申请日2002.05.23
公开(公告)日2003.12.03
IPC分类号C05F7/00; C05D5/00; C02F11/00; C05F11/08
摘要
一种酸化法处理城市污泥制有机无机复合肥的方法，属于化学工程领域，该方法主要解决城市污水处理厂的沉淀污泥处理问题。其基本技术特征是利用污泥所含的水，作为硫酸与磷矿或镁矿反应所需要的工艺水，生产有机磷肥或有机镁肥，同时利用反应的高温和强酸性，解决了污泥的杀菌和除臭问题，实现污泥处理与生产有机磷肥或有机镁肥的有机结合，并实现低成本、大规模、连续化处理城市污泥。得到的有机磷肥或有机镁肥，物性疏松，无菌、无臭，便于施用，是优良的有机无机复合肥，可用于各种农作物施肥。
权利要求书
1一种酸化法处理城市污泥生产有机无机复合肥的方法，其特征是利 用污泥所含的水，作为硫酸与磷矿粉或镁矿粉反应所需要的工艺水， 将磷矿粉或镁矿粉与硫酸和污泥按比例均匀加入反应器中，边加料边 搅拌，进行反应，控制反应温度在100℃-120℃，反应后的半成品经 熟化或直接冷却后，得到成品有机磷肥或有机镁肥，并在反应过程中 利用硫酸的强酸性和反应热产生的高温实现污泥的杀菌。
2按照权利要求1所述的方法，其特征在于所用的镁矿为含氧化镁或碳酸镁 的矿粉，如菱苦土、轻烧镁等;
3按照权利要求1所述的方法，其特征在于控制有机磷肥的产品含水量为 10%-20%;
4按照权利要求1所述的方法，其特征在于控制有机镁肥的产品含水量为 20%-40%。
说明书
一种酸化法处理城市污泥制有机无机复合肥的方法
本发明涉及的是一种处理城市污泥生产有机无机肥料的新工艺，属于化学工程领域。
保护环境是我国的基本国策，随着经济的高速发展和城市化进程的加快，城市污水对 环境的污染日益加剧。为改变我国水资源污染严重的状况，从‘九五’以来，国家投巨资 陆续建设了一大批污水处理厂，到2005年，人口在50万以上的城市，污水处理率要达到 60%以上。大批污水处理厂的建立，将产生大量污泥，如何处理污泥，是污水处理厂面临 的新问题。城市污泥主要来自生活污水，以郑州污水处理有限公司的污泥为例，其脱水后 的污泥经干燥后含水9.6%，含有机质46.02%，氮2.09%，磷0.62%，钾1460毫克/千克， 是生产有机肥的理想原料。
目前，处理城市污水处理厂污泥的方法主要有：填埋、焚烧、经处理卖给农民用作有 机肥料等。填埋和焚烧都将造成二次污染，并造成有机质资源的浪费。国内外处理污泥的 方法主要是采用生物菌发酵法。
本发明是一种酸化法处理城市污泥制有机无机复合肥的的新方法，其目的在于从绿色 化学工程的角度出发找到一种低成本、大规模、连续化处理城市污泥的新方法，该方法制 得的有机复合肥为有机磷肥或有机镁肥用于农业生产，实现污泥的资源化利用。
本发明是利用污泥所含的水，作为硫酸与磷矿或镁矿(含氧化镁或碳酸镁的矿粉，如 菱苦土、轻烧镁等)反应的工艺水，实现污泥的脱水与无机肥料生产的有机结合。
酸化法处理城市污泥制有机磷肥是将浓度为50%-100%的硫酸、80%通过100目的磷 矿粉和污泥按比例加入反应器中，反应温度控制在100℃-120℃。在反应器中主要进行如 下反应：
Ca5(PO4)3F+5H2SO4+2.5H2O=3H3PO4+5CaSO4・0.5H2O+HF↑ (1)
反应完成后，经过24小时的熟化，将反应(1)生成的磷酸进一步和磷矿反应，反应 如下：
Ca5(PO4)3F+7H3PO4+5H2O=5Ca(H2PO4)2・H2O+HF↑ (2)
污泥作为反应的溶剂，其中的水一部分转化为反应产物CaSO4·0.5H2O和 Ca(H2PO4)2·H2O的结晶水;一部分在工艺过程蒸发掉;主要部分作为游离水、毛细水等 形式进入产品。总的反应如下：
2Ca5(PO4)3F+7H2SO4+6.5H2O=3Ca(H2PO4)2・H2O+7CaSO4・0.5H2O+2HF↑ (3)
硫酸的用量可由磷矿的组成计算，磷矿主要含Ca5(PO4)3F，还含有各种杂质，主要是 烧失量(碳酸盐)、氧化铁、氧化铝，所以，磷矿的理论耗酸量(G)，单位：千克硫酸/千 克磷矿，可通过下式计算：
G=1.61*P2O5%+2.23*IL%+0.61*Fe2O3%+0.96Al2O3%
式中：P2O5%、IL%、Fe2O3%、Al2O3%分别为磷矿中的五氧化二磷、烧失量(碳酸盐)、 氧化铁、氧化铝质量百分含量;1.16、2.23、0.61、0.96分别为磷矿中的五氧化二磷、烧 失量(碳酸盐)、氧化铁、氧化铝与硫酸反应消耗硫酸的计算系数。
硫酸的消耗量可以是理论耗酸量的20%-110%。硫酸用量大于理论耗酸量，得到的产 品称为完全酸化有机磷肥;硫酸用量小于理论耗酸量，得到的产品称为部分酸化有机磷肥。 污泥的加入量主要根据污泥含水量和产品含水量确定，一般控制产品含水量为10%-20%。
酸化法处理城市污泥制有机镁肥是将浓度为50%-100%的硫酸、含氧化镁或碳酸镁的 矿粉(80%通过100目)和污泥按比例加入反应器中，反应温度控制在100℃-120℃。在反 应器中主要进行如下反应：
6H2O+MgO+H2SO4→MgSO4・7H2O
硫酸与氧化镁矿粉反应需要大量的结晶水，将污泥中的部分水转化为七水硫酸镁;由 于反应是剧烈的放热反应，一部分水在反应中蒸发掉;另有一部分游离水。
理论上可计算出：每1吨纯MgO，需要加入2.7吨水和2.45吨硫酸。 则1吨含MgO80%的矿粉，需要加入2.16吨水(即可加入3.086吨含水70%的污泥)和 1.96吨硫酸。在实际生产有机镁肥时，硫酸的消耗量可以是理论耗酸量的20%-110%，污 泥的加入量控制在产品含水20%-40%之间。
酸化法处理城市污泥创造性地利用污泥所含的水满足制肥反应所需要的工艺水，将污 泥作为酸矿制肥反应的溶剂，实现污泥的资源化利用。和现行的生物堆肥法处理污泥相比， 具有下列优点：
1生物堆肥法需要生物菌发酵堆置5-10天，且在堆置过程中需进行翻堆，占用场地大， 不便连续化作业。而酸化法处理城市污泥，可大规模、连续化处理污泥。
2生物堆肥法处理后的污泥中仍含69-70%的水，主要为游离水，物性较差;而酸化法 处理后的城市污泥，水分主要为结晶水，物性好、产品疏松。
3生物堆肥法处理城市污泥得到的产品是有机肥;而酸化法处理城市污泥，得到的产 品是有机无机复合肥。
4生物堆肥法处理城市污泥难以消除污泥中的病源菌和臭味;而酸化法处理城市污 泥，可利用反应的高温(100度以上)和强酸性，实现污泥的杀菌和除臭。
5酸化法处理城市污泥和生物堆肥法处理城市污泥相比，污泥只是作为生产无机化肥 的工艺原料，污泥的处理费用很低。
