申请日2015.01.28
公开(公告)日2015.06.03
IPC分类号C02F11/00
摘要
本发明公开了一种城镇污水处理厂污泥的处理方法，属于污泥处理技术领域。本发明的技术方案是：一种城镇污水处理厂污泥的处理方法，其特殊之处是将城镇污水处理厂污泥按脱水改性、重金属处理的工艺步骤进行无害化加工处理，处理后的污泥符合国家要求的农用污泥中污染物控制标准。本发明与现有技术相比具有新颖、可靠、无二次污染、变废为宝、实现污泥无害化处理的同时做到了资源化处理的突出的实质性特点和显著的进步。
权利要求书
1.一种城镇污水处理厂污泥的处理方法，其特征是将城镇污水处理厂污泥按脱水改性、重金属处理的工艺步骤进行无害化加工处理，处理后的污泥符合国家要求的农用污泥中污染物控制标准。
2.根据权利要求1所述的城镇污水处理厂污泥的处理方法，其特征是所述重金属处理工艺步骤后设有对处理后污泥进行蒸馏提取混合原油、提取碳酸铵的工艺步骤。
3.根据权利要求1或2所述的城镇污水处理厂污泥的处理方法，其特征是所述的脱水改性步骤为：
①活化改性剂：按单次处理污泥重量的0.05-0.1%的比例称取粉末状改性剂的使用量，再按粉末状改性剂使用量与水的比值为1:1.1-1.3的比例称取自来水并置于容器内与粉末状改性剂搅拌均匀，放置18-24小时;
②稀释改性剂：向步骤①的液态状改性剂内加入其重量比为1:15-20的自来水并充分搅拌均匀;
③喷洒改性剂：将步骤②稀释后的改性剂用喷雾装置分2-3次喷洒于平铺在改性沟内的待改性污泥表面，边喷洒边搅拌至均匀;
④起垛发酵：将步骤③的污泥起垛发酵，堆垛高度在75-80cm;在外界气温T≥20℃的条件下，发酵24小时后污泥温度可达40℃以上;发酵48小时后，污泥中蛋白质完全水解为氨基酸;污泥中的氨基酸完成脱氨基反应且其生成的氨先与水反应生成氢氧化铵，氢氧化铵与污泥中的三氯化铁和三氯化铝反应生成氯化铵，实现氨的固定;
⑤发酵控制：在改性的前72-96小时的发酵时间内，每隔8小时翻垛一次;自改性发酵计时96小时后，每2小时监测一次污泥内部温度，当温度达到60℃以上时即需要进行翻垛，以利于散热和污泥水分挥发，再持续发酵144-240小时即完成脱水改性，改性后的污泥含水率降低至25-30% 。
4.根据权利要求1所述的城镇污水处理厂污泥的处理方法，其特征是所述的重金属处理是在改性干化后的污泥中加入占污泥总重0.001-0.003%的葡萄糖粉和0.1-0.3%的氢氧化钙并充分混合均匀，在机械加温至污泥温度≥100℃的条件下，污泥中的氯化铵与氢氧化钙反应生成的氨气迅速与水蒸气混合并与污泥中的重金属离子结合形成氨的络合物，生成的重金属与氨的络合物和混入污泥中的葡萄糖粉发生氧化还原反应，促使重金属离子化合价降低或直接还原成单质;未能完全稳定化的重金属随着污泥进行后续的蒸馏，污泥蒸馏后剩余的固定碳温度在450℃以上，固定碳可对污泥中的重金属进行吸附形成相对的缺氧环境，吸附后的重金属在高温、缺氧条件下被进一步还原。
5.根据权利要求2所述的城镇污水处理厂污泥的处理方法，其特征是所述提取混合原油的工艺步骤为：将改性后且经重金属处理的污泥送入污泥蒸馏器内进行常压、低温蒸馏，当蒸馏室内温度达到300-350℃时蒸馏出油气，油气经油气冷却系统冷却得到混合原油。
6.根据权利要求2所述的城镇污水处理厂污泥的处理方法，其特征是所述提取碳酸铵的工艺步骤为：将脱水改性过程组成污泥中蛋白质的氮经蛋白质水解、氨基酸脱氨基反应后转化为氨;氨与污泥压滤过程中添加的三氯化铁和三氯化铝反应生成氯化铵，实现氨的固定后，向污泥中添加占其重量1-3%且大于300目的碳酸钙粉，经加温至污泥温度达到100℃以上，污泥中的氯化铵和碳酸钙粉反应生成碳酸铵和水的混合蒸汽，经冷却得到碳酸铵晶体。
说明书
一种城镇污水处理厂污泥的处理方法
技术领域
本发明涉及涉及化工及环保技术领域，尤其涉及一种城镇污水处理厂污泥的处理方法的技术领域。
背景技术
近年来，随着我国污水处理能力的快速提高，污泥量也同步大幅增加。截至2013年3月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3451座，污水处理能力约1.45亿立方米/日，年产生含水量80%的污泥3500多万吨，且每年以120个左右的污水处理厂进行递增。据统计，约80%污水厂建有污泥的浓缩脱水设施，达到了一定程度的减量化。但约有80%的污泥未经稳定化处理，污泥中含有恶臭物质、病原体、持久性有机物等污染物从污水转移到陆地，导致污染物进一步扩散，使得已经建成投运的污水处理设施的环境和减排效益大打折扣。全国 36个重点城市污泥处理处置率达到80%，其他设市城市达70%，县城及重点镇达到30%。而我国城镇污水处理厂污泥具有占地面积大、水体污染、土壤污染、细菌滋生、大气污染等五大危害。而在目前处置方式中，土地填埋占63.0%、污泥好氧发酵+农用约占13.5%、污泥自然干化综合利用占5.4%、污泥焚烧占1.8%、污泥露天堆放和外运各占1.8%和14.4%。事实上，土地填埋、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置，真正实现安全处置的比例不超过20%，污泥处理形势十分严峻。制约污泥处理处置设施建设的因素有很多，但国家污泥处理处置总体技术路线不够明确是重要制约因素之一。为进一步提高我国污泥处理处置技术水平，切实达到污泥无害化、减量化、稳定化、资源化的要求，避免由此引起的二次污染，缓解污泥产量和污泥处理能力滞后的矛盾，我国近年出台了一系列政策、规划。其中国家在2009年由住房和城乡建设部、环境保护部、科技部联合发布了《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》;2011年住房城乡建设部、国家发展改革委共同组织编制了《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》;国家《城镇排水与污水处理条例》2014年1月1日起施行，2014年“6·5”世界环境日中国主题为“向污染宣战”，而向污染宣战的主攻方向是：深化大气污染防治，强化水污染防治，抓好土壤污染治理，加大重金属、化学品和危险废物污染防治力度，深化工业污染防治。由此可见，我国在污泥处理处置上潜力巨大，污泥处理处置市场已步入快速发展阶段。因此，寻求一种新的、可靠的、无二次污染、安全环保的城镇污水处理厂污泥处理方法对于本技术领域技术人员来说真是一个迫切而又亟待解决的技术课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种新的、可靠的、无二次污染、安全环保的城镇污水处理厂污泥处理方法。
本发明所要解决的另一技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种新的、可靠的、无二次污染、变废为宝、投资效率高、见效快的城镇污水处理厂污泥的处理方法。
为解决上述的技术问题，本发明是采用实施如下技术方案的：1.一种城镇污水处理厂污泥的处理方法，其特征是将城镇污水处理厂污泥按脱水改性、重金属处理的工艺步骤进行无害化加工处理，处理后的污泥符合国家要求的农用污泥中污染物控制标准。
为进一步解决上述的技术问题，上述技术方案的优选方案是：
上述所述重金属处理工艺步骤后设有对处理后污泥进行蒸馏提取混合原油、提取碳酸铵的工艺步骤。
上述所述的脱水改性步骤为：
①活化改性剂：按单次处理污泥重量的0.05-0.1%的比例称取粉末状改性剂的使用量，再按粉末状改性剂使用量与水的比值为1:1.1-1.3的比例称取自来水并置于容器内与粉末状改性剂搅拌均匀，放置18-24小时;
②稀释改性剂：向步骤①的液态状改性剂内加入其重量比为1:15-20的自来水并充分搅拌均匀;
③喷洒改性剂：将步骤②稀释后的改性剂用喷雾装置分2-3次喷洒于平铺在改性沟内的待改性污泥表面，边喷洒边搅拌至均匀;
④起垛发酵：将步骤③的污泥起垛发酵，堆垛高度在75-80cm;在外界气温T≥20℃的条件下，发酵24小时后污泥温度可达40℃以上;发酵48小时后，污泥中蛋白质完全水解为氨基酸;污泥中的氨基酸完成脱氨基反应且其生成的氨先与水反应生成氢氧化铵，氢氧化铵与污泥中的三氯化铁和三氯化铝反应生成氯化铵，实现氨的固定;
⑤发酵控制：在改性的前72-96小时的发酵时间内，每隔8小时翻垛一次;自改性发酵计时96小时后，每2小时监测一次污泥内部温度，当温度达到60℃以上时即需要进行翻垛，以利于散热和污泥水分挥发，再持续发酵144-240小时即完成脱水改性，改性后的污泥含水率降低至25-30% 。
上述所述的重金属处理是在改性干化后的污泥中加入占污泥总重0.001-0.003%的葡萄糖粉和0.1-0.3%的氢氧化钙并充分混合均匀，在机械加温至污泥温度≥100℃的条件下，污泥中的氯化铵与氢氧化钙反应生成的氨气迅速与水蒸气混合并与污泥中的重金属离子结合形成氨的络合物，生成的重金属与氨的络合物和混入污泥中的葡萄糖粉发生氧化还原反应，促使重金属离子化合价降低或直接还原成单质;未能完全稳定化的重金属随着污泥进行后续的蒸馏，污泥蒸馏后剩余的固定碳温度在450℃以上，固定碳可对污泥中的重金属进行吸附形成相对的缺氧环境，吸附后的重金属在高温、缺氧条件下被进一步还原。
上述所述提取混合原油的工艺步骤为：将改性后且经重金属处理的污泥送入污泥蒸馏器内进行常压、低温蒸馏，当蒸馏室内温度达到300-350℃时蒸馏出油气，油气经油气冷却系统冷却得到混合原油。
上述所述提取碳酸铵的工艺步骤为：将脱水改性过程组成污泥中蛋白质的氮经蛋白质水解、氨基酸脱氨基反应后转化为氨;氨与污泥压滤过程中添加的三氯化铁和三氯化铝反应生成氯化铵，实现氨的固定后，向污泥中添加占其重量1-3%且大于300目的碳酸钙粉，经加温至污泥温度达到100℃以上，污泥中的氯化铵和碳酸钙粉反应生成碳酸铵和水的混合蒸汽，经冷却得到碳酸铵晶体。
本发明与现有技术相比具有如下突出的实质性特点和显著的进步：
其一是本发明所述的处理方法是将城镇污水处理厂污泥通过脱水改性、重金属处理的工艺步骤进行无害化处理，其处理后的污泥符合国家要求的农用污泥中污染物控制标准。这一处理方法实现了污泥的脱水及重金属处理，为污泥减量化及无害化处理提供了一个新的、可靠的、无二次污染、安全环保的技术方案，切实达到了污泥无害化、减量化、稳定化的技术要求，不仅克服了城镇污水处理厂污泥占地面积大、水体污染、土壤污染、细菌滋生、大气污染等五大危害，而且克服了现有技术引起的二次污染、安全处置不彻底的致命技术缺陷，对城镇污水处理厂污泥进行正确安全处置，为缓解污泥产量和污泥处理能力滞后的矛盾发挥了积极的作用，从而使本发明所述的一种城镇污水处理厂污泥的处理方法与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步。
其二是本发明所述的处理方法还包括将城镇污水处理厂污泥经改性处理后进行蒸馏提取混合原油、提取碳酸铵的工艺步骤。这一处理方法不仅可提取具有较高价值、市场非常需要的商品，而且为降低污泥的处理费用，提高企业经济效益提供了可靠的技术保障，达到了在实现污泥无害化处理的同时做到了资源化处理的效果。特别是在我国国民经济飞速发展的今天，为避免因污泥处理引起的二次污染、缓解污泥产量和污泥处理能力滞后的矛盾，进一步提高我国污泥处理处置技术水平，切实解决污泥无害化、减量化、稳定化、资源化的技术问题提供了一个新的、可靠的技术方案，这一技术方案将为减少和根治因污泥处置带来的二次污染、提高环境绿化水平和改善我国人民的生存环境、造福子孙后代都具有积极的促进作用，从而使本发明所述的一种城镇污水处理厂污泥的处理方法与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步。
