CN113800741A - 一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于污泥处理技术领域，具体为一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，包括对污泥中的重金属稳定、去除，对污泥的低温与高温的干化等多个步骤，本发明通过钝化剂能够对污泥中的重金属进行稳定，使得污泥中的重金属转换成氢氧化物等沉淀，达到钝化重金属并杀死病原菌的效果，同时通过天然沸石能够吸附污泥中的沉淀物，从而完成对污泥中重金属的去除，具有很好的去除效果，通过高温与低温相结合对污泥进行干化的方法，能够使污泥中的含水率低于30％，干化效果更好，先进行低温干化在进行高温干化能够避免了高温干化时造成污泥中有害物质的挥发，高温干化时避免与污泥直接接触干化，减少了废汽的排放量，更加环保。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法。
背景技术
污泥干化又称污泥脱水，是指通过渗滤或蒸发等作用，从污泥中去除大部分含水量的过程，一般指采用污泥干化场(床)等自蒸发设施。污泥浓缩后，用物理方法进一步降低污泥的含水率，便于污泥的运送、堆积、利用或作进一步处理，工业污泥中含有大量重金属，如来电镀污泥、印染污泥和酸碱中和污泥等，属于危险废弃物，在对含有重金属的工业污泥进行干化时，干化时间较长，同时高温干化时会产生有毒气体，污染环境，因此研究对污泥干化环保的处理方法是极为重要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，以解决上述背景技术中提出的干化时间较长，同时高温干化时会产生有毒气体，污染环境的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，包括以下步骤：
步骤1：将天然沸石放入烘箱中，并在100℃-110℃的温度下烘干2h取出备用，将天然沸石放入搅拌器中，并向搅拌器内添加95％-98％的硫酸进行搅拌，搅拌速度为30-35r/min，搅拌完成后进行反应30-50min后对其进行过滤，并使用蒸馏水对天然沸石表面进行洗涤，再次放入烘箱中，在105℃的温度下烘干3h后取出，对其进行粉碎后得到天然沸石粉；
步骤2：对含重金属的污泥放入脱水机中进行脱水处理，并向脱水完成后的重金属污泥中加入钝化剂与步骤1中的天然沸石粉，并进行搅拌反应40-60min后，将污泥中的沉淀物分离出；
步骤3：将步骤2中分离出沉淀物后的污泥放入污泥干化机中，污泥干化机中的低温热泵工作对污泥进行低温干化，污泥干化机中的温度为80℃-90℃，干化时长为4-6h，干化完成后的污泥含水率小于40％；
步骤4：向步骤3中干化完成后的污泥中加入高温复合菌，并将污泥与高温复合菌放入干化罐中，向干化罐中的热交换器中加入热媒介，通过导热的方式对污泥进行高温干化，污泥在热交换器与高温复合菌的双重干化下反应10-15天，干化后的污泥含水率小于30％。
优选的，所述步骤2中的钝化剂包括生石灰、粉煤灰和黏土。
优选的，所述步骤4中的高温复合菌包括嗜热脂肪芽孢杆菌、木霉菌与枯草芽孢杆菌，其质量比为10∶4∶8。
优选的，所述步骤4中热交换器中的热媒介包括高温烟气、蒸汽、导热油，所述热媒介在热交换器内封闭的回路中循环，与污泥无直接接触。
优选的，所述步骤3与步骤4中污泥干化过程中产生的废汽，被抽吸至凝汽器中，经凝汽器降温除湿后冷凝成废液，废液水泵抽吸加压后送入污水处理系统中，不凝性气体经送风机送入锅炉中，在900℃的高温下进行焚烧分解。
优选的，所述步骤4中干化罐在进行干化时的温度为700-800℃。
优选的，所述步骤2中对含重金属污泥脱水处理包括以下步骤：
步骤A：对含重金属污泥进行脱水，使得重金属污泥中的含水率小于60％；
步骤B：对步骤A中的污泥进行破碎处理，破碎处理完成后絮凝30-50min。
优选的，所述步骤1中第一次对天然沸石的烘干温度为105℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过钝化剂能够对污泥中的重金属进行稳定，使得污泥中的重金属转换成氢氧化物等沉淀，达到钝化重金属并杀死病原菌的效果，同时通过天然沸石能够吸附污泥中的沉淀物，从而完成对污泥中重金属的去除，具有很好的去除效果，成本较低。
2)本发明通过高温与低温相结合对污泥进行干化的方法，能够使污泥中的含水率低于30％，干化效果更好，同时先进行低温干化在进行高温干化能够避免了高温干化时造成污泥中有害物质的挥发，同时高温干化时避免与污泥直接接触干化，减少了废汽的排放量，更加环保。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种技术方案：
实施例1：
一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，包括以下步骤：
步骤1：将天然沸石放入烘箱中，并在100℃的温度下烘干2h取出备用，将天然沸石放入搅拌器中，并向搅拌器内添加98％的硫酸进行搅拌，搅拌速度为30r/min，搅拌完成后进行反应30min后对其进行过滤，并使用蒸馏水对天然沸石表面进行洗涤，再次放入烘箱中，在105℃的温度下烘干3h后取出，对其进行粉碎后得到天然沸石粉；
步骤2：对含重金属的污泥放入脱水机中进行脱水处理，并向脱水完成后的重金属污泥中加入钝化剂与步骤1中的天然沸石粉，并进行搅拌反应40min后，将污泥中的沉淀物分离出；
步骤3：将步骤2中分离出沉淀物后的污泥放入污泥干化机中，污泥干化机中的低温热泵工作对污泥进行低温干化，污泥干化机中的温度为80℃，干化时长为4h，干化完成后的污泥含水率小于40％；
步骤4：向步骤3中干化完成后的污泥中加入高温复合菌，并将污泥与高温复合菌放入干化罐中，向干化罐中的热交换器中加入热媒介，通过导热的方式对污泥进行高温干化，温度为700℃，污泥在热交换器与高温复合菌的双重干化下反应10天，干化后的污泥含水率小于30％。
所述步骤2中的钝化剂包括生石灰、粉煤灰和黏土，所述步骤4中的高温复合菌包括嗜热脂肪芽孢杆菌、木霉菌与枯草芽孢杆菌，其质量比为10∶4∶8。
所述步骤4中热交换器中的热媒介包括高温烟气、蒸汽、导热油，所述热媒介在热交换器内封闭的回路中循环，与污泥无直接接触。
所述步骤3与步骤4中污泥干化过程中产生的废汽，被抽吸至凝汽器中，经凝汽器降温除湿后冷凝成废液，废液水泵抽吸加压后送入污水处理系统中，不凝性气体经送风机送入锅炉中，在900℃的高温下进行焚烧分解。
所述步骤2中对含重金属污泥脱水处理包括以下步骤：
步骤A：对含重金属污泥进行脱水，使得重金属污泥中的含水率小于60％；
步骤B：对步骤A中的污泥进行破碎处理，破碎处理完成后絮凝30-50min。
实施例2：
一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，包括以下步骤：
步骤1：将天然沸石放入烘箱中，并在105℃的温度下烘干2h取出备用，将天然沸石放入搅拌器中，并向搅拌器内添加98％的硫酸进行搅拌，搅拌速度为32r/min，搅拌完成后进行反应40min后对其进行过滤，并使用蒸馏水对天然沸石表面进行洗涤，再次放入烘箱中，在105℃的温度下烘干3h后取出，对其进行粉碎后得到天然沸石粉；
步骤2：对含重金属的污泥放入脱水机中进行脱水处理，并向脱水完成后的重金属污泥中加入钝化剂与步骤1中的天然沸石粉，并进行搅拌反应50min后，将污泥中的沉淀物分离出；
步骤3：将步骤2中分离出沉淀物后的污泥放入污泥干化机中，污泥干化机中的低温热泵工作对污泥进行低温干化，污泥干化机中的温度为85℃，干化时长为5h，干化完成后的污泥含水率小于40％；
步骤4：向步骤3中干化完成后的污泥中加入高温复合菌，并将污泥与高温复合菌放入干化罐中，向干化罐中的热交换器中加入热媒介，通过导热的方式对污泥进行高温干化，温度为750℃，污泥在热交换器与高温复合菌的双重干化下反应15天，干化后的污泥含水率小于30％。
所述步骤2中的钝化剂包括生石灰、粉煤灰和黏土，所述步骤4中的高温复合菌包括嗜热脂肪芽孢杆菌、木霉菌与枯草芽孢杆菌，其质量比为10∶4∶8。
所述步骤4中热交换器中的热媒介包括高温烟气、蒸汽、导热油，所述热媒介在热交换器内封闭的回路中循环，与污泥无直接接触。
所述步骤3与步骤4中污泥干化过程中产生的废汽，被抽吸至凝汽器中，经凝汽器降温除湿后冷凝成废液，废液水泵抽吸加压后送入污水处理系统中，不凝性气体经送风机送入锅炉中，在900℃的高温下进行焚烧分解。
所述步骤2中对含重金属污泥脱水处理包括以下步骤：
步骤A：对含重金属污泥进行脱水，使得重金属污泥中的含水率小于60％；
步骤B：对步骤A中的污泥进行破碎处理，破碎处理完成后絮凝30-50min。
实施例3：
一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，包括以下步骤：
步骤1：将天然沸石放入烘箱中，并在110℃的温度下烘干2h取出备用，将天然沸石放入搅拌器中，并向搅拌器内添加95％-98％的硫酸进行搅拌，搅拌速度为35r/min，搅拌完成后进行反应50min后对其进行过滤，并使用蒸馏水对天然沸石表面进行洗涤，再次放入烘箱中，在105℃的温度下烘干3h后取出，对其进行粉碎后得到天然沸石粉；
步骤2：对含重金属的污泥放入脱水机中进行脱水处理，并向脱水完成后的重金属污泥中加入钝化剂与步骤1中的天然沸石粉，并进行搅拌反应60min后，将污泥中的沉淀物分离出；
步骤3：将步骤2中分离出沉淀物后的污泥放入污泥干化机中，污泥干化机中的低温热泵工作对污泥进行低温干化，污泥干化机中的温度为90℃，干化时长为6h，干化完成后的污泥含水率小于40％；
步骤4：向步骤3中干化完成后的污泥中加入高温复合菌，并将污泥与高温复合菌放入干化罐中，向干化罐中的热交换器中加入热媒介，通过导热的方式对污泥进行高温干化，温度为800℃，污泥在热交换器与高温复合菌的双重干化下反应15天，干化后的污泥含水率小于30％。
所述步骤2中的钝化剂包括生石灰、粉煤灰和黏土，所述步骤4中的高温复合菌包括嗜热脂肪芽孢杆菌、木霉菌与枯草芽孢杆菌，其质量比为10∶4∶8。
所述步骤4中热交换器中的热媒介包括高温烟气、蒸汽、导热油，所述热媒介在热交换器内封闭的回路中循环，与污泥无直接接触。
所述步骤3与步骤4中污泥干化过程中产生的废汽，被抽吸至凝汽器中，经凝汽器降温除湿后冷凝成废液，废液水泵抽吸加压后送入污水处理系统中，不凝性气体经送风机送入锅炉中，在900℃的高温下进行焚烧分解。
所述步骤2中对含重金属污泥脱水处理包括以下步骤：
步骤A：对含重金属污泥进行脱水，使得重金属污泥中的含水率小于60％；
步骤B：对步骤A中的污泥进行破碎处理，破碎处理完成后絮凝30-50min。
| 处理前(A) | 实施例一(A) | 实施例二(A) | 实施例三(A) | |
| 总汞(mg/L) | 0.02-0.03 | 0.005-0.01 | 0.005-0.01 | 0.005-0.01 |
| 总镉(mg/L) | 0.4-0.5 | 0.05-0.1 | 0.05-0.1 | 0.05-0.1 |
| 总铬(mg/L) | 2.1-3.2 | 0.5-1.5 | 0.5-1.5 | 0.5-1.5 |
| 六价铬(mg/L) | 0.8-1.1 | 0.2-0.5 | 0.2-0.5 | 0.2-0.5 |
| 总砷(mg/L) | 0.8-0.9 | 0.1-0.5 | 0.1-0.5 | 0.1-0.5 |
| 总铅(mg/L) | 1.2-1.6 | 0.2-0.8 | 0.2-0.8 | 0.2-0.8 |
| 总镍(mg/L) | 1.2-1.6 | 0.5-1.0 | 0.5-1.0 | 0.5-1.0 |
| 总铍(Be/L) | 0.007-0.01 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
| 总银(Ag/L) | 0.6-0.7 | 0.4-0.5 | 0.4-0.5 | 0.4-0.5 |
| 总α放射性(Bq/L) | 1.5-1.7 | 0.9-1.0 | 0.9-1.0 | 0.9-1.0 |
| 总β放射性(Bq/L) | 12-14 | 8-10 | 8-10 | 8-10 |
上表为对含有重金属污泥干化处理前与干化处理后污泥中重金属含量数值，由上表可得，本发明去除重金属污泥中的有机污染物、金属元素、放射性物质有明显的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将天然沸石放入烘箱中，并在100℃-110℃的温度下烘干2h取出备用，将天然沸石放入搅拌器中，并向搅拌器内添加95％-98％的硫酸进行搅拌，搅拌速度为30-35r/min，搅拌完成后进行反应30-50min后对其进行过滤，并使用蒸馏水对天然沸石表面进行洗涤，再次放入烘箱中，在105℃的温度下烘干3h后取出，对其进行粉碎后得到天然沸石粉；
步骤2：对含重金属的污泥放入脱水机中进行脱水处理，并向脱水完成后的重金属污泥中加入钝化剂与步骤1中的天然沸石粉，并进行搅拌反应40-60min后，将污泥中的沉淀物分离出；
步骤3：将步骤2中分离出沉淀物后的污泥放入污泥干化机中，污泥干化机中的低温热泵工作对污泥进行低温干化，污泥干化机中的温度为80℃-90℃，干化时长为4-6h，干化完成后的污泥含水率小于40％；
步骤4：向步骤3中干化完成后的污泥中加入高温复合菌，并将污泥与高温复合菌放入干化罐中，向干化罐中的热交换器中加入热媒介，通过导热的方式对污泥进行高温干化，污泥在热交换器与高温复合菌的双重干化下反应10-15天，干化后的污泥含水率小于30％。
2.根据权利要求1所述的一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，其特征在于：所述步骤2中的钝化剂包括生石灰、粉煤灰和黏土。
3.根据权利要求1所述的一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，其特征在于：所述步骤4中的高温复合菌包括嗜热脂肪芽孢杆菌、木霉菌与枯草芽孢杆菌，其质量比为10∶4∶8。
4.根据权利要求1所述的一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，其特征在于：所述步骤4中热交换器中的热媒介包括高温烟气、蒸汽、导热油，所述热媒介在热交换器内封闭的回路中循环，与污泥无直接接触。
5.根据权利要求1所述的一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，其特征在于：所述步骤3与步骤4中污泥干化过程中产生的废汽，被抽吸至凝汽器中，经凝汽器降温除湿后冷凝成废液，废液水泵抽吸加压后送入污水处理系统中，不凝性气体经送风机送入锅炉中，在900℃的高温下进行焚烧分解。
6.根据权利要求1所述的一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，其特征在于：所述步骤4中干化罐在进行干化时的温度为700-800℃。
7.根据权利要求1所述的一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，其特征在于：所述步骤2中对含重金属污泥脱水处理包括以下步骤：
步骤A：对含重金属污泥进行脱水，使得重金属污泥中的含水率小于60％；
步骤B：对步骤A中的污泥进行破碎处理，破碎处理完成后絮凝30-50min。
8.根据权利要求1所述的一种含重金属工业污泥的高温和低温干化处理方法，其特征在于：所述步骤1中第一次对天然沸石的烘干温度为105℃。
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