CN113830981A - 一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法，其特征在于包括下列步骤：1）将污水处理厂脱水污泥干燥后、粉碎、过筛，得过40‑100目筛的污泥粉；2）按污泥粉:活化剂溶液=1:1‑6的质量比，将污泥粉与活化剂溶液混合，室温下活化12‑24h；3）送入活化炉中，控制升温速率为10‑20℃/min，活化温度为350‑550℃，活化时间为45min‑2h；4）加水混合成泥浆，调整泥浆pH值至6‑7，静置泥浆2‑6h，有效分离污泥中的重金属，回收、利用污泥及其中的可用物，工艺简单、操作方便、原料来源广泛、污泥处理成本低，真正实现污泥的减量化、无害化处理及资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理厂脱水污泥处理技术领域，具体涉及一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法。
背景技术
随着我国社会及经济持续快速稳定地发展，我国城镇污水处理规模日益提升，污泥的产量也呈现出了与日俱增的趋势，这给污泥的处置带来巨大压力。由于污泥富集了污水中的氮、磷等营养物质以及有机物、病毒微生物、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质，若不进行有效处理，随意堆放，将严重危害环境。现有的污泥处置大多利用土地进行填埋,由于占地面积大、且存在重金属浸出风险等问题，极易对土壤和地下水造成二次污染。
活性炭由于具有巨大的比表面积、发达孔道结构及优良的吸附性能，被广泛用来处理污水中的各种重金属离子,然活性炭的制备原料如木材、煤等价格较为昂贵，且是天然资源，不可能大量使用活性炭来处理，其次活性炭的再生极为有限，即使勉强再生后，其吸附性能也会大大降低，使运行成本居高不下，难以在污水处理厂推广使用。
污泥的处置一直是个难题，污泥含水率高、易腐化、重金属含量高，但同时污泥中还含有大量有机物及氮、磷、钾盐等营养物质,被认为是放错地方的资源。因此，有必要研发新的污泥处理方法。
发明内容
本发明正是为解决上述现有技术存在的不足，提供一种以污水处理厂的脱水污泥为原料，在高温且有活化剂的催化作用下，将污水处理厂的脱水污泥转化成污泥活性炭的同时，对污泥自身含有的重金属进行吸附，收集吸附有重金属的污泥活性炭后，即实现将重金属从污泥中分离出来的目的，同时在高温活化下，去除污泥中的细菌、致病菌、寄生虫卵等有害物，使污泥及其中的可用物质另作它用，实现污泥的减量化、无害化处理及资源化利用。
本发明通过下列技术方案实现：一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法，其特征在于包括下列步骤：
1)将污水处理厂脱水污泥送入烤炉中，于90-110℃下干燥1-2h，或者经太阳晒干，之后将干燥的污泥粉碎、磨细，过筛，得到过40-100目筛的污泥粉；
2)按污泥粉:活化剂溶液＝1:1-6的质量比，将步骤1)的污泥粉与活化剂溶液进行充分混合后，于室温下活化12-24h，得混合污泥；
所述活化剂为氯化锌溶液、氢氧化钾溶液中的一种或二种，且二种的比例是任意的，活化剂的质量浓度为10-40％；
3)将步骤2)的混合污泥送入活化炉中，升温活化，控制升温速率为10-20℃/min，活化温度为350-550℃，活化时间为45min-2h，使污泥中的碳物质转化成污泥活性碳，通过该污泥活性炭同步吸附污泥中的重金属，同时对污泥中的病毒、微生物、寄生虫卵进行高温处理，氮、磷、钾盐等营养物质保留在污泥中，冷却至室温，得到活化污泥；
4)按活化污泥:水＝1:3-5的质量比，在步骤3)的活化污泥中加水混合成泥浆，调整泥浆pH值至6-7，静置泥浆2-6h，使吸附有重金属的污泥活性碳上浮，使沉淀污泥与吸附有重金属的污泥活性碳分离；
5)收集步骤4)分离出来的吸附有重金属的污泥活性碳另行处理；
6)步骤4)的沉淀污泥经常规干燥后，作为改良土壤剂回填到农田或农用耕地。
本发明所述活化剂在温度不断上升的过程中，会促使污泥中碳物质中的纤维成分润涨、胶溶、溶解，从而在碳物质中形成孔隙；同时使污泥含碳有机质中的氢、氧原子分离出来，使更多的碳物质保留在污泥中，提高了污泥活性炭的得率。此外，活化剂在高温下能与碳物质相互结合，形成新生键，这些新生键起到骨架作用，为污泥中的碳提供骨架，让碳物质沉积在骨架上，形成多微孔污泥活性炭，让其具有较强的吸附能力，以便对污泥中的重金属进行吸附，从而达到将重金属从污泥中分离出来的目的。
本发明与现有技术相比具有以下的优势和效果：采用上述方案，即可在污泥中生成廉价的具有丰富孔隙结构和良好的吸附特性的污泥活性炭的同时，吸附污泥自身的重金属，有效分离污泥中的重金属，同时回收、利用污泥及其中的可用物，其工艺简单、操作方便、原料来源广泛、污泥处理成本低，真正实现污泥的减量化、无害化处理及资源化利用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法，具体包括以下步骤：
1)将污水处理厂脱水污泥经太阳晒干，之后将晒干后的污泥粉碎、磨细，过筛，得粒径过100目筛的污泥粉；
2)按污泥粉:活化剂溶液＝1:3的质量比，将步骤1)的污泥粉与活化剂溶液进行充分混合后，于室温下活化24h，得混合污泥；
所述活化剂为质量浓度为40％的氯化锌溶液及氢氧化钾溶液，且氯化锌:氢氧化钾的质量比为1:2；
3)将步骤2)的混合污泥送入活化炉中，升温活化，控制升温速率为10℃/min，活化温度为500℃，活化时间1h，使污泥中的碳物质转化成污泥活性碳，使污泥中的重金属被污泥活性碳吸附，同时对污泥中的病毒微生物、寄生虫卵进行高温处理，氮、磷、钾盐等营养物质保留在污泥中，冷却至室温，得到活化污泥；
4)按活化污泥:水＝1:3的质量比，在步骤3)的活化污泥中加水、混合成泥浆，调整泥浆pH值至7，静置泥浆2h，使吸附有重金属的污泥活性碳上浮，使沉淀污泥与吸附有重金属的污泥活性碳分离；
5)收集步骤4)分离出来的吸附有重金属的污泥活性碳另行处理；
6)步骤4)的沉淀污泥经常规干燥后，作为改良土壤剂回到农田或农用耕地。
本实施例的污泥活性碳吸附2750.6mg/kg的重金属，其吸附率为69.4％，得到的活化污泥中的重金属含量为224.9mg/kg，远低于A级污泥的总重金属量2306mg/kg。
实施例2
一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法，具体包括以下步骤：
1)将污水处理厂脱水污泥送入烤炉中，于90℃下干燥2h，之后将干燥的污泥粉碎、磨细，过筛，得粒径过80目筛的污泥粉；
2)按污泥粉:活化剂溶液＝1:2的质量比，将步骤1)的污泥粉与活化剂进行充分混合后，于室温下活化20h，得混合污泥；
所述活化剂为质量浓度为30％氯化锌溶液及氢氧化钾溶液，氯化锌:氢氧化钾的质量比为1:1；
3)将步骤2)的混合污泥送入活化炉中，升温活化，控制升温速率为15℃/min，活化温度为550℃，活化时间为45min，使污泥中的碳物质转化成污泥活性碳，使污泥中的重金属被污泥活性碳吸附，同时对污泥中的病毒微生物、寄生虫卵进行高温处理，氮、磷、钾盐等营养物质保留在污泥中，冷却至室温，得到活化污泥；
4)按活化污泥:水＝1:4的质量比，在步骤3)的活化污泥中加水、混合成泥浆，调整泥浆pH值至6，静置泥浆3h，使吸附有重金属的污泥活性碳上浮，使沉淀污泥与吸附有重金属的污泥活性碳分离；
5)收集步骤4)分离出来的吸附有重金属的污泥活性碳另行处理；
6)步骤4)的沉淀污泥经常规干燥后，作为改良土壤剂回到农田或农用耕地。
本实施例的污泥活性碳吸附2228.35mg/kg的重金属，其吸附率为56.25％，得到的活化污泥中的重金属含量为1735.95mg/kg，远低于A级污泥的总重金属量2306mg/kg。
实施例3
一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法，具体包括以下步骤：
1)将污水处理厂脱水污泥送入烤炉中，于110℃下干燥1h，之后将干燥的污泥粉碎、磨细，过筛，得粒径过60目筛的污泥粉；
2)按污泥粉:活化剂溶液＝1:4的体积比，将步骤1)的污泥粉与活化剂进行充分混合后，于室温下活化16h，得混合污泥；
所述活化剂为质量浓度为20％氢氧化钾溶液；
3)将步骤2)的混合污泥送入活化炉中，升温活化，控制升温速率为20℃/min，活化温度为400℃，活化时间为1.5h，使污泥中的碳物质转化成污泥活性碳，使污泥中的重金属被污泥活性碳吸附，同时对污泥中的病毒微生物、寄生虫卵进行高温处理，氮、磷、钾盐等营养物质保留在污泥中，冷却至室温，得到活化污泥；
4)按活化污泥:水＝1:5的质量比，在步骤3)的活化污泥中加水、混合成泥浆，调整泥浆pH值至7，静置泥浆4h，使吸附有重金属的污泥活性碳上浮，使沉淀污泥与吸附有重金属的污泥活性碳分离；
5)收集步骤4)分离出来的吸附有重金属的污泥活性碳，另行处理；
6)步骤4)的沉淀污泥经常规干燥后，作为改良土壤剂回到农田或农用耕地。
本实施例的污泥活性碳吸附1367mg/kg的重金属，其吸附率为34.51％，得到的活化污泥中的重金属含量为2594.6mg/kg，高于A级污泥的总重金属量2306mg/kg，但低于B能污泥的总重金属量5530mg/kg。
实施例4
一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法，具体包括以下步骤：
1)将污水处理厂脱水污泥送入烤炉中，于90℃下干燥2h，之后将干燥的污泥粉碎、磨细，过筛，得粒径过40目筛的污泥粉；
2)按污泥粉:活化剂溶液＝1:5的体积比，将步骤1)的污泥粉与活化剂进行充分混合后，于室温下活化12h，得混合污泥；
所述活化剂为质量浓度为10％氯化锌溶液；
3)将步骤2)的混合污泥送入活化炉中，升温活化，控制升温速率为10℃/min，活化温度为350℃，活化时间为2h，使污泥中的碳物质转化成污泥活性碳，使污泥中的重金属被污泥活性碳吸附，同时对污泥中的病毒微生物、寄生虫卵进行高温处理，氮、磷、钾盐等营养物质保留在污泥中，冷却至室温，得到活化污泥；
4)按活化污泥:水＝1:5的质量比，在步骤3)的活化污泥中加水、混合成泥浆，调整泥浆pH值至7，静置泥浆6h，使吸附有重金属的污泥活性碳上浮，使沉淀污泥与吸附有重金属的污泥活性碳分离；
5)收集步骤4)分离出来的吸附有重金属的污泥活性碳，另行处理；
6)步骤4)的沉淀污泥经常规干燥后，作为改良土壤剂回到农田或农用耕地。
本实施例的污泥活性碳吸附928.28mg/kg的重金属，其吸附率为23.43％，得到的活化污泥中的重金属含量为3033.32mg/kg，高于A级污泥的总重金属量2306mg/kg、但低于B能污泥的总重金属量5530mg/kg。
实验例1
污泥活性炭对重金属的吸附作用
本实验例通过测定实施例1、实施例2、实施例3、实施例4污泥中的原始重金属含量，以及经活化碳化后得到的活化污泥和吸附在污泥活性炭中的重金属含量，来探讨污泥活性炭对重金属的吸附作用。
分别称取实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中的污泥各0.2g、以及经活化碳化后得到的活化污泥各0.2g、和污泥活性炭各0.2g，分别放入十二个消解罐中，分别用少量水润湿后，分别在装污泥的消解罐中加入3ml盐酸、分别在装活化污泥的消解罐中加入6ml硝酸、分别在装污泥活性炭的消解罐中加入2ml氢氟酸，使样品和消解液充分混匀后，将十二消解罐放入微波消解装置的炉腔中进行微波消解，消解结束并冷却后，分别将十二个消解罐中的溶液移至聚四氣乙烯増垠中，用少许实验用水洗涤消解罐和盖子后一并倒入坩埚，将坩埚置于温控设备上进行赶酸，待液体成粘稠状时，取下稍冷，取少量硝酸冲洗坩埚内壁，利用余温溶解附着在坩埚壁上的残渣，之后转入25ml的容量瓶中，定容至刻度，混匀，静置60min，取上清液，用火焰原子吸收分光光度计和原子荧光光度计进行重金属含量的测定，其测定结果如下：
表1：污泥中的重金属含量及标准限值(mg/kg)
从表1可以看出，对于A级污泥控制指标，该污泥存在重金属超标的情况，其中，铜超标量为82mg/kg、锌超标量为1790mg/kg、镉超标量为4.69mg/kg、汞超标量为1.93mg/kg。对于B级污泥控制指标，该污泥存在锌含量超标的情况，其中，锌超标量为290mg/kg。
表2：允许使用污泥产物的农用地类型和规定
| 污泥产物级别 | 允许使用的农用地类型 |
| A级 | 耕地、园地、牧草地 |
| B级 | 园地、牧草地、不种植食用农作物的耕地 |
表3：污泥中的活性炭对重金属的吸附作用
从以上表格可以看出实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中的污泥活性炭对重金属的吸附率分别为69.4％、56.25％、34.51％、23.43％，实施例1、实施例2、实施例3中重金属超标的污泥在全部或部分转化为活性炭后对自身重金属有较好的吸附作用，能够有效的对污泥自身进行降重金属处理，使其达到耕地、园地、牧草地的农用要求，实施例4中的重金属超标的污泥在部分转化为活性炭后对自身重金属进行吸附，使进行降重金属处理后的污泥达到园地、牧草地、不种植食用农作物的耕地的农用要求。
实验例2
高温活化对污泥中的细菌及蛔虫卵的灭活效果
本实验例通过检测实施例1、实施例2、实施例3、实施例4污泥、及经高温活化碳化后得到的活化污泥中的细菌总数及蛔虫卵总数，来探讨高温活化对污泥中的细菌及蛔虫卵的灭活效果。
一)污泥中细菌总数的测定
分别称取实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中的污泥及经高温活化碳化后得到的活化污泥样品各1g，分别放于装有9mL灭菌生理盐水(0.8％)的八个试管内，充分摇匀，制成1∶10均匀稀释液。分别将试管内10mL1∶10菌液倒入装有90mL生理盐水的三角瓶中，摇匀，制成1∶100均匀菌液。用10mL灭菌吸管吸取10mL1∶100的稀释液，注入装有90mL生理盐水的三角瓶，摇匀，制成1∶1000均匀菌液。另取一支10mL吸管，按照上述操作步骤，依次制10倍稀释菌液，如此每递增稀释一次，即换用一支10mL灭菌吸管，选择1×10-1、1×10-2和1×10-3三个稀释倍数稀释各污泥样品。在无菌条件下，将1mL稀释后污泥菌液接种于营养琼脂培养基上，并涂抹均匀。每个样品的每个稀释倍数应做两个平行以对照培养结果。每次实验时，将1mL无菌水接种于营养琼脂培养基做空白对照。待营养琼脂培养基将菌液吸收后，翻转平皿，置于37±1℃恒温培养箱内培养24±1h，取出计数，其测定结果如下：
表4：污泥及经高温活化碳化后得到的活化污泥中的细菌总数
二)污泥中蛔虫卵数的测定(漂浮法)
分离:分别称取5g实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中的污泥及经高温活化碳化后得到的活化污泥样品，分别放于50mL的四个塑料离心管中，注入5％氢氧化钠溶液25-30ml，另加玻璃珠约10粒，用适当大小的橡皮塞了紧塞管口，置电动振荡机上，振荡10-15min,每分钟200-300次，静置15-30min后，再行振荡，如此重复3-4次，使污泥样品为碱性溶液所浸透，加上玻璃珠的掩击和摩擦，则混合液中的蛔虫卵不再被粘着在一起。
漂浮:从振荡机上取下离心管，褐去橡皮塞子，用滴管吸取清水，将附着在皮塞上和管口内壁的泥状物，冲入管中，以免一小部分虫卵的漏检。而后再在离心机上离心3-5min,每分钟2000-2500转；倒去多余的氢氧化钠溶液，水洗一次，即加清水将沉淀物搅浑后，离心，倒去上面的脏水；随后加入少量饱和硝酸钠溶液(比重1.38-1.40)，用玻璃棒搅成糊状后，徐徐添加饱和硝酸钠溶液，随加随搅，直加到离心管口约1cm为止，此时将附在玻棒上的棍合液也用一两滴饱和硝酸钠溶液，冲入管中，离心3-5min，每分钟200-250转，由于蛔虫卵的比重小于饱和硝酸钠溶液的比重，因此经离心后，管中的蛔虫卵，就会漂浮在硝酸钠溶液的表面。
移改液膜:用直径略小1cm的金属丝圈(状如细菌学上所用的接种环)不断将表层液膜移于盛有半杯清水的小烧杯中，约30次后，再次搅拌和离心，适当增加一些饱和硝酸钠溶液，如此反复操作3-4次，直到液膜涂片未查见虫卵为止。
抽滤:将烧杯中含卵混悬液，通过高尔特曼氏漏斗，抽滤于直径35mm，无裂纹和孔眼的微孔火棉胶滤膜上(孔径0.65一0.80um),混合悬液中的蛔虫卵，全部阻留在微孔滤膜上。
镜检:抽滤完毕，立即用眼科弯头小镊子，将滤膜从漏斗的滤台上小心取下，平铺于4x7.5cm的大型载物玻璃片上，滴加两三滴50％甘油溶液，趁湿在低倍显微镜下观察和计数，其测定结果如下：
表5：污泥及经高温活化碳化后得到的活化污泥中的蛔虫卵数
从表4、表5可以看出高温活化对污泥中的细菌及蛔虫卵具有较好的灭活效果，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4污泥中的细菌及蛔虫卵在高温活化后全部被灭活。
Claims (1)
1.一种对污水处理厂脱水污泥进行处理的方法，其特征在于包括下列步骤：
1）将污水处理厂脱水污泥送入烤炉中，于90-110℃下干燥1-2h，或者经太阳晒干，之后将干燥的污泥粉碎、磨细，过筛，得到过40-100目筛的污泥粉；
2）按污泥粉:活化剂溶液=1:1-6的质量比，将步骤1）的污泥粉与活化剂溶液进行充分混合后，于室温下活化12-24h，得混合污泥；
所述活化剂为氯化锌溶液、氢氧化钾溶液中的一种或二种，且二种的比例是任意的，活化剂的质量浓度为10-40%；
3）将步骤2）的混合污泥送入活化炉中，升温活化，控制升温速率为10-20℃/min，活化温度为350-550℃，活化时间为45min-2h，
使污泥中的碳物质转化成污泥活性碳，通过该污泥活性炭同步吸附污泥中的重金属，同时对污泥中的病毒、微生物、寄生虫卵进行高温处理，氮、磷、钾盐等营养物质保留在污泥中，冷却至室温，得到活化污泥；
4）按活化污泥:水=1:3-5的质量比，在步骤3）的活化污泥中加水混合成泥浆，调整泥浆pH值至6-7，静置泥浆2-6h，使吸附有重金属的污泥活性碳上浮，使沉淀污泥与吸附有重金属的污泥活性碳分离；
5）收集步骤4）分离出来的吸附有重金属的污泥活性碳另行处理；
6）步骤4）的沉淀污泥经常规干燥后，作为改良土壤剂回填到农田或农用耕地。
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Citations (3)
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| US6030922A (en) * | 1998-07-10 | 2000-02-29 | Illinois Institute Of Technology | Synthesizing carbon from sludge |
| CN102530941A (zh) * | 2011-12-16 | 2012-07-04 | 北京工业大学 | 污泥基活性炭及其制备方法 |
| CN105399180A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-03-16 | 杭州电子科技大学 | 一种回收土壤淋洗液的表面活性剂的方法 |
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