申请日1988.02.27
公开(公告)日1988.12.07
IPC分类号C05F7/00
摘要
一种净化废水污泥的方法：将足够量的石灰或炉窑灰和/或其它碱性材料与废水污泥混合，将该混合物的pH值调到等于和大于12，并维持一定的时间，然后进行干化处理。采用本法可使废水污泥达到或超过USEPA为“进一步减少病原体的方法”所制定的标准。
権利要求書
1、一种处理废水污泥以提供可直接施用于农田的肥料的方法，由下列必要步骤组成：
将上述污泥与选自石灰、水泥窑灰粉和石灰窑灰粉中的至少一种材料混合成混合物;
上述混合物中与污泥混合物的添加材料的加入量要充足，以使能将该混合物的PH值调到12和12以上，并能够将其保持至少一天时间;
干化上述混合物，使成粒状材料，
与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，干化的时间要足够长，以便将污泥臭味明显减少到可忍受的程度，将污泥中的动物病毒减少到每100毫升上述污泥中少于1个菌斑生成单位，将病原体细菌减少到每100毫升上述污泥中少于3个菌落生成单位。将寄生虫减少到每100毫升上述污泥中不到一个可存活虫卵;减少上述污泥对传病媒介的吸引力;有效地防止病原体微生物的再生。
2、根据权利要求1的方法，其中所述添加材料的加入量要充足，以使能将上述混合物的PH值提高到12和12以上，并能使其保持至少7天时间。
3、根据权利要求1的方法，其中添加材料包括炉窑灰粉，添加材料的加入量包括35%(按污泥重量计)，既使干化期间PH值可能下降到9以下，也能将臭味减少到在密闭空间内可忍受的程度，既使将上述混合物暴露在气候条件下，也能无限地保持对该臭味的控制效果。
4、根据权利要求1的方法，其中与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，干化时间要足够长，既使干化期间PH值可能降到9以下，也能将臭味减少到在密闭空间内可忍受的程度，既使将上述混合物暴露在气候条件下，也能无限期地保持对该臭味的控制效果。
5、根据权利要求1的方法，其中所述干化处理采用暴气法。
6、根据权利要求1的方法，其中所述干化处理连续进行，一直到产品的主要部分(按重量计)是由固体构成。
7、根据权利要求1的方法，采用暴气法和加热进行其中所述的干化处理，提供的热量既不能导致发生灭菌反应，又要能明显缩短干化时间。
8、根据权利要求7的方法，其中所述的加热是通过提供化学反应释放热或直接加热进行。
9、根据权利要求7的方法，其中所述热量是由向污泥和添加材料组成的混合物中添加的放热材料提供的。
10、采用权利要求1-9中任一方法制出的产品。
11、根据权利要求1-10的任一方法，其中所述与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，要能将所述混合物的PH值提高到至少12，并能使大于12的PH值保持至少7天。
对所述混合物至少进行30天的干化处理，直到固体浓度达到最小值即65%为止;
添加材料的加入量也要充足，以便能使大于13的PH值保持到污泥固含量至少达到60wt%为止。
12、一种处理废水污泥，以提供可直接施用于农田的肥料的方法，由下列必要步骤组成：
将上述污泥与至少一种碱性材料混合;
与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，以使能将所述混合物的PH值提高到至少12，并能使大于12的PH值保持至少7天时间;
对所述混合物至少进行30天干化处理，直至固体浓度达到最小值即65%为止，
添加材料的加入量也要充足，以便能使大于12的PH值保持到污泥固含量至少达到60wt%为止，
与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，干化时间要充裕，以便将污泥臭味明显减少到可忍受程度，将污泥中的动物病毒减少到每100毫升上述污泥中不到1个菌斑生成单位，将病原体细菌减少到每100毫升上述污泥中不到3个菌落生成单位，将寄生虫减少到每100毫升上述污泥中不到一个可存活虫卵;减少上述污泥对传病媒介的吸引力，有效地防止病原体微生物的再生。
13、根据权利要求12的方法，其中添加材料是炉窑灰粉，添加材料的加入量是35%(按污泥重量计)，既使干化期间PH值可能下降到9以下，也能将臭味减少到在密闭空间内可忍受的程度，既使将上述混合物暴露在气候条件下，也能无限期地保持对该臭味的控制效果。
14、根据权利要求12的方法，其中与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，干化时间要充裕，既使干化期间PH值可能降到9以下，也能将臭味减少到在密闭空间内可忍受的程度，既使将上述混合物暴露在气候条件下，也能无限制地保持对该臭味的控制效果。
15、根据权利要求12，其中所述的碱性材料选自可形成混合物的石灰、水泥窑灰粉和石灰窑灰粉。
16、一种处理废水污泥，以提供可直接施用于农田肥料的方法，由下列必要步骤组成：
将上述污泥与至少一种碱性材料混合;
与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，以使能将所述混合物的PH值提高到至少12并保持至少72小时，
在高PH值条件下，同时将该混合物加热到至少50℃，但不能加热到可导致发生灭菌反应的温度，加的热量要足以使静置存放的污泥至少有12小时处于50℃温度下，
与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，干化时间要充裕，以便将污泥臭味明显减少到可忍受程度，将污泥中动物病毒减少到每100毫升上述污泥中不到1个菌斑生成单位，将病原体细菌减少到每100毫升上述污泥中不到3个菌落生成单位，将寄生虫减少到每100毫升上述污泥中不到一个可存活虫卵，减少上述污泥对传病媒介的吸引力，有效地防止病原体微生物的再生。
17、根据权利要求16的方法，其中添加材料包括炉窑灰粉，添加材料的加入量是35%(按污泥重量计)，既使干化期间PH值可能下降到9以下，也能将臭味减少到在密闭空间内可忍受的程度，既使将上述混合物暴露在气候条件下，也能无限期地保持对该臭味的控制效果。
18、根据权利要求17的方法，其中与上述污泥混合的添加材料的加入量要充足，干化时间要充裕，既使干化期间PH值可能降到9以下，也能将臭味减少到在密闭空间内可忍受的程度，既使将上述混合物暴露在气候条件下，也能无限期地保持对该臭味的控制效果。
19、根据权利要求16的方法，其中所述碱性材料选自可形成混合物的石灰、水泥窑灰粉和石灰窑灰粉。
说明书
40 CFR 257的附录Ⅱ中将下列方法列为PSRP和PFRP方法。
A 大量减少病原体的方法(PSRP)
需氧消化法：通入空气或氧气，搅动污泥，保持有氧条件，处理时间从15℃下60天到20℃下40天，至少减少38%的挥发性固体。
空气干化法：使液态污泥在底部排水的砂床上，或在铺砌或未铺砌的槽池内脱水和/或干化，其中污泥厚度为9英吋。至少需三个月时间，其中两个月的日平均温度在0℃以上。
厌氧消化法：该法在无空气条件下进行，处理时间从20℃下60天到35-55℃下15天，至少减少38%的挥发性固体。
混合法：采用池内混合，固定暴光气堆料混合或者堆肥混合法，固体废料至少要在40℃的操作条件下放置5天，其中有4个小时温度超过55℃。
石灰稳定法：加入足量石灰，使处理2小时后的PH值达到12。
其它方法：也可采用其它方法和操作条件，但其降低病原体数量以及减少废料对传病媒介的吸引力(挥发性固体)的效果，要相当于上述任一种方法所达到的水平。
B 进一步减少病原体的方法(PFRP)
混合法：采用池内混合法时，固体废料要在55℃或55℃以上的操作条件下放置3天。采用固定暴气堆料混合法时，固体废料要在55℃或55℃以上的操作条件下放置3天。采用堆肥混合法时，混合期间固体废料在55℃或55℃以上的温度下至少放置15天，此外，高温期
最少要翻料5次。
加热干化法：通过直接或间接与热气流接触，使脱水的污泥饼被干化，水含量减少10%或10%以下。污泥颗粒的温度要达到80℃以上。或者与污泥接触的气流逸出干化器的湿球温度要超过80℃。
热处理法：将液体污泥加热到180℃，放置30分钟。
耐热性需氧消化法：通入空气或氧气，搅动液体污泥，保持有氧条件，在55-60℃放置10天，至少减少38%的挥发固体。
其它方法：也可采用其它方法和操作条件，但其降低病原体数量以及减少废料对传病媒介吸引力(挥发性固体)的效果，要与上述任一方法达到的水平相当。下述任一方法如与上述A中所列方法共用，可进一步减少病原体。因为下述方法本身并不能减少废料对疾病传播媒介的吸引力，实际上只是附加方法。
β射线辐射法：用耒自加速器的β射线照射污泥，辐射剂量为室温下(约20℃)至少1.0兆拉德。
γ射线辐射法：用耒自某些同位素，如60Co和137Ce的γ射线照射污泥，辐射剂量为室温下(约20℃)至少1.0兆拉德。
巴氏灭菌消毒法：将污泥在最低温度为70℃的条件下放置30分钟。
其它方法：也可采用其它方法或操作条件，但其降低病原体数量的效果要与上述任一附加方法所达效果相当。
石灰处理法所具有的长期消毒作用和稳定化性能这两方面存在的问题，在本发明提出之前，就已经引起人们的许多关注。Farrel等人在初次污泥的石灰稳定化作用“(水污染控制杂志，Fed 46，1974年1月13日USEPA出版)一文中指出”：石灰稳定化
法不能使污泥达到化学上的稳定。PH值逐渐减少，使残存的细菌在适宜条件下有可能复活。……短时间处于PH值11.5环境中的较高级生物如蛔虫属可以存活，既使长时间处于该环境中，也有存活的可能性。”
1979年1月，EPA出版了一本废水污泥手册(EPA 625/1-79-001)，手册名称为“废水污泥处理与排放工艺设计手册”。其中提到：“石灰稳定法的过程十分简单，与其它稳定化方法相比所具有的主要优点是成本低，操作简单。……但加入石灰并不能使污泥达到化学上的稳定;如果PH值降到11.0以下，生物降解过程重新开始，又会释放出有害气味。此外，与生物稳定化方法一样，排放的污泥量并未减少。由于加入了石灰，又析出化学沉淀物，干化污泥量反而增加了。由此可见，采用石灰稳定污泥法，使废料量增加。造成运输费及最后排放费用常常高于用其它稳定方法时的费用。……在显微镜下进行定量观察发现，象钩虫，阿米巴Syrts，和蛔虫属虫卵这样较高级生物体，在高PH值条件下接触处理24小时后，仍可基本上存活”。
据Reimers，Englande等入(EPA600/2-81-166)报导：“按每克固体污泥约加1000毫克石灰的剂量(1份石灰对1份固体污泥)，向初次需氧消化污泥和厌氧消化污泥中加入石灰，5天后进行需氧消化处理，可有效地减少80%以上蛔虫属的存活性。……如果需氧消化污泥的温度为35℃，在厌氧条件下按每克干化污泥加入直至3000毫克石灰的剂量加入石灰，20天后未见到石灰对减少蛔虫卵存活性有明显作用。但在好氧条件下，按每克固体干化污泥加入1000毫克以上石灰的剂量加入石灰，一小时内就可将存
活的蛔虫卵减少98%。如向每克固体干化污泥加100毫克石灰，20天后只将存活虫卵减少77%。对造成上述差别的原因尚无明确的解释。”
1984年7月，Sandia国家实验室发表了一份题为“污泥中病原体的存在，失活和再生潜力”的报告。报告中指出：“通过概括石灰对污泥中病原体的作用可知：尚未观察到污泥中病毒失活的现象，但在高PH值条件下可消灭病毒;寄生虫虫卵能忍耐高PH值条件下的石灰处理，且多数都可存活下耒;PH值高达12时，细菌很快失活，但随后由于PH值降到适于细菌生长的数值，细菌数目又随时间延长而增加。”
1984年10月，EPA发表了一份题为“城市废水污泥的使用和排放”的报告(EPA625/10-84-003)。这份报告是今后制订法规的基础。报告第三部分指出：“如欲将施用污泥18个月内收获的作物直接向民众销售，该污泥必须经过PFRP的处理。采用这些方法，在多数情况下将污泥在升高的温度下放置一般时间，可消灭病原体细菌、病毒、原生动物以及寄生虫。”
1985年11月6日，EPA公布了一份备忘录，该备忘录指出，在将下水道污泥或化粪池泵吸物施用于农田之前，应按照40CFR257中规定的方法，减少其中的病原体。公布这份备忘录的一个目的是要概括提出若干步骤，使实施入按照这些规定的步骤，即可决定未列入法规(40 CFR 257)的其它方法是否能够作为PFRP的方法予以采用。为使一种方法具备作为PSRP使用的资格，必须证明该法能将污泥中动物病毒减少一个对数值，将病原体细菌密度至少减少二个对数值，还必须减少污泥对传病媒介的吸引力，
使蝇类、鼠类这样的媒介不再被吸引。为使一种新方法具备作为PFRP使用的资格，必须证明该法能将病原体细菌，动物病毒和寄生虫减少到“可检测限度以下”，即：对动物病毒是每100毫升污泥中一个菌斑生成单位(PFU)，对病原体细菌(沙门氏菌属种)为每100毫升污泥中三个菌落生成单位(CFU);对寄生虫(蛔虫属种)为每100毫升污泥中1个可存活虫卵。此外，也必须减少污泥对传病媒介的吸引力。
只要采用PSRP消除污泥，将污泥作为肥料施用于农田就可受到EPA限制措施的控制。(污泥不能用于根茎作物：“40 CFR 257”)。如果一种方法可达到PFRP的标准，这些限制措施将不予考虑(“40 CFR 257”)。
我在US 4554002中曾指出，在将干化的废水污泥施用于农田之前，可先用炉窑灰减少其中的病原体。
Roediger在US 4270279中介绍了一种对下水道污泥进行干化灭菌处理的方法。该法是将片状污泥粉碎成球形颗粒，再将生石灰喷撒在颗粒外表面上。这项技术利用加水与生石灰反应放出的热量对污泥进行灭菌处理。这种加热灭菌法是上述传统的PFRP中的一种典型方法。到目前为止，EPA还没有接受将这项技术列入PSRP的请求。此外，这种方法还存在一些问题。如果这种方法确实具有灭菌作用，那么污泥中的所有生命体，无论是病原体微生物还是非病原体的有益的微生物都将被杀灭。而本发明的净化污泥法，不但能杀灭病原体使其含量降低到PFRP标准以下，而且能不杀灭污泥中的非病原体微生物。
上述先有技术都没有提到将石灰或炉窑灰与自然干化法结合在一
起，可将废水污泥中病原体含量降低到PFRP的标准。从而提供了一种处理废水污泥的十分经济的方法。经该法处理的污泥可作为肥料直接用于农田上，以种植直接供人类食用的农作物。
根据本发明，用足量的石灰，水泥炉窑灰粉或石灰窑灰粉或它们的混合物和/或其它碱性材料和废水污泥相混合，使PH值达到等于大于12，至少放置2小时后，采用暴气法干化上述混合物。本方法可将处理后污泥中病原体的存活性降低到符合或超过USEPA为PFRP制订的标准。
