CN110218126A - 一种消减制革污泥毒性的处理方法 - Google Patents

一种消减制革污泥毒性的处理方法 Download PDF

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李艳霞
安思羽
童心
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Abstract

本发明提供一种消减制革污泥毒性的处理方法，属于固体废物的处理领域。该处理方法主要包括预堆肥和精堆肥处理，以制革污泥为原料，优选秸秆、鸡粪、粉煤灰和膨润土作为填充物料混合共堆肥，经腐熟后降低生物毒性，固定重金属，以达到无害化、资源化利用的目的。本发明中涉及的物料多为废弃物，价格低廉、来源广泛，发明工艺操作简单，工艺参数容易控制，利于实现规模化生产，因此，本发明具有一定的环境和经济效益。

Description

一种消减制革污泥毒性的处理方法
技术领域
本发明属于固体废物的处理领域，主要涉及制革污泥堆肥处理的无害化资源化利用技术，旨在消减制革污泥的重金属特别是Cr6+的毒性，提高生物可利用性，便于进一步的资源利用。
背景技术
我国是世界上皮革生产大国之一，皮革生产量大，产业污染集中，制革污泥作为其中的副产物也带来了很大的污染。制革污泥污染物成分复杂，包括蛋白质、油脂、染料、硫化物、氯化物、硫酸盐及重金属盐(主要为铬)等。其对生态环境的毒性主要表现在两个方面，即生物毒性和重金属毒性。过高的盐分和钠离子会使植物产生生理性缺水，使土壤遇水板结，透气性差，抑制植物的发芽、生长。作为鞣制和复鞣过程中大量使用铬制剂的产物，制革污泥中Cr含量很高，使得制革污泥在利用时有着较高的环境风险，特别是Cr6+具有更高的毒性。因此，对制革污泥处理利用过程中首要任务是降低其毒性。
目前对制革污泥处理利用大多为焚烧、建材制备等方法。而综合考虑环境和经济效益，将制革污泥的堆肥利用是一种更为简单环保的方式。堆肥过程可以杀灭致病菌，分解有害物质，降低其生物毒性。在堆肥过程中通过添加一些辅助材料能使重金属更稳定，可降低重金属Cr，特别是Cr6+的环境风险。
发明内容
鉴于制革污泥堆肥的经济和环境效益，本发明通过优选堆肥填充料，提供一种脱水后的普通硬质块状制革污泥的处理处置方式，通过原料选择与配比，对重金属Cr，特别是Cr6+进行控制，消减其毒性；另外，本发明的另一目的在于通过处理处置提高其生物的可利用性。
首先，通过各物料对比，优选堆肥填充料，进行各物料准备：
(1)污泥：取自制革厂的综合废水处理后的普通制革污泥；
(2)外加碳源、氮源：优选秸秆和鸡粪进行碳氮比的调节，物料均粉碎至3cm以下；
(3)重金属钝化剂：优选粉煤灰、膨润土作为重金属钝化剂，利用其较小的粒径和较大的比表面积，起到固定重金属的作用，以降低其毒性。
其次，对脱水后的硬质块状进行预堆肥处理，以达到高温破碎的目的，满足精堆肥要求，包括如下步骤：
(1)以制革污泥为原料，向其中添加鸡粪，制革污泥与鸡粪体积比为(2-4)：1；
(2)将上述物料进行翻堆混匀，加水至其含水率为60-65％，进行条垛式堆肥，上下均覆盖塑料布；
(3)每日对上述堆体的温度进行监测，温度达到55℃以上时每日进行人工翻堆，通风处理。
进一步地，对上述处理中制革污泥破碎至3cm以下即为预堆肥结束。
更进一步地，选取体积占比30-70％预堆肥后的制革污泥进行精堆肥处理，包括如下步骤：
(1)添加5-40％的秸秆作为外加碳源，使堆体充分升温发酵，得到较优的肥料；
(2)钝化剂粉煤灰、膨润土与制革污泥添加体积比分别为0-1:7和0-1:12；
(3)将上述各物料按相应配比添加，加水至含水率为60-65％，混合均匀后置于堆肥池中，进行堆肥；
(4)堆体自然升温，温度过高时每日用鼓风机进行机械通风20-30min并辅以人工翻堆；
(5)后熟阶段堆体在自然通风的条件下降至室温，得到腐熟的制革污泥有机肥。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明方法是直接利用脱水处理后的硬质块状污泥，提供了一种破碎的预处理方法，操作简单；
(2)本发明所采用的填充剂秸秆、鸡粪、粉煤灰等均为废弃物，堆肥成本低，所得制革污泥有机肥品质优且环保实用；
(3)本发明工艺过程简单，工艺参数容易控制，利于规模化生产，该处理得到制革污泥有机肥具有一定的经济和环境效益。
附图说明
图1为本发明实例中预堆肥过程中温度变化曲线
图2为本发明实例中原制革污泥与制革污泥有机肥中六价铬含量对比图
图3为本发明实例中堆肥前后种子发芽率和发芽指数对比图
具体实施方式
【实施例1】
将制革污泥与鸡粪以体积比3:1混合，初始含水率为65％，覆盖塑料薄膜进行条垛式预堆肥。堆体在初始阶段迅速升温至50℃以上，并持续维持15d，每日进行人工翻堆通风，高温堆肥20d后得到破碎后的直径约3-4cm的预堆肥污泥。以占堆肥物料整体30％的预堆肥污泥为原料，辅以添加剂秸秆、鸡粪、粉煤灰和膨润土，各物料按体积比6:6:5:2:1混合均匀，调节初始含水率为66％，充分混合后置于堆肥池中好氧堆肥，采用鼓风机机械强制通风，每天鼓气30min，维持堆体含氧量在18％以上。每日进行温度监测，高温阶段堆体维持在40-50℃，辅以适当的人工翻堆。后熟阶段堆体在自然通风的条件下降至室温，得到腐熟的制革污泥有机肥。
通过堆肥过程中温度、有机质、种子发芽率等指标对所得堆肥产品的腐熟度和无害化程度进行多方面评价。参照《粪便无害化卫生标准(GB7959-2012)》中相关规定，对粪便进行高温好氧堆肥时，人工翻堆处理需保证堆体温度在50℃以上维持至少10d即可判定为无害化，对于本例中进行预堆肥处理时堆体温度已在50℃以上保持15d(图1)，可认为达到了无害化要求。此处理过程中有机质含量的下降在16d后趋于稳定，腐熟速率高，降解率为22％。
将堆肥处理后的制革污泥有机肥与原污泥中Cr6+浓度对比发现(图2)，此添加量的堆肥处理使得Cr6+浓度减少了59％，毒性大大降低。进而对得到的制革污泥有机肥进行种子发芽率评价(图3)，经过堆肥处理后小白菜种子的发芽率由74％提升至84％，种子发芽指数由0.75增加到1.14，提高了52％，生物毒性大大降低。
【实施例2】
将制革污泥与鸡粪以体积比3:1混合，初始含水率为65％，覆盖塑料薄膜进行条垛式预堆肥。堆体在初始阶段迅速升温至50℃以上，并持续维持15d，每日进行人工翻堆以通风，高温堆肥20d后得到破碎后的直径约3-4cm的预堆肥污泥。以占堆肥物料整体50％的预堆肥污泥为原料，辅以添加剂秸秆、鸡粪、粉煤灰和膨润土，各物料按体积比10:5:1:3:1混合均匀，调节初始含水率为63％，充分混合后置于堆肥池中好氧堆肥，采用机械强制通风，每天鼓气30min，维持堆体含氧量在18％以上。每日进行温度监测，高温阶段堆体维持在40-50℃，辅以适当的人工翻堆。后熟阶段堆体在自然通风的条件下降至室温，得到腐熟的制革污泥有机肥。
通过堆肥过程中温度、有机质、种子发芽率等指标对所得堆肥产品的腐熟度和无害化程度进行多方面评价。参照《粪便无害化卫生标准(GB7959-2012)》中相关规定，对粪便进行高温好氧堆肥时，人工翻堆处理需保证堆体温度在50℃以上维持至少10d即可判定为无害化，对于本例中进行预堆肥处理时堆体温度已在50℃以上保持15d(图1)，可认为达到了无害化要求。此处理过程中有机质含量下降在16d后即趋于稳定，腐熟速率高，降解率为19％。
将堆肥处理后的制革污泥有机肥与原污泥中Cr6+浓度对比发现(图2)，此添加量的堆肥处理使得Cr6+浓度减少了52％，毒性大大降低。进而对得到的制革污泥有机肥进行种子发芽率评价(图3)，经过堆肥处理后小白菜种子的发芽率由80％提升至85％，种子发芽指数由0.69增加到1.91，提高了177％，生物可利用性大大提高。
【实施例3】
将制革污泥与鸡粪以体积比3:1混合，初始含水率为65％，覆盖塑料薄膜进行条垛式预堆肥。堆体在初始阶段迅速升温至50℃以上，并持续维持15d，每日进行人工翻堆以通风，高温堆肥20d后得到破碎后的直径约3-4cm的预堆肥污泥。以占堆肥物料整体70％的预堆肥污泥为原料，辅以添加剂秸秆、鸡粪、粉煤灰和膨润土，各物料按体积比14:3:1:0:2混合均匀，调节初始含水率为65％，充分混合后置于堆肥池中好氧堆肥，采用机械强制通风，每天鼓气30min，维持堆体含氧量在18％以上。每日进行温度监测，高温阶段堆体维持在40-50℃，辅以适当的人工翻堆。后熟阶段堆体在自然通风的条件下降至室温，得到腐熟的制革污泥有机肥。
通过堆肥过程中温度、有机质、种子发芽率等指标对所得堆肥产品的腐熟度和无害化程度进行多方面评价。参照《粪便无害化卫生标准(GB7959-2012)》中相关规定，对粪便进行高温好氧堆肥时，人工翻堆处理需保证堆体温度在50℃以上维持至少10d即可判定为无害化，对于本例中进行预堆肥处理时堆体温度已在50℃以上保持15d(图1)，可认为达到了无害化要求。此处理过程中有机质含量在16d后即趋于稳定，腐熟速率高，降解率为14％。
将堆肥处理后的制革污泥有机肥与原污泥中Cr6+浓度对比发现(图2)，此添加量的堆肥处理使得Cr6+浓度减少了50％，重金属的环境毒性风险削减。进而对得到的制革污泥有机肥进行种子发芽率评价(图3)，经过堆肥处理后小白菜种子的发芽率由78％提升至80％，种子发芽指数由0.74增加到1.33，提高了80％，能够达到生物利用的目的。

Claims (6)

1.一种消减制革污泥毒性的处理方法，其特征在于：以制革污泥为原料，首先进行填充物料的优化筛选，主要选出粉煤灰和膨润土作为固定重金属的钝化剂；然后进行两次堆肥处理，其中第一次为简单的预堆肥，通过高温对制革污泥进行破碎预处理，第二次将破碎后的制革污泥与筛选的物料混合进行精堆肥操作，逐步消减制革污泥毒性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：首先进行堆肥物料的筛选，得到物料包括有机物料——秸秆、鸡粪，起到调节碳氮比的作用；无机物料——粉煤灰和膨润土，起到固定重金属的作用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：预堆肥采用制革污泥与鸡粪混合进行条垛式堆肥的方法，在50-70℃的高温条件下进行破碎，即高温破碎的预处理操作。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)以制革污泥为原料，向其中添加鸡粪，制革污泥与鸡粪体积比为(2-4)：1；
(2)将上述物料进行翻堆混匀，加水至其含水率为60-65％，进行条垛式堆肥，上下均覆盖塑料布；
(3)每日对上述堆体的温度进行监测，温度达到55℃以上时每日进行人工翻堆，通风处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：精堆肥是将预堆肥得到的制革污泥、秸秆、鸡粪、粉煤灰、膨润土混合，经机械强制通风堆肥而成。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)上述预堆肥处理所得制革污泥的添加量(体积占比)为30-70％；
(2)添加5-40％的秸秆作为外加碳源；
(3)钝化剂粉煤灰、膨润土与制革污泥添加体积比分别为0-1:7和0-1:12；
(4)将上述各物料按相应配比添加，加水至含水率为60-65％，混合均匀后置于堆肥池中，进行堆肥；
(5)堆体自然升温，温度过高时每日进行机械通风20-30min并辅以人工翻堆；
(6)堆体温度下降后，在自然通风条件下进行后熟，降至室温即视为堆肥完成。
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