CN106517265A - 一种生化污泥的资源化利用方法 - Google Patents

一种生化污泥的资源化利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生化污泥的资源化利用方法，包括以下步骤：1）对生化污泥进行干燥、煅烧、粉碎，得到铝灰粉；2）在铝灰粉中加入工业盐酸和水，进行酸溶解；3）加入高分子絮凝剂，进行絮凝沉淀，过滤，分别得到无害污泥和滤液，在滤液中加入重金属捕捉剂，静置，倾倒出上清液，底部重金属污泥收集，回收其中的重金属；4）在步骤3）的上清液中加入铝粉，充分反应，过滤，对滤饼进行水洗，得到滤液和滤饼，滤饼制砖，滤液经低温熟化，得到聚合氯化铝。本发明处理工艺简单、成本低、节能环保，处理过的生化污泥可以直接用于农业生产或制砖，无二次污染，还可以回收得到污水处理药剂聚合氯化铝。

Description

一种生化污泥的资源化利用方法
技术领域
本发明涉及一种生化污泥的资源化利用方法，属于污泥资源化处理技术领域。
背景技术
改革开放以来，中国经济高速发展，工业化和城市化进程日益加快，人们的物质文化生活水平显著提高，然而环境污染问题也随之而来。工业生产过程中会产生工业污水，日常生活过程中会产生生活污水，需要建立城镇污水处理厂对这些污水进行处理。
目前，常用的城镇污水处理工艺大多是以生物处理为主，辅助以化学处理。常用的化学药剂包括聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚丙烯酰胺(PAM)等，主要用于生活污水絮凝、除磷、脱氮和污泥脱水。现有的城镇污水处理工艺虽然可以对水质进行净化，但会产生大量含有重金属等有害物质的生化污泥。据不完全统计，目前我国年产生化污泥达30万吨(干物质计)，这些生化污泥若不能进行合理处置，会造成严重的二次污染。
现有的生化污泥处理手段主要包括填埋处理、直接利用和焚烧处理。生化污泥中含有大量的重金属等有害物质，直接填埋对土壤和地下水资源的污染严重，根据2014年4月国土资源部公布的《2013年中国国土资源公报》可知，我国地下水质为较差和极差的比例高达60％；生化污泥中有机物含量高，不利于农作物的生长，一般很难直接用于土地；生化污泥的含水率一般在95％以上，即使经过机械脱水后含水率也高达70％～85％，污泥焚烧首先要对污泥进行干化处理，通常在机械干燥后，再经过渗滤或蒸发作用除去污泥中大部分的水分，而后将其焚烧，建设焚烧装置的成本很高，能耗高，而且焚烧过程中产生的烟气污染以及废渣也需要相应的后处理措施，因此焚烧处理也受到很大的限制。
此外，在城镇污水处理过程中，一般会使用大量的铝盐净水剂，铝盐净水剂由铝矿石加工而成，目前我国每年要消耗掉50亿吨铝矿石，已经超过美国跃居全球第一。随着市场需求的日益增长，铝矿石资源在急剧减少，终有消耗完的一天。近年来，有人开始采用粉煤灰、铝箔酸、工业废铝渣等材料代替铝矿石生产铝盐净水剂，旨在减缓铝矿石资源的消耗，虽然该方法可以在一定程度上减少铝矿石资源的消耗，但由于其制备工艺复杂，生产成本较高，尚未大规模推广应用。
因此，亟需开发一种经济、高效、彻底、节能环保的生化污泥处理方法，最好还能同时实现资源的回收利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生化污泥的资源化利用方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种生化污泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
1)对生化污泥进行干燥、900～1200℃煅烧和粉碎，得到铝灰粉，煅烧产生的废气经水喷淋后导入生化池进行处理；
2)在铝灰粉中加入工业盐酸和水，进行酸溶解；
3)加入高分子絮凝剂，进行絮凝沉淀，过滤，对滤饼进行水洗，分别得到无害污泥和滤液，无害污泥制作成堆肥农用，在滤液中加入重金属捕捉剂，静置，倾倒出上清液，底部重金属污泥收集，回收其中的重金属；
4)在步骤3)的上清液中加入铝粉，95～100℃恒温充分反应，过滤，对滤饼进行水洗，得到滤液和滤饼，滤饼制砖，滤液经低温熟化，得到聚合氯化铝。
步骤1)所述的生化污泥为城镇污水处理厂加铝盐净水剂处理得到的生化污泥。
步骤1)进行干燥后生化污泥的含水率为30％～40％。
步骤1)所述的铝灰粉的粒径为80～120μm。
步骤2)所述的铝灰粉、工业盐酸和水的质量比为1：(0.5～1)：(2～4)。
步骤2)所述的工业盐酸的质量分数为25％～30％。
步骤2)所述的酸溶解的时间为30～60分钟。
步骤3)所述的高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺，加药量为500～1000ppm。
步骤3)所述的重金属捕捉剂为黄原酸酯类、二硫代胺基甲酸盐类衍生物中的至少一种，加药量为100～200ppm。
步骤4)所述的铝粉为铝酸钙粉、铝矾土中的至少一种，添加量为铝灰粉质量的40％～50％。
步骤4)所述的反应的时间为2～3小时。
步骤4)所述的低温熟化的温度为70～90℃，低温熟化时间为20～30小时。
本发明的有益效果是：
1)本发明可以回收生化污泥中的铝盐，将其转化成城镇生活污水处理药剂——聚合氯化铝，不仅可以节约资源，有效减少铝矿石的消耗，还可以降低城镇污水处理成本；
2)本发明可以回收生化污泥中的重金属离子，避免造成重金属污染；
3)本发明通过煅烧对生化污泥中的有机污染物进行了充分处理，并通过生化池对煅烧产生的废气进行了合理处置；
4)本发明处理工艺简单、成本低、节能环保，处理过的生化污泥可以直接用于农业生产或制砖，无二次污染。
具体实施方式
一种生化污泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
1)对生化污泥进行干燥、900～1200℃煅烧和粉碎，得到铝灰粉，煅烧产生的废气经水喷淋后导入生化池进行处理；
2)在铝灰粉中加入工业盐酸和水，进行酸溶解；
3)加入高分子絮凝剂，进行絮凝沉淀，过滤，对滤饼进行水洗，分别得到无害污泥和滤液，无害污泥制作成堆肥农用，在滤液中加入重金属捕捉剂，静置，倾倒出上清液，底部重金属污泥收集，回收其中的重金属；
4)在步骤3)的上清液中加入铝粉，95～100℃恒温充分反应，过滤，对滤饼进行水洗，得到滤液和滤饼，滤饼制砖，滤液经低温熟化，得到聚合氯化铝。
优选的，步骤1)所述的生化污泥为城镇污水处理厂加铝盐净水剂处理得到的生化污泥。
优选的，步骤1)进行干燥后生化污泥的含水率为30％～40％。
优选的，步骤1)所述的铝灰粉的粒径为80～120μm。
优选的，步骤2)所述的铝灰粉、工业盐酸和水的质量比为1：(0.5～1)：(2～4)。
优选的，步骤2)所述的工业盐酸的质量分数为25％～30％。
优选的，步骤2)所述的酸溶解的时间为30～60分钟。
优选的，步骤3)所述的高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺，加药量为500～1000ppm。
进一步优选的，所述的高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺。
优选的，步骤3)所述的重金属捕捉剂为黄原酸酯类、二硫代胺基甲酸盐类衍生物中的至少一种，加药量为100～200ppm。
优选的，步骤4)所述的铝粉为铝酸钙粉、铝矾土中的至少一种，添加量为铝灰粉质量的40％～50％。
优选的，步骤4)所述的反应的时间为2～3小时。
优选的，步骤4)所述的低温熟化的温度为70～90℃，低温熟化时间为20～30小时。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
1)取1000g城镇生活污水厂加药处理后含水率为80％左右的湿污泥，进行干燥，1100℃煅烧，粉碎，得到粒径约100μm的铝灰粉；
2)取200g铝灰粉，加入200g工业盐酸和800g水，反应45分钟；
3)加入500ppm的阳离子聚丙烯酰胺，充分搅拌，进行絮凝沉淀，压滤，对滤饼进行水洗，分别得到无害污泥和滤液，无害污泥制作成堆肥农用，在滤液中加入100ppm的黄原酸酯类重金属捕捉剂，静置2小时，倾倒出上清液，底部重金属污泥收集，回收其中的重金属；
4)将步骤3)的上清液加热至60℃，加入80g铝粉，升温至98℃，恒温反应2小时，降温至80℃，进行板框压滤，对滤饼进行水洗，得到滤液和滤饼，滤饼制砖，滤液80℃熟化24小时，得到聚合氯化铝。
经测试，本实施例制备的聚合氯化铝的性能指标如表1所示。
取城镇生活污水处理厂的好氧池出水，加入本实施例制备的聚合氯化铝，混凝搅拌2分钟，静置沉降15min，取上清液进行分析，测试结果如表2所示。
实施例2：
1)取1000g城镇生活污水厂加药处理后含水率为80％左右的湿污泥，进行干燥，900℃煅烧，粉碎，得到粒径约100μm的铝灰粉；
2)取200g铝灰粉，加入100g工业盐酸和400g水，反应60分钟；
3)加入700ppm的阳离子聚丙烯酰胺，充分搅拌，进行絮凝沉淀，压滤，对滤饼进行水洗，分别得到无害污泥和滤液，无害污泥制作成堆肥农用，在滤液中加入200ppm的黄原酸酯类重金属捕捉剂，静置2小时，倾倒出上清液，底部重金属污泥收集，回收其中的重金属；
4)将步骤3)的上清液加热至50℃，加入90g铝粉，升温至95℃，恒温反应3小时，降温至70℃，进行板框压滤，对滤饼进行水洗，得到滤液和滤饼，滤饼制砖，滤液70℃熟化30小时，得到聚合氯化铝。
经测试，本实施例制备的聚合氯化铝的性能指标如表1所示。
取城镇生活污水处理厂的好氧池出水，加入本实施例制备的聚合氯化铝，混凝搅拌2分钟，静置沉降15min，取上清液进行分析，测试结果如表3所示。
实施例3：
1)取1000g城镇生活污水厂加药处理后含水率为80％左右的湿污泥，进行干燥，1200℃煅烧，粉碎，得到粒径约100μm的铝灰粉；
2)取200g铝灰粉，加入150g工业盐酸和600g水，反应30分钟；
3)加入1000ppm的阳离子聚丙烯酰胺，充分搅拌，进行絮凝沉淀，压滤，对滤饼进行水洗，分别得到无害污泥和滤液，无害污泥制作成堆肥农用，在滤液中加入150ppm的黄原酸酯类重金属捕捉剂，静置2小时，倾倒出上清液，底部重金属污泥收集，回收其中的重金属；
4)将步骤3)的上清液加热至70℃，加入100g铝粉，升温至100℃，恒温反应2.5小时，降温至90℃，进行板框压滤，对滤饼进行水洗，得到滤液和滤饼，滤饼制砖，滤液90℃熟化20小时，得到聚合氯化铝。
经测试，本实施例制备的聚合氯化铝的性能指标如表1所示。
取城镇生活污水处理厂的好氧池出水，加入本实施例制备的聚合氯化铝，混凝搅拌2分钟，静置沉降15min，取上清液进行分析，测试结果如表4所示。
测试例1：
对实施例1～3制备得到的聚合氯化铝进行分析测试，其性能指标如表1所示。
表1实施例1～3的聚合氯化铝的性能指标
测试例2：
取城镇生活污水处理厂的好氧池出水，分别加入实施例1～3制备的聚合氯化铝，进行絮凝沉淀处理，取上清液进行分析，测试结果如表2～4所示。
表2实施例1的聚合氯化铝的水处理效果测试数据
表3实施例2的聚合氯化铝的水处理效果测试数据
表4实施例3的聚合氯化铝的水处理效果测试数据
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）对生化污泥进行干燥、900～1200℃煅烧和粉碎，得到铝灰粉，煅烧产生的废气经水喷淋后导入生化池进行处理；
2）在铝灰粉中加入工业盐酸和水，进行酸溶解；
3）加入高分子絮凝剂，进行絮凝沉淀，过滤，对滤饼进行水洗，分别得到无害污泥和滤液，无害污泥制作成堆肥农用，在滤液中加入重金属捕捉剂，静置，倾倒出上清液，底部重金属污泥收集，回收其中的重金属；
4）在步骤3）的上清液中加入铝粉，95～100℃恒温充分反应，过滤，对滤饼进行水洗，得到滤液和滤饼，滤饼制砖，滤液经低温熟化，得到聚合氯化铝。
2.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤1）所述的生化污泥为城镇污水处理厂加铝盐净水剂处理得到的生化污泥。
3.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤1）进行干燥后生化污泥的含水率为30%～40%。
4.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤1）所述的铝灰粉的粒径为80～120μm。
5.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤2）所述的铝灰粉、工业盐酸和水的质量比为1：（0.5～1）：（2～4）。
6.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤2）所述的工业盐酸的质量分数为25%～30%；步骤2）所述的酸溶解的时间为30～60分钟。
7.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤3）所述的高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺，加药量为500～1000ppm。
8.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤3）所述的重金属捕捉剂为黄原酸酯类、二硫代胺基甲酸盐类衍生物中的至少一种，加药量为100～200ppm。
9.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤4）所述的铝粉为铝酸钙粉、铝矾土中的至少一种，添加量为铝灰粉质量的40%～50%。
10.根据权利要求1所述的生化污泥的资源化利用方法，其特征在于：步骤4）所述的反应的时间为2～3小时；步骤4）所述的低温熟化的温度为70～90℃，低温熟化时间为20～30小时。
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