申请日2016.04.21
公开(公告)日2016.07.20
IPC分类号C02F11/00; C02F11/06; C02F11/12
摘要
一种对于污泥的稀释调理方法，通过氧化作用破坏污泥絮体结构，破坏亲水性有机基团并使之转化为游离态组分，同时过氧化氢的氧化作用还可降低污泥中有机高分子物质分子量，促进高聚物骨架间结合键的断裂，进而造成污泥絮体胶体结构中结合水、毛细水和细胞结合水的释放，有效降低污泥粘度。一种对于非规范处置污泥的处理方法，采用前述的方法进行污泥的稀释调理处理，再加入水泥基混合脱水固化剂充分搅拌，脱水固化后污泥进行稳定化养护，满足卫生填埋要求。本发明还公开所述的水泥基混合脱水固化剂的实验室及工业制备方法。本发明工艺简单、成本低廉，开拓了污泥露天堆场环境修复技术途径，具有较高的经济、社会与环境效益。
权利要求书
1.一种对于污泥的稀释调理方法，其特征在于：通过氧化作用破坏污泥絮体结构，破坏亲水性有机基团并使之转化为游离态组分，同时过氧化氢的氧化作用还可降低污泥中有机高分子物质分子量，促进高聚物骨架间结合键的断裂，进而造成污泥絮体胶体结构中结合水、毛细水和细胞结合水的释放，有效降低污泥粘度。
2.根据权利要求1所述的对于污泥的稀释调理方法，其特征在于：所述氧化作用是利用氧化剂来实现的。
3.根据权利要求2所述的污泥脱水固化方法，其特征在于：所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸盐、高锰酸钾、高铁酸钠中的一种或几种;优选的，包括：质量分数浓度30%工业级过氧化氢溶液稀释5～10倍或质量分数浓度50～100mg/L高锰酸钾或质量分数浓度0.5～0.8%高铁酸钠溶液;优选的，所述稀释后工业级过氧化氢溶液与待处理污泥按照1:1的质量比进行混合。
4.一种对于非规范处置污泥的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：分离待修复露天堆场中非规范处置污泥中的垃圾砂石，然后采用权利要求1至3中任一所述的方法进行污泥的稀释调理处理，再加入水泥基混合脱水固化剂充分搅拌，脱水固化后污泥进行稳定化养护，满足卫生填埋要求。
5.根据权利要求4所述的对于非规范处置污泥的处理方法，其特征在于：所述待处理污泥的含水率为80～95%。
6.根据权利要求4所述的对于非规范处置污泥的处理方法，其特征在于：所述水泥基混合脱水固化剂的投加量为待处理污泥干基质量的5～8%。
7.根据权利要求4所述的对于非规范处置污泥的处理方法，其特征在于：所述稳定化养护的时间至少为5～7d。
8.根据权利要求4所述的对于非规范处置污泥的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)首先采用螺杆泵抽吸非规范处置污泥坑中污泥，输送至筛网上方，对泥浆进行初步处理，优选的筛网孔径100～500mm，能将污泥中粗大垃圾砂石从中分离出来并外运;
(2)将垃圾、砂石被分离后污泥采用螺旋输送机送至搅拌装置中，采用容积式泵加入氧化剂进行氧化稀释调理，搅拌装置采用双轴卧式搅拌器，优选的搅拌功率密度5～10W/m3，优选的稀释搅拌反应时长10～30min;
(3)氧化稀释调理后，再加入水泥基脱水固化剂;脱水固化剂存放于料仓内，固化剂及脱水剂通过电动葫芦起吊至料仓顶部，通过人工的方式对料仓进行加料;脱水剂及固化剂料仓分别与料仓底部的计量变频螺旋输送机相连，通过变频计量螺旋输送机将确定投加量的脱水固化剂送入混合搅拌器，污泥与脱水剂及固化剂在混合搅拌槽通过电动搅拌器混合搅拌，优选的混合搅拌功率密度5～10W/m3，优选的搅拌反应时长10～30min，根据泵送污泥流量与含水率、粘度等性质参数变化情况及时调整脱水及固化剂投加比例，实现计量准确、精准投加的作业要求，提高脱水及固化反应效率与工艺运行高效性、可靠性;
(4)混合搅拌后的污泥通过增压泵泵送入带式浓缩脱水一体机或板框压滤机，优选的压滤压强0.6MPa，压滤后的脱水污泥由出料螺旋输送机运出，再经提升螺旋输送机提升后送至短驳车，转运至卫生填埋区进行卫生填埋或水泥窑场地进行水泥原料共处置资源化利用。
9.权利要求4中所述的水泥基混合脱水固化剂的实验室制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
采用落锥法：将质量比为(1～3):(5～7)的TNM1型脱水固化剂和硫铝水泥研磨，过筛，混合堆积成圆锥状，然后压平，将四周样品向中心堆积再次形成圆锥后压平，如此反复若干次得到水泥基混合脱水固化剂;
优选的，所述过筛是指过0.05～1mm的筛。
10.权利要求4中所述的水泥基混合脱水固化剂的工业制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
采用球磨机，将TNM1型脱水固化剂、硫铝水泥分别充分研磨，过筛网后，按照TNM1型脱水固化剂:硫铝水泥的质量比为(1～3):(5～7)直接投加于疏浚底泥中;
优选的，所述过筛是指过1～2mm的筛。
说明书
一种对于非规范处置污泥的稀释调理固化处理方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种非规范处置污泥的稀释调理固化处理方法。
背景技术
自20世纪90年代末以来，随着我国城市化的迅速发展，环境污染的日益加剧，城市污水处理厂的数量不断增加，大量的城市污泥也继而产生。根据我国住房和城乡建设部城市建设司的统计资料，截止2013年末，全国城市共有污水处理厂1736座，污水厂日处理能力12454万立方米，城市年污水处理总量381.9亿立方米，城市污水处理率89.34%，以全国65%的废水采用生物法处理，每万t生物处理废水产生2.7t干污泥估算，则我国城市污水厂干污泥年产量达1031.13万t(换算成含水率80wt.%的湿污泥约5155.65万t。
我国污泥处理起步较晚，污水处理厂存在严重的“重水轻泥”现象，污泥的安全处理处置成为我国水污染控制领域的薄弱环节。我国用于污泥处理处置的投资仅占污水处理厂总投资的24～45%，在我国已经建成的城市污水处理厂中，污泥稳定化处置设施在现有污水处理中的应用还不到1/4，而污泥处理工艺以及配套设备较为完善的不足10%。有些即使有较为完备的污泥处理设施，但由于资金、技术等因素的制约，很多都无法正常运行，污泥的处理十分有限。由于我国污泥处理处置技术严重滞后，大量污泥未经处理直接排放到环境中。中国城镇排水与污水处理状况公报显示，2013年我国污泥无害化处理处置率仅为25.1%，70%以上的污泥未得到有效处理或直接弃置，污泥的肆意排放和不合理处置形成了大量非规范处置污泥露天堆场，污泥的高流变特性与污染物浸出效应使之与周边环境形成多相复合型交叉污染，控制极为复杂，对堆场周围土壤及地表水环境构成严重威胁，污泥产生的恶臭问题则严重影响周围居民生活质量，高度触及了政府、社会及媒体的神经，大量非规范处置污泥的固化稳定化处理具有极大的应用前景。
由于现有污水处理厂大多采用高分子絮凝剂进行污泥调理，因此露天堆场中污泥常含有以PAM为代表的高分子絮凝剂组分，这类絮凝剂的亲水基团使得污泥呈胶体状絮体结构，具有高度的亲水性与持水性，同时使得污泥粘度增大，难以泵送和混合搅拌，深度脱水及后续固化稳定化处理难度极大。现有水泥系脱水固化剂(水泥、石灰、石膏及其它钙镁盐、钙镁氧化物)由于其低廉的价格、较强的粘结能力以及水化反应产生碱度，对重金属等无机污染物的稳定化作用而成为目前较为主流的污泥脱水固化剂。然而，水泥系脱水固化剂通常以干粉形式与污泥混合反应，对于含水率偏低、粘度较大的污泥则存在难以充分混合搅拌的技术瓶颈。同时污泥中大分子量链状分子会阻碍水泥水化反应的进行，使水泥水化反应形成的不溶性晶体以颗粒态形式被包裹于污泥胶体结构中，未能实现水泥包胶化作用，进而降低了污泥的固化处理效果。因此，针对含水率偏低、粘度较大、亲水性极高的非规范处置污泥，开发低成本、高效率的脱水固化技术，突破非规范处置污泥难以泵送、难以与干粉固化剂混合搅拌的技术瓶颈，增强污泥脱水固化处理效果，对于实现非规范处置污泥的有效处理处置具有重要应用价值。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种对于污泥的稀释调理方法及对于非规范处置污泥的处理方法，实现非规范处置污泥有效脱水固化处理的技术方法。
本发明的另一个目的是提供一种上述污泥脱水固化过程中使用的水泥基混合脱水固化剂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种对于污泥的稀释调理方法，通过氧化作用破坏污泥絮体结构，破坏亲水性有机基团并使之转化为游离态组分，同时过氧化氢的氧化作用还可降低污泥中有机高分子物质分子量，促进高聚物骨架间结合键的断裂，进而造成污泥絮体胶体结构中结合水、毛细水和细胞结合水的释放，有效降低污泥粘度。
进一步，所述氧化作用是利用氧化剂来实现的。
所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸盐、高锰酸钾、高铁酸钠中的一种或几种;优选的，包括：质量分数浓度30%工业级过氧化氢溶液稀释5～10倍或质量分数浓度50～100mg/L高锰酸钾或质量分数浓度0.5～0.8%高铁酸钠溶液;优选的，所述稀释后工业级过氧化氢溶液与待处理污泥按照1:1的质量比进行混合。
一种对于非规范处置污泥的处理方法，包括以下步骤：分离待修复露天堆场中非规范处置污泥中的垃圾砂石，然后采用上述的方法进行污泥的稀释调理处理，再加入水泥基混合脱水固化剂充分搅拌，脱水固化后污泥进行稳定化养护，满足卫生填埋要求。
所述待处理污泥的含水率为80～95%。
所述水泥基混合脱水固化剂的投加量为待处理污泥干基质量的5～8%。
所述稳定化养护的时间至少为5～7d。
进一步，所述的对于非规范处置污泥的处理方法，具体可以包括以下步骤：
(1)首先采用螺杆泵抽吸非规范处置污泥坑中污泥，输送至筛网上方，对泥浆进行初步处理，优选的筛网孔径100～500mm，能将污泥中粗大垃圾砂石从中分离出来并外运;
(2)将垃圾、砂石被分离后污泥采用螺旋输送机送至搅拌装置中，采用容积式泵加入氧化剂进行氧化稀释调理，搅拌装置采用双轴卧式搅拌器，优选的搅拌功率密度5～10W/m3，优选的稀释搅拌反应时长10～30min;
(3)氧化稀释调理后，再加入水泥基脱水固化剂;脱水固化剂存放于料仓内，固化剂及脱水剂通过电动葫芦起吊至料仓顶部，通过人工的方式对料仓进行加料;脱水剂及固化剂料仓分别与料仓底部的计量变频螺旋输送机相连，通过变频计量螺旋输送机将确定投加量的脱水固化剂送入混合搅拌器，污泥与脱水剂及固化剂在混合搅拌槽通过电动搅拌器混合搅拌，优选的混合搅拌功率密度5～10W/m3，优选的搅拌反应时长10～30min，根据泵送污泥流量与含水率、粘度等性质参数变化情况及时调整脱水及固化剂投加比例，实现计量准确、精准投加的作业要求，提高脱水及固化反应效率与工艺运行高效性、可靠性;
(4)混合搅拌后的污泥通过增压泵泵送入带式浓缩脱水一体机或板框压滤机，优选的压滤压强0.6MPa，压滤后的脱水污泥由出料螺旋输送机运出，再经提升螺旋输送机提升后送至短驳车，转运至卫生填埋区进行卫生填埋或水泥窑场地进行水泥原料共处置资源化利用。
所述的水泥基混合脱水固化剂的实验室制备方法，包括以下步骤：
采用落锥法：将质量比为(1～3):(5～7)的TNM1型脱水固化剂和硫铝水泥研磨，过筛，混合堆积成圆锥状，然后压平，将四周样品向中心堆积再次形成圆锥后压平，如此反复若干次得到水泥基混合脱水固化剂;
优选的，所述过筛是指过0.05～1mm的筛。
所述的水泥基混合脱水固化剂的工业制备方法，包括以下步骤：
采用球磨机，将TNM1型脱水固化剂、硫铝水泥分别充分研磨，过筛网后，按照TNM1型脱水固化剂:硫铝水泥的质量比为(1～3):(5～7)直接投加于疏浚底泥中;
优选的，所述过筛是指过1～2mm的筛。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明的非规范处置污泥有效脱水固化处理技术方法，利用过氧化氢、过硫酸盐、高锰酸钾、高铁酸钠中一种或几种的强氧化作用破坏污泥絮体结构，破坏亲水性有机基团并使之转化为游离态组分，同时过氧化氢的氧化作用还可降低污泥中有机高分子物质分子量，促进高聚物骨架间结合键的断裂，进而造成污泥絮体胶体结构中结合水、毛细水和细胞结合水的释放，有效降低污泥粘度，突破了非规范处置污泥难以泵送、难以与干粉固化剂混合搅拌的技术瓶颈，缩短污泥养护干化时间，为固化剂水化晶体的形成创造了有利反应条件，大幅提高了污泥脱水固化剂的固化效果。
本发明公开的水泥基混合脱水固化剂所选用的原材料均为市场公开销售的化工产品，原料易得，投加量低、增容比小、价格低廉，通过TNM1型脱水固化剂实现污泥的快速干化，利用硫铝水泥生成不溶性晶体提高固化污泥抗压强度，实现了铝基胶凝固化剂各组分化学特性的精确协同利用。
本发明在实现非规范处置污泥低成本、大规模安全处理处置的同时，拓展了污泥露天堆场场地修复技术途径，具有较高的经济、社会与环境效益。
