化反应8小时，过滤后将颗粒物烘干，得到无机化合物包覆的粉体；
第6步，按重量份计，将无机化合物包覆的粉体40份、粉煤灰10份、硫酸钙晶须2份、氧化铝粉体8份、废玻璃粉8份、石子12份、滑石粉8份、石英砂5份、膨润土5份、硅溶胶4份、硅藻土6份、石蜡2份混合均匀，其中，硫酸钙晶须直径1～8μm、长度30～200μm；废玻璃粉粒度0.5～3mm；石子的粒度为1～5mm；滑石粉的粒度为50～500μm；石英砂的粒度为0.5～10mm，放入行星球磨机中混料20min，用压力机压制成型，然后于100℃下干燥8h，待试样充分干燥后，放入高温箱式电阻炉中烧成，试验烧成温度为1200℃，烧结时间为1h，升温速率为3℃/min，烧结完成后随炉冷却取出。
性能测试
抗压强度测试采用CSS-88000电子万能试验机，试样尺寸为100mm×100mm×40mm，加载速度为0.5mm/min，取5个试样测试结果的平均值。透水系数测定参照JC/T945-2005，透水仪和试件之间用胶泥密封，计时读数计量，然后计算透水系数．
实施例1～实施例3的陶瓷渗水砖的性能技术指标见表1。
表1实施例1～3以及对照例中的陶瓷渗水砖性能参数
从表中可以看出，通过本发明的方法可以较好地利用市政污泥，将其制备成渗水砖。对照例1相对于实施例3来说，通过将烧结粉体和钛酸钾晶须表面包覆无机层之后，可以较好地与其它粒子形成间隔和稳定的结构，提高其孔隙率进而提高渗水性能；实施例3与对照例2相比可以看出，通过在包覆颗粒中加入钛酸钾晶须可以使整个渗水砖提高空隙率，使渗水性能提高。

Claims (9)

1.一种市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步，在污泥中加入无机酸，调节pH为酸性；
第2步，向第1步中得到的污泥中加入Fe3+，搅拌均匀后，进行电解，再进行固液分离后，得到固体物质；
第3步，将固体物质与水按照重量比1：0.6～0.9的比例混合均匀，干燥后，粉碎成细粉；
第4步，将第3步得到的细粉在高温炉以1200～1250℃的温度烧制，得到烧结粉体；
第5步，按重量份计，将烧结粉体10～20份、钛酸钾晶须10～15份、水100～160份混合均匀，再加入锌盐4～6份和铝酸钠3～5份，然后在50℃～100℃下加热反应，再把混合液加入高压反应釜中，在140～160℃下熟化反应，过滤后将颗粒物烘干，得到无机化合物包覆的粉体；
第6步，按重量份计，将无机化合物包覆的粉体30～50份、粉煤灰5～20份、硫酸钙晶须1～2份、氧化铝粉体5～10份、废玻璃粉5～10份、石子10～15份、滑石粉5～10份、石英砂3～6份、膨润土3～6份、硅溶胶3～4份、硅藻土5～8份、石蜡2～3份混合均匀，放入行星球磨机中混料20min，用压力机压制成型，然后于100℃下干燥8h，待试样充分干燥后，放入高温箱式电阻炉中烧成，试验烧成温度为1200℃，烧结时间为1h，升温速率为3℃/min，烧结完成后随炉冷却取出。
2.根据权利要求1所述的市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于：所述的第1步中，调节pH至2～3；采用的是5～20wt%的硫酸。
3.根据权利要求1所述的市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于：所述的第2步中，加入Fe3+的浓度为0.4～0.7g/L。
4.根据权利要求1所述的市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于：所述的第2步中，电解是在电解池中进行，电解的电压范围是20～50V，电解时间是4～7h。
5.根据权利要求1所述的市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于：所述的第3步中，细粉的目数是200～400目。
6.根据权利要求1所述的市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于：所述的第4步中，烧制的时间是30～35分钟。
7.根据权利要求1所述的市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于：所述的第5步中，加热反应的时间是1～3小时，熟化反应的时间是6～10小时，熟化反应的压力是0.5～0.6MPa。
8.根据权利要求1所述的市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于：所述的第5步中，锌盐为硫酸锌、乙酸锌、硝酸锌或无水氯化锌。
9.根据权利要求1所述的市政污水处理厂污泥的再利用方法，其特征在于：所述的第6步中，硫酸钙晶须优选平均直径1～8μm、长度30～200μm；废玻璃粉优选粒度0.5～3mm；石子的粒度优选为1～5mm；滑石粉的粒度优选为50～500μm；石英砂的粒度优选为0.5～10mm。
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