CN108892355A - 一种市政污泥无害化处理的方法 - Google Patents

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Abstract

一种市政污泥无害化处理的方法，涉及环保领域，其将污泥与第一处理剂、第一催化剂混合得到第一混合物；再将第一混合物进行紫外光照射，超声波空化，以及压滤；再将脱水后的污泥与第二处理剂、第二催化剂混合。第一处理剂可以对污泥中的细菌、病毒、虫卵进行反应破开细胞壁，达到有效的灭杀和吸附沉降效果。第二处理剂可以对污泥中的重金属进行稳定化，减少重金属对环境的污染。第一氧化剂、第二氧化剂、第一催化剂和第二催化剂用于对有机物进行降解。紫外光照射和超声波空化则可以进一步提高杀菌效果和有机质的降解，提高净化效果。其操作方法简单，对设备要求不高，能够在高效脱水的同时，实现污泥无害化，适合进行推广使用。

Description

一种市政污泥无害化处理的方法
技术领域
本发明涉及环保领域，具体而言，涉及一种市政污泥无害化处理的方法。
背景技术
随着社会经济和城市化的快速发展，城市内市政污水排放量和处理量不断增长，市政污水处理所产生的大量污泥给城市的环境管理带来了新的挑战。市政污泥的含水量在90％以上，呈胶状，具有体积大、比重轻、易腐败散发恶臭等特点，给污泥的处理和运输带来困难。并且市政污泥中含有大量的细菌、病毒、虫卵、重金属等各种有害杂质，如果处理不当容易造成严重的环境污染问题以及卫生安全问题。
污泥的脱水是指采用物理和化学的方法，将污泥的含水率降低至60％以下。脱水后的污泥不仅运输、处理起来更为方便，而且其具有较高的热值，可以用于焚烧发电，具有较好的能源利用价值。如何在更好地进行脱水的同时，对市政污泥进行无害化处理是该领域发展的重要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种市政污泥无害化处理的方法，其操作方法简单，对设备要求不高，能够在高效脱水的同时，有效去除市政污泥中的细菌、病毒、虫卵、重金属、有机质等杂质。
本发明的实施例是这样实现的：
一种市政污泥无害化处理的方法，其包括：
将污泥与第一处理剂、第一催化剂混合得到第一混合物；
将所述第一混合物进行紫外光照射，超声波空化，以及压滤，得到脱水污泥；
将所述脱水污泥与第二处理剂、第二催化剂混合得到第二混合物；
将所述第二混合物进行压滤；
其中，按照重量份数计，所述第一处理剂包括：絮凝剂150～250份，第一氧化剂100～200份；所述第二处理剂包括：第二氧化剂150～250份，重金属稳定剂100～200份；所述第一催化剂和所述第二催化剂均为稀有金属氧化物。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种市政污泥无害化处理的方法，其将污泥与第一处理剂、第一催化剂混合得到第一混合物；再将第一混合物进行紫外光照射，超声波空化，以及压滤；再将脱水后的污泥与第二处理剂、第二催化剂混合。第一处理剂由絮凝剂和第一氧化剂构成，可以对污泥中的细菌、病毒、虫卵进行反应破开细胞壁，达到有效的灭杀和吸附沉降效果。第二处理剂由第二氧化剂和重金属稳定剂构成，可以对污泥中的重金属进行稳定化，减少重金属对环境的污染。第一氧化剂和第二氧化剂均可以对有机物进行氧化降解，而第一催化剂和第二催化剂则可以催化有机物的降解，从而防止污泥出现腐化发臭的现象。紫外光照射和超声波空化则可以进一步提高杀菌效果和有机质的降解，提高净化效果。其操作方法简单，对设备要求不高，能够在高效脱水的同时，高效地去除市政污泥中的细菌、病毒、虫卵、重金属、有机质等杂质，适合进行推广使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种市政污泥无害化处理的方法进行具体说明。
本发明实施例提供了一种市政污泥无害化处理的方法，其包括：
S1.将污泥与第一处理剂、第一催化剂混合得到第一混合物。
市政污泥的含水量在90％以上，呈胶状，具有体积大、比重轻、易腐败散发恶臭等特点，给污泥的处理和运输带来困难。并且市政污泥中含有大量的细菌、病毒、虫卵、重金属等各种有害杂质，如果处理不当容易造成严重的环境污染问题以及卫生安全问题。
其中，按照重量份数计，第一处理剂包括：絮凝剂150～250份，第一氧化剂100～200份；第一催化剂为稀有金属氧化物。
进一步地，絮凝剂包括无机絮凝剂以及有机絮凝剂中的至少一种。絮凝剂主要是带有正(负)电性的基团和水中带有负(正)电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来。其中，无机絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铝和聚合硫酸铝铁中的至少一种。有机絮凝剂包括聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺可以为阳离子型或阴离子型，阳离子型聚丙烯酰胺的阳离子浓度为2.8～52.6％，阴离子型聚丙烯酰胺的离子量为100～3800万。
第一氧化剂包括臭氧、过氧乙酸、硫酸铁、氯酸钠和次氯酸钠中的至少一种。第一氧化剂可以破坏细菌、病毒、虫卵的细胞壁，达到灭杀的目的。其次，第一氧化剂可以对污泥中的有机质进行氧化，促进有机质的降解，达到防腐除臭的目的。
第一催化剂为稀有金属氧化物，优选地，第一催化剂包括氧化镧和氧化铕中的至少一种，其经过高温制作而成。第一催化剂可以促进第一氧化剂对有机质的氧化反应，从而更好的对有机质进行降解。
进一步地，在本发明实施例中，污泥、第一处理剂和第一催化剂的质量比为1：0.2～0.8：0.02～0.1。发明人经过创造性劳动发现，将污泥、第一处理剂和第一催化剂按照上述比例混合后，对于污泥中细菌、病毒、虫卵、重金属、有机质等杂质的去除效果较佳。
优选地，在将污泥与第一处理剂、第一催化剂进行混合时，添加酸或碱将第一混合物的pH值调节至中性。通常情况下，市政污泥由于存在着大量的有机质，其pH值偏酸性，需要通过添加碱，例如石灰、火碱、纯碱等，来进行中和。调节pH可以破坏胶体状污泥的稳定性，使杂质更好的沉降，并破坏细菌、病毒、虫卵等的生存环境。优选地，以污泥的质量计，每千克污泥中碱的用量为3.5～221g。
进一步地，将污泥、第一处理剂和第一催化剂在100～2000r/min的转速下搅拌混合5～127min。在上述条件下，混合较为充分，能够让污泥、第一处理剂和第一催化剂三者更为充分的混合反应。
进一步地，本发明实施例所提供的一种市政污泥无害化处理的方法，还包括：
S2.将第一混合物进行紫外光照射，超声波空化，以及压滤。
其中，进行紫外光照射时，紫外光的波长范围为50～400nm，强度为100～500W。紫外照射可以进一步对污泥中的细菌和病毒进行灭杀，达到更好的除菌效果。
进行超声波空化时，超声波的声能密度为0.1～1.0W/ml，脉冲比为0.1：1～30：1，能量范围为50000～200000kJ/kg，功率为100～1000W/kg，频率为50～200kHz。超声空化可以加快反应进程，促使污泥中的有机质更加高效的降解。优选地，进行超声波空化时，是在磁场中进行的，磁场强度为10.0～50.0T。磁场可以作用与污泥中的带电粒子、带磁性的污染物，促使它们聚集沉降，达到除杂的目的。
进一步地，本发明实施例所提供的一种市政污泥无害化处理的方法，还包括：
S3.将脱水污泥与第二处理剂、第二催化剂混合得到第二混合物。
S4.将所述第二混合物进行压滤。
其中，按照重量份数计，第二处理剂包括：第二氧化剂150～250份，重金属稳定剂100～200份。
进一步地，重金属稳定剂包括磷酸盐、膨润土、石灰石以及硫化钠中的至少一种。重金属稳定剂可以通过络合、吸附等方式，对污泥中的重金属离子进行稳定，防止重金属离子释放到环境中，对环境造成污染。其中，磷酸盐、石灰石、硫化钠主要通过络合的形式，与重金属离子形成难溶的氢氧化物、硫化物等，达到稳定的效果。而膨润土则通过其较佳的吸附性能，对重金属离子进行吸附，从而达到稳定的效果。优选地，按重量份数计，所述重金属稳定剂包括：磷酸盐25～50份，膨润土30～60份，石灰石30～60份、以及硫化钠10～25份。按照上述比例配制而成的重金属稳定剂，对于重金属离子的稳定效果较佳。
进一步地，第二氧化剂包括高锰酸钾、高铁酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。第二氧化剂可以对污泥中的有机质进行氧化，促进有机质的降解，达到防腐除臭的目的。优选地，按重量份数计，所述第二氧化剂包括：高锰酸钾30～45份，高铁酸钾15～32份，过硫酸铵54～72份，以及过硫酸钾54～72份。按照上述比例配制而成的第二氧化剂，其对于污泥中有机质的氧化降解效果较佳。
第二催化剂为稀有金属氧化物，优选地，第二催化剂包括氧化锑和氧化铽中的至少一种，其经过高温制作而成。第二催化剂可以促进第二氧化剂对有机质的氧化反应，从而更好的对有机质进行降解。
进一步地，在本发明实施例中，污泥、第二处理剂和第二催化剂的质量比为1：0.2～0.8：0.02～0.1。发明人经过创造性劳动发现，将污泥、第二处理剂和第二催化剂按照上述比例混合后，对于污泥中重金属、有机质等杂质的去除效果较佳。
优选地，在将污泥与第二处理剂、第二催化剂进行混合时，添加水使所述混合和无的含水量为35％～99％。添加水可以增加污泥的流动性能，使污泥与第二处理剂、第二催化剂能够更好的混合反应。
进一步地，在污泥与所述第二处理剂、第二催化剂的混合过程中，先将污泥与重金属稳定剂混合，再与第二氧化剂和第二催化剂混合。重金属稳定剂中含有硫化钠等还原性物质，为了减少其与第二氧化剂反应造成稳定效果降低，可以先将重金属稳定剂与污泥反应，与重金属离子形成稳定化合物后，再加入第二氧化剂和第二催化剂。
进一步地，将污泥、第二处理剂和第二催化剂在100～2000r/min的转速下搅拌混合2～400min。在上述条件下，混合较为充分，能够让污泥、第二处理剂和第二催化剂三者更为充分的混合反应。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明提供一种市政污泥无害化处理的方法，其包括：
S1.将污泥与第一处理剂、第一催化剂按照1:0.2:0.02的质量比进行搅拌混合，得到第一混合物；
其中，按照重量份数计，第一处理剂包括：
聚合硫酸铝80份、聚丙烯酰胺70份、硫酸铁20份、臭氧40份、过氧乙酸80份、次氯酸钠60份和碱30份；催化剂为氧化镧；搅拌混合的转速为100r/min，时间为125min。
S2.对上述第一混合物进行紫外光照射，紫外光的波长为100nm，强度为500W。
S3.对紫外光照射后的第一混合物在磁场中进行超声波空化，其中，超声波的声能密度为0.5W/ml，脉冲比为0.1：1，能量范围为50000kJ/kg，功率为1000W/kg，频率为200kHz，磁场强度为10.0T。
S5.将脱水污泥与第二处理剂、第二催化剂按照1:0.8:0.1的质量比进行加水搅拌混合，得到含水量为35％的第二混合物；
其中，按照重量份数计，第二处理剂包括：
高锰酸钾30份，高铁酸钾32份，过硫酸铵54份，过硫酸钾72份，磷酸盐25份，膨润土60份，石灰石30份、以及硫化钠10份；催化剂为氧化锑；搅拌混合的转速为100r/min，时间为400min。
S6.对上述第二混合物进行压滤。
实施例2
本发明提供一种市政污泥无害化处理的方法，其包括：
S1.将污泥与第一处理剂、第一催化剂按照1:0.8:0.1的质量比进行搅拌混合，得到第一混合物；
其中，按照重量份数计，第一处理剂包括：
聚合硫酸铝150份、聚合氯化铝100份、臭氧20份、氯酸钠50份、次氯酸钠30份和碱25份；催化剂为氧化铕；搅拌混合的转速为1000r/min，时间为15min。
S2.对上述第一混合物进行紫外光照射，紫外光的波长为400nm，强度为100W。
S3.对紫外光照射后的第一混合物在磁场中进行超声波空化，其中，超声波的声能密度为1.0W/ml，脉冲比为30：1，能量范围为200000kJ/kg，功率为500W/kg，频率为1000kHz，磁场强度为50.0T。
S4.对超声波空化后的第一混合物进行压滤，得到脱水污泥。
S5.将脱水污泥与第二处理剂、第二催化剂按照1:0.2:0.05的质量比进行加水搅拌混合，得到含水量为40％的第二混合物；
其中，按照重量份数计，第二处理剂包括：
高锰酸钾45份，高铁酸钾15份，过硫酸铵72份，过硫酸钾54份，磷酸盐50份，膨润土30份，石灰石60份、以及硫化钠25份；催化剂为氧化锑；搅拌混合的转速为2000r/min，时间为5min。
S6.对上述第二混合物进行压滤。
实施例3
本发明提供一种市政污泥无害化处理的方法，其包括：
S1.将污泥与第一处理剂、第一催化剂按照1:0.5:0.06的质量比进行搅拌混合，得到第一混合物；
其中，按照重量份数计，第一处理剂包括：
聚合硫酸铝铁60份、聚丙烯酰胺40份、聚合氯化铝80份、硫酸铁20份、臭氧25份、过氧乙酸40份、氯酸钠30份、次氯酸钠25份和碱40份；催化剂为氧化镧；搅拌混合的转速为2000r/min，时间为5min。
S2.对上述第一混合物进行紫外光照射，紫外光的波长为50nm，强度为500W。
S3.对紫外光照射后的第一混合物在磁场中进行超声波空化，其中，超声波的声能密度为0.5W/ml，脉冲比为10：1，能量范围为100000kJ/kg，功率为100W/kg，频率为100kHz，磁场强度为20.0T。
S4.对超声波空化后的第一混合物进行压滤，得到脱水污泥。
S5.将脱水污泥与第二处理剂、第二催化剂按照1:0.5:0.02的质量比进行加水搅拌混合，得到含水量为45％的第二混合物；
其中，按照重量份数计，第二处理剂包括：
高锰酸钾40份，高铁酸钾20份，过硫酸铵60份，过硫酸钾60份，磷酸盐40份，膨润土40份，石灰石50份、以及硫化钠20份；催化剂为氧化铽；搅拌混合的转速为1000r/min，时间为20min。
S6.对上述第二混合物进行压滤。
实施例4
本发明提供一种市政污泥无害化处理的方法，其包括：
S1.将污泥与第一处理剂、第一催化剂按照1:0.4:0.08的质量比进行搅拌混合，得到第一混合物；
其中，按照重量份数计，第一处理剂包括：
聚丙烯酰胺100份、聚合氯化铝80份、臭氧50份、过氧乙酸30份、氯酸钠30份、次氯酸钠20份和碱25份；催化剂为氧化铕；搅拌混合的转速为500r/min，时间为80min。
S2.对上述第一混合物进行紫外光照射，紫外光的波长为200nm，强度为200W。
S3.对紫外光照射后的第一混合物在磁场中进行超声波空化，其中，超声波的声能密度为0.3W/ml，脉冲比为5：1，能量范围为80000kJ/kg，功率为600W/kg，频率为150kHz，磁场强度为30.0T。
S4.对超声波空化后的第一混合物进行压滤，得到脱水污泥。
S5.将脱水污泥与第二处理剂、第二催化剂按照1:0.2:0.02的质量比进行加水搅拌混合，得到含水量为55％的第二混合物；
其中，按照重量份数计，第二处理剂包括：
高锰酸钾60份，过硫酸铵70份，过硫酸钾65份，磷酸盐30份，膨润土30份，以及硫化钠65份；催化剂为氧化铽；搅拌混合的转速为200r/min，时间为300min。
S6.对上述第二混合物进行压滤。
试验例1
选取实施例1～4所提供的市政污泥无害化处理的方法处理过程中得到的脱水污泥，并以未经处理的污泥作为对比例，对其含水率、粒径等指标进行测试，测试结果如表1所示。
表1脱水污泥各项指标测试结果
由表1可以看出，采用本发明实施例1～4所提供的一种市政污泥无害化处理的方法处理过程中得到的脱水污泥的含水率能降低至50％以下，明显低于行业内对于污泥脱水后含水率≤60％的标准。同时，其粒径由21mm，降至1mm左右，对于污泥的细化效果明显。在虫卵和细菌灭杀方面，经过处理的污泥，其蛔虫卵死亡率高达99.9％，粪大肠菌群值为0.02左右，具有较好的除虫卵、除菌效果。
试验例2
选取实施例1～4所提供的市政污泥中重金属的处理方法处理后的污泥，并以未经处理的污泥作为对比例，对其浸出液中主要重金属离子以及有机质的含量进行测试，测试结果如表2所示。
表2污泥各项指标测试结果
由表2可以看出，采用本发明实施例1～4所提供的一种市政污泥中重金属的处理方法处理过后，污泥的浸出液中的主要重金属离子和有机质的含量均远远低于限值，说明本发明实施例所提供的一种市政污泥中重金属的处理方法对于重金属离子的稳定，以及对有机质的降解效果较佳。
综上所述，本发明实施例提供了一种市政污泥无害化处理的方法，其将污泥与第一处理剂、第一催化剂混合得到第一混合物；再将第一混合物进行紫外光照射，超声波空化，以及压滤；再将脱水后的污泥与第二处理剂、第二催化剂混合。第一处理剂由絮凝剂和第一氧化剂构成，可以对污泥中的细菌、病毒、虫卵进行反应破开细胞壁，达到有效的灭杀和吸附沉降效果。第二处理剂由第二氧化剂和重金属稳定剂构成，可以对污泥中的重金属进行稳定化，减少重金属对环境的污染。第一氧化剂和第二氧化剂均可以对有机物进行氧化降解，而第一催化剂和第二催化剂则可以催化有机物的降解，从而防止污泥出现腐化发臭的现象。紫外光照射和超声波空化则可以进一步提高杀菌效果和有机质的降解，提高净化效果。其操作方法简单，对设备要求不高，能够在高效脱水的同时，高效地去除市政污泥中的细菌、病毒、虫卵、重金属、有机质等杂质，适合进行推广使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，包括：
将污泥与第一处理剂、第一催化剂混合得到第一混合物；
将所述第一混合物进行紫外光照射，超声波空化，以及压滤，得到脱水污泥；
将所述脱水污泥与第二处理剂、第二催化剂混合得到第二混合物；
将所述第二混合物进行压滤；
其中，按照重量份数计，所述第一处理剂包括：絮凝剂150～250份，第一氧化剂100～200份；所述第二处理剂包括：第二氧化剂150～250份，重金属稳定剂100～200份；所述第一催化剂和所述第二催化剂均为稀有金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，所述污泥、所述第一处理剂和所述第一催化剂的质量比为1：0.2～0.8：0.02～0.1。
3.根据权利要求1或2所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，所述絮凝剂包括聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和聚合硫酸铝铁中的至少一种；优选地，所述第一氧化剂包括臭氧、过氧乙酸、硫酸铁、氯酸钠和次氯酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，所述第二氧化剂包括高锰酸钾、高铁酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种；优选地，所述重金属稳定剂包括磷酸盐、膨润土、石灰石以及硫化钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，所述第一催化剂包括氧化镧和氧化铕中的至少一种；优选地，所述第二催化剂包括氧化锑和氧化铽中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，在将污泥与第一处理剂、第一催化剂进行混合时，添加酸或碱将所述第一混合物的pH值调节至中性。
7.根据权利要求1所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，将所述污泥、所述第一处理剂和所述第一催化剂在100～2000r/min的转速下搅拌混合5～127min。
8.根据权利要求1所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，进行紫外光照射时，紫外光的波长范围为50～400nm，强度为100～500W。
9.根据权利要求8所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，进行超声波空化时，超声波的声能密度为0.1～1.0W/ml，脉冲比为0.1：1～30：1，能量范围为50000～200000kJ/kg，功率为100～1000W/kg，频率为50～200kHz；优选地，进行超声波空化时，是在磁场中进行的，磁场强度为10.0～50.0T。
10.根据权利要求9所述的市政污泥无害化处理的方法，其特征在于，在所述脱水污泥与所述第二处理剂、所述第二催化剂的质量比为1：0.2～0.8：0.02～0.1；优选地，混合过程中，添加水使所述混合和无的含水量为35％～99％。
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