CN108328892A - 一种城市污泥的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市污泥的处理方法,主要以清除污泥中重金属元素、病菌虫卵有机物和污泥的脱水干燥为目的,通过采用设置粘附有Fe2O3粉末的蜂窝格网配合电解反应、添加光敏半导体材料进行光化合反应及干燥离心分级的方式,分步严格清除掉污泥中重金属元素、病菌虫卵有机物和大量水分及反应残留固体杂质,其方法高效简单,特别在清除重金属元素方面上较彻底,而且不产生二次残留污染物,产生杂质较少。

Description

一种城市污泥的处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及环境科学领域,具体涉及一种城市污泥的优化处置方法。 技术背景
[0002]随着经济发展和人们生活水平提高,我国未来几年将进入污水处理市场的黄金时 代,成千上万座污水处理厂将建成,对人们生活用水质量给予了更大的保证。与此同时,随 着污水处理率的提高,城市污泥产量也不断增加,污泥的处理处置问愈加突出,作为污水处 理的必然产物,含水率高达99%、数量巨大的污泥便成为将来急需处理的难题。
[0003] 污泥中主要是污水处理产生的沉淀物质,包括泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒 及其凝结的胶体、有机质和吸附的金属元素、微生物、病菌等的综合固体物质。含有重金属 兀素的污泥若处理不当,其重金属元素会通过食物链影响人类身体健康,故此类污泥不能 直接用于填埋、焚烧和土地利用最终处置,加上厌氧消化技术在我国并不成熟,污泥中的各 种病菌虫卵等有害物质消除不彻底会对环境造成二次污染。因此,高效、环保、经济的污泥 处理技术还需要进一步改善。
发明内容
[0004] 为解决上述技术问题,本发明提供一种城市污泥的处理方法,把污泥处理工艺分 为重金属消化和有机物分解两大部分,不仅高效环保,不会在污泥处理后产生二次污染。主 要工艺流程为:污泥运输收集4污泥稀释搅拌4重金属离子沉淀—过滤浓缩4送入反应池 进行光化合反应—干燥处理4杂质离心分级。具体主要通过以下步骤实现: a.对污水处理厂的污泥进行收集,采用栗车运输至污泥处理场地,运输途中往栗中污 泥加入按容积比例为1:0.2的冰块,抑制部分有害微生物坏人虫卵的生长繁殖,防止运输过 程中污泥发臭程度加大。
[0005] b.污泥到达处理场地后,倒入搅拌池,待污泥中冰块完全融化后,再加入污泥总量 1/2的自来水稀释,加热搅拌3min,搅拌池温度控制在40 °C〜50 °C内。
[0006] c.将污泥混合物送入电解池,加热电解池内污泥混合物至温度达到45°C左右停 止,随后在电解池内以阴、阳级为始末端,每间隔lm竖向设置一张蜂窝格网,所述蜂窝格网 的网格表面粘附有一层Fe203粉末;准备就序,首先在电解池上通直流电开始电解,电解2min 后停止通电,往电解池内缓慢加入少量石灰乳溶液并搅拌5s,随后保持电解池内物质及蜂 窝格网位置不变,更换电解池的阴、阳极两端位置,使电解池原阳极端变为阴极端,阴极端 变为阳极端,两端对调完成后重新通电电解,2min后停止,再加入少量石灰乳溶液搅拌5s, 依次重复上述步骤5〜6次,利用电解反应溶液中离子的运动规律,让污泥混合物中重金属 离子在电解池内会两端来回运动、穿梭,使其能与得蜂窝格网中粘附的Fe203充分接触,并被 Fe203吸附;同时加入石灰乳溶液既能使污泥混合物呈弱碱性,增强Fe203的吸附能力,又能 进一步沉淀没有被吸附的重金属离子。
[0007] d.上述步骤完成后,停止通电,撤出所有蜂窝格网,随后将所得污泥混合物经送入 过滤池初步过滤掉大量水分,再经过浓缩池浓缩,得到含水率在80%左右的污泥混合物,然 后将其分成若千等份,再分部分先后送入反应池。
[0008] e •将一等份的污泥混合物铺满反应池池底,在反应池内均匀投入一定量光敏半导 体材料,搅拌混合后,采用波长为380nm的紫外线光对其照射,使反应池内污泥混合物发生 光化合反应;待光照完成后将所得污泥混合物送入污泥干燥机进行千燥处理,每一等份污 泥混合物以上述方法处理,经干燥后的污泥混合物的含水率下降到12%以下。
[0009] f.人工使用铲子等工具将所得低含水率的污泥混合物进行疏松,使污泥混合物松 散成直径约2〜5mm颗粒即可;随后将所得颗粒状污泥混合物送入离心分离机,离心分离机 选用转速为8000〜3〇OOOr/min的高速离心机,采用固-固离心分级的方式,以i5〇〇〇r/min 的转速对颗粒状污泥混合物进行二次除杂,离心8〜lOmin,按照颗粒密度大小分离出颗粒 状污泥混合物中比重较小的金属氧化物固体,包括被沉淀的重金属氧化物和残留的Fe2〇3, 最后得到主要含有二氧化钛固体、少量不溶的氢氧化钙固体、泥沙和纤维等无污染物质的 剩余污泥。
[0010]进一步说明,在步骤c中所述的蜂窝格网采用金属合金材料制作,其表面布满蜂窝 状小孔,孔径约为0 •8〜1 cm,孔间隔5mm,Fe2〇3粉末通过粘结剂粘附在网格表面。
[0011 ]进一步说明,步骤c中所述电解池电极交换的方式可分两种,当电解池阴阳两电极 材料都相同时,可直接控制电路改变电流方向,使原来的阳极变为阴极,阴极变为阳极即 可,如石墨电极;当阴阳两电极材料不同时,需对换阴阳两电极材料,同时控制电路改变电 流方向。
[0012] 进一步说明,步骤d中将经浓缩后的污泥混合物分成若干等份,每份的量标准为, 以填平反应池表面,且厚度在2cm左右为准。
[0013]进一步说明,步骤e中所述的光敏半导体材料为纳米级二氧化钛粉末,洒满反应池 内污泥表面即可。
[0014]进一步说明,步骤e中所述的光化合反应所需光照时间为1〜2h,可根据反应池大 小及污泥量酌情增加,且每20min对污泥混合物翻面,使其充分接收光照。在此反应中,二氧 化钛粉末作为光敏催化剂不参与反应。
[0015] 进一步说明,步骤e中污泥干燥机采用双轴旋片干燥机。
[0016]本发明的有益效果:本发明处理污泥的方法简单有效,用料获取方便,适用于所有 城市污泥的处理。主要体现在以下几个方面: 1 •本发明在污泥运输的栗车中加入了冰块降温处理,可有效减少在炎夏温度过高的情 况下泵车内的污泥中有害细菌微生物的滋生,防止泵内发臭程度加大。
[0017] 2.本发明反其道而行之,在污泥浓缩脱水前对含水率极高的污泥进行稀释加热搅 拌,使污泥中残留的少量重金属离子溶解,通过在电解池内架设若干张粘附有Fe2〇3粉末的 蜂窝格网,配合电解池内特殊的通电方式,使溶解的重金属离子在张粘附有Fe2〇3粉末的蜂 窝格网中来回穿梭,大大增强了Fe2〇3对重金属离子的吸附能力,有效去除污泥中残留的重 金属,此法不产生二次残留污染物,产生杂质较少。
[0018] 3.本发明采用二氧化钛粉末作为光敏催化剂,在紫外线光的照射下,使污泥中有 机物降解,以清除污泥中细菌、虫卵、微生物等综合有机物。
[0019] 4.本发明使用高速离心机对剩余污泥混合物进行固-固离心分级,根据物质密度 和粒度的特点,去除污泥混合物残余的金属氧化物杂质,在污泥中分离出残留的重金属氧 化物和Fe2〇3固体,基本清除污泥混合物中重金属元素。
[0020] 5.经本发明处理过后的无污染干燥污泥可用于初步的土地改良、工地临时道路的 铺设,也可将其磨碎成粉末后作为普通硅酸盐水泥中粘土成分的代替品,使其可以资源化 利用,更符合我国基本国情。
具体实施方式
[0021] 下面结合具体实例对发明作进一步说明。
[0022] 实施例1: 一种城市污泥的处理方法,主要包括以下步骤: a.对污水处理厂的污泥进行收集,采用泵车运输至污泥处理场地,运输途中往泵中污 泥加入按容积比例为1: 〇. 2的冰块,抑制部分有害微生物坏人虫卵的生长繁殖,防止运输过 程中污泥发臭程度加大。
[0023] b.污泥到达处理场地后,倒入搅拌池,待污泥中冰块完全融化后,再加入污泥总量 1/2的自来水稀释,加热搅拌3min,搅拌池温度控制在50°C内。
[0024] c •将污泥混合物送入电解池,加热电解池内污泥混合物至温度达到45 °C左右停 止,随后在电解池内以阴、阳级为始末端,每间隔lm竖向设置一张蜂窝格网,所述蜂窝格网 的网格表面粘附有一层Fe2〇3粉末;准备就序,首先在电解池上通直流电开始电解,电解2min 后停止通电,往电解池内缓慢加入少量石灰乳溶液并搅拌5s,随后保持电解池内物质及蜂 窝格网位置不变,更换电解池的阴、阳极两端位置,使电解池原阳极端变为阴极端,阴极端 变为阳极端,两端对调完成后重新通电电解,2min后停止,再加入少量石灰乳溶液搅拌5s, 依次重复上述步骤5次,利用电解反应溶液中离子的运动规律,让污泥混合物中重金属离子 在电解池内会两端来回运动、穿梭,使其能与得蜂窝格网中粘附的Fe2〇3充分接触,并被 Fe2〇3吸附;同时加入石灰乳溶液既能使污泥混合物呈弱碱性,增强Fe2〇3的吸附能力,又能 进一步沉淀没有被吸附的重金属离子。
[0025] d•上述步骤完成后,停止通电,撤出所有蜂窝格网,随后将所得污泥混合物经送入 过滤池初步过滤掉大量水分,再经过浓缩池浓缩,得到含水率在80%左右的污泥混合物,然 后将其分成若干等份,再分部分先后送入反应池。
[0026] e•将一等份的污泥混合物铺满反应池池底,在反应池内均匀投入一定量光敏半导 体材料,搅拌混合后,采用波长为380nm的紫外线光对其照射,使反应池内污泥混合物发生 光化合反应;待光照完成后将所得污泥混合物送入污泥干燥机进行千燥处理,每一等份污 泥混合物以上述方法处理,经干燥后的污泥混合物的含水率下降到12%以下。
[0027] f •人工使用铲子等工具将所得低含水率的污泥混合物进行疏松,使污泥混合物松 散成直径约2mm颗粒即可;随后将所得颗粒状污泥混合物送入离心分离机,离心分离机选用 转速为8000〜3〇00〇r/min的高速离心机,采用固-固离心分级的方式,以150〇〇r/min的转 速对颗粒状污泥混合物进行二次除杂,离心8min,按照颗粒密度大小分离出颗粒状污泥混 合物中比重较小的金属氧化物固体,包括被沉淀的重金属氧化物和残留的Fe2〇3,最后得到 主要含有二氧化钛固体、少量不溶的氢氧化钙固体、泥沙和纤维等无污染物质的剩余污泥。 [0028]进一步说明,在步骤c中所述的蜂窝格网采用金属合金材料制作,其表面布满蜂窝 状小孔,孔径约为0 • 8cm,孔间隔5mm,Fe2〇3粉末通过粘结剂粘附在网格表面。
[0029]进一步说明,步骤c中所述电解池电极交换的方式可分两种,当电解池阴阳两电极 材料都相同时,可直接控制电路改变电流方向,使原来的阳极变为阴极,阴极变为阳极即 可,如石墨电极;当阴阳两电极材料不同时,需对换阴阳两电极材料,同时控制电路改变电 流方向。
[0030] 进一步说明,步骤d中将经浓缩后的污泥混合物分成若干等份,每份的量标准为, 以填平反应池表面,且厚度在2cm左右为准。
[0031]进一步说明,步骤e中所述的光敏半导体材料为纳米级二氧化钛粉末,洒满反应池 内污泥表面即可。
[0032]进一步说明,步骤e中所述的光化合反应所需光照时间为lh,可根据反应池大小及 污泥量酌情增加,且每20min对污泥混合物翻面,使其充分接收光照。在此反应中,二氧化钛 粉末作为光敏催化剂不参与反应。
[0033] 实施例2: a.对污水处理厂的污泥进行收集,采用泵车运输至污泥处理场地,运输途中往栗中污 泥加入按容积比例为1:0 • 2的冰块,抑制部分有害微生物坏人虫卵的生长繁殖,防止运输过 程中污泥发臭程度加大。
[0034] b.污泥到达处理场地后,倒入搅拌池,待污泥中冰块完全融化后,再加入污泥总量 1/2的自来水稀释,加热搅拌3min,搅拌池温度控制在40°C内。
[0035] c •将污泥混合物送入电解池,加热电解池内污泥混合物至温度达到45 °C左右停 止,随后在电解池内以阴、阳级为始末端,每间隔lm竖向设置一张蜂窝格网,所述蜂窝格网 的网格表面粘附有一层Fe2〇3粉末;准备就序,首先在电解池上通直流电开始电解,电解2min 后停止通电,往电解池内缓慢加入少量石灰乳溶液并搅拌5s,随后保持电解池内物质及蜂 窝格网位置不变,更换电解池的阴、阳极两端位置,使电解池原阳极端变为阴极端,阴极端 变为阳极端,两端对调完成后重新通电电解,2min后停止,再加入少量石灰乳溶液搅拌5s, 依次重复上述步骤6次,利用电解反应溶液中离子的运动规律,让污泥混合物中重金属离子 在电解池内会两端来回运动、穿梭,使其能与得蜂窝格网中粘附的Fe2〇3充分接触,并被 Fe203吸附;同时加入石灰乳溶液既能使污泥混合物呈弱碱性,增强Fe2〇3的吸附能力,又能 进一步沉淀没有被吸附的重金属离子。
[0036] d•上述步骤完成后,停止通电,撤出所有蜂窝格网,随后将所得污泥混合物经送入 过滤池初步过滤掉大量水分,再经过浓缩池浓缩,得到含水率在80%左右的污泥混合物,然 后将其分成若干等份,再分部分先后送入反应池。
[0037] e •将一等份的污泥混合物铺满反应池池底,在反应池内均匀投入一定量光敏半导 体材料,搅拌混合后,采用波长为380nm的紫外线光对其照射,使反应池内污泥混合物发生 光化合反应;待光照完成后将所得污泥混合物送入污泥干燥机进行干燥处理,每一等份污 泥混合物以上述方法处理,经干燥后的污泥混合物的含水率下降到12%以下。
[0038] f •人工使用铲子等工具将所得低含水率的污泥混合物进行疏松,使污泥混合物松 散成直径约5mm颗粒即可;随后将所得颗粒状污泥混合物送入离心分离机,离心分离机选用 转速为8000〜3〇〇〇〇r/min的高速离心机,采用固-固离心分级的方式,以15000r/min的转 速对颗粒状污泥混合物进行二次除杂,离心lOmin,按照颗粒密度大小分离出颗粒状污泥混 合物中比重较小的金属氧化物固体,包括被沉淀的重金属氧化物和残留的Fe2〇3,最后得到 主要含有二氧化钛固体、少量不溶的氢氧化钙固体、泥沙和纤维等无污染物质的剩余污泥。 [0039]进一步说明,在步骤C中所述的蜂窝格网采用金属合金材料制作,其表面布满蜂窝 状小孔,孔径约为1 cm,孔间隔5mm,Fe2〇3粉末通过粘结剂粘附在网格表面。
[0040] 进一步说明,步骤c中所述电解池电极交换的方式可分两种,当电解池阴阳两电极 材料都相同时,可直接控制电路改变电流方向,使原来的阳极变为阴极,阴极变为阳极即 可,如石墨电极;当阴阳两电极材料不同时,需对换阴阳两电极材料,同时控制电路改变电 流方向。
[0041]进一步说明,步骤d中将经浓缩后的污泥混合物分成若干等份,每份的量标准为, 以填平反应池表面,且厚度在2cm左右为准。
[0042] 进一步说明,步骤e中所述的光敏半导体材料为纳米级二氧化钛粉末,洒满反应池 内污泥表面即可。
[0043]进一步说明,步骤e中所述的光化合反应所需光照时间为2h,可根据反应池大小及 污泥量酌情增加,且每20min对污泥混合物翻面,使其充分接收光照。在此反应中,二氧化钛 粉末作为光敏催化剂不参与反应。
[0044]上述实施例作为本发明的进一步叙述,不作为本发明的限定范围。

Claims (7)

1. 一种城市污泥的处理方法,其特征在于主要包括以下步骤: a. 对污水处理厂的污泥进行收集,采用栗车运输至污泥处理场地,运输途中往杲中污 泥加入按容积比例为1: 〇. 2的冰块; b. 污泥到达处理场地后,倒入搅拌池,待污泥中冰块完全融化后,再加入污泥总量1/2 的自来水稀释,加热搅拌3min,搅拌池温度控制在40°C〜5〇°C内; c. 将污泥混合物送入电解池,加热电解池内污泥混合物至温度达到45°C停止,随后在 电解池内以阴、阳级为始末端,每间隔竖向设置一张蜂窝格网,所述蜂窝格网的网格表面 粘附有一层Fe2〇3粉末;准备就序,首先在电解池上通直流电开始电解,电解2min后停止通 电,往电解池内缓慢加入石灰乳溶液并搅拌5s,随后保持电解池内物质及蜂窝格网位置不 变,更换电解池的阴、阳极两端位置,使电解池原阳极端变为阴极端,阴极端变为阳极端,两 端对调完成后重新通电电解,2min后停止,再加入石灰乳溶液搅拌5s,依次重复上述步骤5 〜6次; d. 上述步骤完成后,停止通电,撤出所有蜂窝格网,随后将所得污泥混合物经送入过滤 池初步过滤掉大量水分,再经过浓缩池浓缩,然后将其分成若干等份,再先后送入反应池; e. 将一等份的污泥混合物铺满反应池池底,在反应池内均匀投入光敏半导体材料,搅 拌混合后,采用波长为380nm的紫外线光对其照射;待光照完成后将所得污泥混合物送入污 泥干燥机进行干燥处理; f.人工使用铲子工具将所得低含水率的污泥混合物进行疏松,使污泥混合物松散成 直径约2〜5mm颗粒即可;随后将所得颗粒状污泥混合物送入离心分离机,离心分离机选用 转速为8000〜30000r/min的高速离心机,采用固-固离心分级的方式,以15000r/min的转 速对颗粒状污泥混合物进行二次除杂,离心8〜lOmin,按照颗粒密度大小分离出颗粒状污 泥混合物中比重较小的金属氧化物固体,包括被沉淀的重金属氧化物和残留的Fe2〇3,最后 得到无污染物质的剩余污泥。
2. 根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法,其特征在于,在步骤c中所述的蜂 窝格网采用金属合金材料制作,其表面布满蜂窝状小孔,孔径约为0.8〜lcm,孔间隔5mm, Fe203粉末通过粘结剂粘附在网格表面。
3. 根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法,其特征在于,步骤c中所述电解池 电极交换的方式分两种,当电解池阴阳两电极材料都相同时,直接控制电路改变电流方向, 使原来的阳极变为阴极,阴极变为阳极即可;当阴阳两电极材料不同时,需对换阴阳两电极 材料,同时控制电路改变电流方向。
4. 根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法,其特征在于,步骤d中将经浓缩后 的污泥混合物分成若干等份,每份的量标准为,以填平反应池表面,且厚度在2cm左右为准。
5. 根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法,其特征在于,步骤e中所述的光敏 半导体材料为纳米级二氧化钛粉末,洒满反应池内污泥表面即可。
6. 根据权利要求5所述的一种城市污泥的处理方法,其特征在于,步骤e中所述的光化 合反应所需光照时间为1〜2h,根据反应池大小及污泥量酌情增加,且每20min对污泥混合 物翻面;在此反应中,纳米级二氧化钛粉末作为光敏催化剂不参与反应。
7. 根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法,其特征在于,步骤e中污泥干燥机 采用双轴旋片干燥机。
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