CN108569836B - 一种含铬污泥的脱水稳定化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铬污泥的脱水稳定化方法及装置。具体为，猪粪干燥与热解处理后得到猪粪炭；猪粪炭冷却后将所得猪粪炭细磨为猪粪炭粉末后添加到含铬污泥中进行混合得到含铬污泥混合物；将猪粪干燥时产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到所得含铬污泥混合物中进行配浆得到混合泥浆；混合泥浆水热处理得到水热处理产物后再进行固液分离；分离得到的液体用于厌氧发酵或直接进入污水处理***处理达标后排放；分离得到的固体经干燥得到脱水稳定化含铬污泥。本发明方法及设备流程简捷，操作简单，利用猪粪炭改善含铬污脱水性能并固化稳定污泥中的重金属铬，处理成本低，最终固相产物可直接填埋或作为堆肥基质或制备生物炭或建筑材料的原料，绿色环保，具有良好的社会、经济与环境效益。

Description

一种含铬污泥的脱水稳定化方法及装置

技术领域

本发明涉及污泥处理工艺，尤其涉及一种含铬污泥的脱水稳定化方法及装置。

背景技术

铬超标污泥是一种有毒危险废物，仅用一般填埋方法处理，易对环境、人体产生潜在危害。重金属铬不仅能在植物体内聚集，对植物产生毒害作用，影响植物的正常生长；在生物链的作用下，还会成倍的富集，最后进入人体，使人体内的蛋白质失活变性，损坏人的器官。因此，重金属铬超标污泥的脱水稳定化已经成为人们关注的焦点问题。目前，关于污泥处理的技术较多，包括填埋、焚烧、热解、建材利用等。但无论何种处理技术，首先要解决的都是脱水与重金属稳定化两大难题。污泥深度脱水是采用一定的机械设备将污泥含水率降至60％以下的过程。由于含有离子化的功能基团，如羧基和磷酸基，故污泥通常带负电，并以胶体的形式存在，且高度分散在水中，脱水比较困难。要实现污泥深度脱水，并不能单纯依靠提高脱水设备运行压力，更需要考虑如何提高污泥的脱水性。已有研究表明，由于污泥具有可压缩特性，单纯维持高压是无法实现深度脱水的，为确保机械脱水的效率，化学调理增强脱水性就显得十分重要。在国内，污泥深度脱水及添加剂的开发研究已有报道。发明专利中国专利申请CN201610978602.3公开了一种污泥脱水添加剂及其制备工艺与在污泥脱水中的应用，添加剂由固体烟气脱硫石膏以及占固体烟气脱硫石膏质量1～5％的硫酸钠组成，加入量为生化污泥固体含量的10～20％，有利于生化污泥的脱水性能改善，提高污泥脱水效果。中国专利申请CN201010580468.4公开了一种生活污泥脱水用调理剂，所述调理剂的配方包含：占待处理污泥干重0.3％～0.9％的聚丙烯酰胺，占待处理污泥干重5％～20％的竹炭，占待处理污泥干重0.2％～1％的季铵盐，占待处理污泥干重2％～5％的生石灰和占待处理污泥干重5％～20％的聚合硫酸铝，具有调理反应时间短、污泥沉降速度快、脱水效果好等特点。CN107032580A公开一种污泥脱水药剂，其由助滤剂、絮凝剂和过氧化物组成，可以显著降低污泥比阻，经过机械压滤，可使含水率降到70％以下。中国专利申请CN102145974A公开对城市污水中污泥的处理方法，其包括如下步骤：(1)在污泥中加入氧化导向剂和调节剂，搅拌，并通入臭氧，(2)搅拌反应后，然后加入聚沉剂，最后将污泥经压滤，得到含水率55％以下的污泥。上述专利公开的技术方案中，污泥脱水助剂多为无机化学添加剂为主，添加量大，成本高，应用有局限。另一方面，对于污泥中重金属的控制途径主要分为去除和稳定化，其中对于中低浓度重金属污泥，采用稳定化工艺具有操作简单、成本较低，应用广等特点。目前已有一些关于添加剂对污泥中重金属形态及稳定化影响的研究，部分添加剂使污泥中重金属的形态向残渣态转化倾向，对环境的危害也会降低。如曹仲宏等研究发现生石灰、粉煤灰和粘土的添加在污泥填埋过程中均有利于Cr和Cd向稳定形态转化【曹仲宏等.添加剂对脱水污泥中重金属形态的影响[J].中国给水排水,2007,23:82-86.】。中国专利申请CN201710610775.4公开了一种重金属污泥稳定剂的制备及应用方法，包括以下步骤：(1)制备方法：以质量百分比计，骨料10-50％，沉淀剂5-40％，外加剂1-10％；(2)应用方法：重金属污泥加水搅拌成浆体，同时用无机酸或者无机碱调节浆体pH，加入步骤(1)的稳定剂5％-20％，搅拌均匀后加入固化剂，养护后进行检测，固化体浸出液达到危险废物填埋入场标准。中国专利申请CN201310449462.7公开重金属污泥稳定剂及其使用方法，该稳定剂由无机碱性物质、金属螯合剂及有机溶剂复配而成，无机碱性物质质量含量为25％-40％，金属螯合剂质量含量为20％-30％，有机溶剂质量含量为40％-45％，将加入稳定剂后的混合泥土深埋地下2米即可。中国专利申请CN201010145640.3公开了一种高抗压强度稳定污泥，该稳定污泥由向脱水污泥中加入稳定剂和高岭土混合而成，其中脱水污泥、稳定剂和高岭土的质量比为84～85∶11～12∶3～4，所述稳定剂由水泥和元明粉按质量比20∶1～2的比例组成；稳定污泥可以根据实际需要，既可以进行填埋处置，也能够重新进行资源化利用，特别是其具有高抗压强度的特性，不仅可以作为填埋场的盖层或填方材料，也可以替代砂、粘土等建筑材料在其他建筑方面应用。上述专利对于污泥中重金属的固化，过程复杂，成本较高，并不完全适用于含铬污泥无害化处置。因此，开发一种低成本高效含铬污泥脱水稳定化的方法及装置对于实现重金属污染污泥的无害化与资源化利用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铬污泥脱水稳定化方法，可有效提高含铬污泥脱水性能，实现重金属铬的固化稳定，大大降低其对环境的负面影响风险，操作简单，工艺过程节能效益显著，处理成本低，为实现重金属污泥资无害化处理与后续资源化利用奠定基础，具有良好的经济效益与环境效益。该方法的优势在于克服了现有含铬污泥处理脱水效率低，重金属固化稳定成本高，容易产生二次污染等不足。

为实现上述目的，本发明提供一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，猪粪干燥与热解处理后冷却得到猪粪炭；将所得猪粪炭细磨为猪粪炭粉末后，添加到含铬污泥中进行混合得到含铬污泥混合物；将猪粪干燥时产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到所得含铬污泥混合物中进行配浆得到混合泥浆；混合泥浆水热处理得到水热处理产物后再进行固液分离；分离得到的液体用于厌氧发酵或直接进入污水处理***处理达标后排放；分离得到的固体经干燥得到脱水稳定化含铬污泥。

进一步，所述猪粪为养殖场经固液分离预处理得到的猪粪；优选的，猪粪的含水率为40-50％；

任选的，所述含铬污泥为工业污水处理厂产生的离心脱水含铬污泥，含水率为80-90％，总铬含量<10000mg/kg。

进一步，所述猪粪干燥的温度为60℃-100℃，时间为10-30min，干燥后含水率<3％。

进一步，所述猪粪热解处理的温度为400℃-700℃，热解处理的时间为5-30min。

所述冷却步骤中，冷却的方式可以为滚筒式或管束式间接冷却，冷却后得到猪粪炭物料终温<80℃；

任选的，所述猪粪炭粉末的粒径为100目-200目。

进一步，所述猪粪炭粉末与含铬污泥混合的干基质量比为5％-10％；

任选的，所述混合泥浆的固液质量比为8％-15％。

进一步，所述水热处理的温度为160-220℃，压力为1-5bar，时间为30-60min；

任选的，所述水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤、真空抽滤、离心分离或带式过滤。

进一步，所述热解的装置加热炉产生的高温烟气分别作为猪粪干燥工序、水热处理工序和水热处理后固相干燥工序的间接加热热源。

进一步，所述水热处理后固相干燥温度为80℃-120℃，时间为30-60min。

本发明还提供一种用于含铬污泥的脱水稳定化方法的装置，其特征在于，包括猪粪储仓(1)、输送装置1#(2)、干燥装置1#(3)、输送装置2#(4)、热解装置(5)、冷却装置(6)、输送装置3#(7)、细磨装置(8)、输送装置4#(9)、冷凝装置(10)、11是液体泵1#(11)、含铬污泥储仓(12)、输送装置5#(13)、混合装置(14)、输送装置6#(15)、水热装置(16)、分离装置(17)、干燥装置2#(18)、液体泵2#(19)、污水处理***(20)、输送装置7#(21)、脱水固化稳定含铬污泥储仓(22)、燃烧装置(23)、风机1#(24)、风机2#(25)、风机3#(26)、尾气净化装置(27)；

其中，猪粪储仓(1)出口与输送装置1#(2)入口相连；输送装置1#(2)出口与干燥装置1#(3)入口相连；干燥装置1#(3)物料出口与输送装置2#(4)入口相连；输送装置2#(4)出口与热解装置(5)入口相连；热解装置(5)物料出口与冷却装置(6)入口相连。冷却装置(6)出口与输送装置3#(7)入口相连；输送装置3#(7)出口与细磨装置(8)入口相连；细磨装置(8)出口与输送装置4#(9)入口相连；输送装置4#(9)出口与混合装置(14)入口相连；

干燥装置1#(3)蒸汽出口与冷凝装置(10)入口相连；冷凝装置(10)液体出口与11是液体泵1#(11)入口相连，液体泵1#(11)出口与混合装置(14)入口相连；

含铬污泥储仓(12)出口与输送装置5#(13)入口相连；输送装置5#(13)出口与混合装置(14)入口相连；混合装置(14)出口与输送装置6#(15)入口相连；输送装置6#(15)出口与水热装置(16)入口相连；水热装置(16)出口与分离装置(17)入口相连；分离装置(17)固相出口与干燥装置2#(18)入口相连，干燥装置2#(18)出口与输送装置7#(21)入口相连，输送装置7#(21)出口与脱水固化稳定含铬污泥储仓(22)相连；分离装置(17)液相出口与液体泵2#(19)入口相连；液体泵2#(19)出口与污水处理***(20)相连；

热解装置(5)热解气出口与燃烧装置(23)相连，燃烧装置(23)产生的热量作为热解装置(5)的能源；热解装置(5)产生的烟气分别与干燥装置1#(3)、水热装置(16)和干燥装置2#(18)相连，并经风机1#(24)、风机2#(25)和风机3#(26)抽送至尾气净化装置(27)，实现达标排放；

进一步，所述的猪粪储仓(1)、含铬污泥储仓(12)与脱水固化稳定含铬污泥储仓(22)为普通钢质方型料仓或圆形料仓；

任选的，所述的输送装置1#(2)、输送装置2#(4)、输送装置3#(7)、输送装置4#(9)、输送装置7#(21)为单轴螺旋输送装置、双轴螺旋输送装置或无轴螺旋输送装置；

任选的，输送装置5#(13)、输送装置6#(15)为泥浆泵；

任选的，干燥装置1#(3)与干燥装置2#(18)可以为圆盘干燥机、滚筒干燥机或其它形式烟气间接加热烘干装置；

任选的，热解装置(5)为滚筒加热装置，加热方式为间接加热；

任选的，冷却装置(6)为滚筒冷却机、管束式冷却换热装置或其它形式的空气或水间接冷却装置；

任选的，细磨装置(8)为雷蒙磨、卧辊磨、球磨与气流磨；

任选的，冷凝装置(10)为间接冷凝装置；

任选的，液体泵1#(11)、液体泵2#(19)为普通水泵；

任选的，混合装置(14)为带机械搅拌装置的普通不锈钢混合罐；

任选的，水热装置(16)为普通间接加热式水热反应釜；

任选的，分离装置(17)为板框压滤机、真空抽滤机、离心分离机或带式压滤机；

任选的，污水处理***(20)为现有传统污水处理工艺***；

任选的，燃烧装置(23)为煤气燃烧加热炉；

任选的，风机1#(24)、风机2#(25)、风机3#(26)均为普通风机；

任选的，尾气净化装置(27)为普通双碱法尾气净化***。

目前畜禽养殖产生的废弃物处理是个难题，本发明采用猪粪制炭，一方面能够实现猪粪的无害化处理，另一方面猪粪炭与污泥混合水热后对含名称提高污泥脱水性能以及实现重金属铬的固化稳定具有好的效果。

所述猪粪干燥的温度为60℃-100℃，时间为10-30min，干燥后含水率<3％。干燥至含水率<3％后，进行热解炭化可以节约能源；另外高含水率的猪粪直接在高温条件下热解炭化，容易产生气化反应，降低猪粪炭的收率。

所述猪粪炭粉末的粒径100目-200目。在水热过程中，与含铬污泥作用更加充分，实现固化稳定含铬污泥的目标；实验表明，粒径>100目，效果不明显；粒径<200目，细磨能源消耗大，且对于含铬污泥脱水稳定化的效果没有明显提升。

所述猪粪炭粉末与含铬污泥混合的干基质量比为5％-10％；猪粪炭粉末的添加比例<5％时，对铬固化稳定效果不明显；猪粪炭粉末的添加比例>10％时，则猪粪炭添加量大，成本高，不经济。

所述混合泥浆的固液质量比为8％-15％。在此固液质量比的条件下，有很好的水热反应效果；当混合泥浆的固液质量比<8％，含水率太高，降低了水处理效率，成本较高；混合泥浆的固液质量比>15％，固含量过高，水热反应后对含铬污泥的脱水性能及铬的固化稳定效果不充分。

为了实现水热处理后的含铬污泥烘干处理，进一步减量化，本发明所述水热处理后固相干燥温度为80℃-120℃，时间为30-60min。

本发明的有益效果：利用猪粪与含铬污泥为主要原料，将猪粪热解获得猪粪炭后再与含铬污泥混合水热处理，充分利用猪粪炭特殊多孔结构和丰富官能团，一方面，实现重金属铬的吸收、沉淀、络合等，使污泥中的重金属铬残渣态含量明显提高，充分固化稳定重金属铬，极大降低了环境风险，实现含铬污泥无害化处理；另一方面，猪粪炭降低污泥颗粒间的静电排斥作用和水合作用，在混合水热过程中形成渗透、牢固性的晶格结构，实现污泥水热过程的细胞快速破壁，快速释放毛细水、吸附水和内部水，大幅度降低污泥固相粘度，极大提高脱水性，保证了后续脱水过程中滤相的通透性，从而提高了固液分离阶段的脱水效率，提高幅度超过50％；而且，脱水污泥的干燥效率也得到明显提高。此外，将猪粪热解产生的热解气作为猪粪热解过程的燃料，不需要外供能源；将热解工序产生的热烟气余热利用于干燥工序与水热工序，工艺过程节能效益显著。本发明整套工艺设备流程简捷，充分体现循环经济与清洁生产理念，操作简单，运行成本低，最终产物可以直接填埋，也可以作为堆肥基质或制备生物炭或建筑材料的原料，实现了含铬污泥资源化与无害化的目标，绿色环保，具有良好的社会效益、经济效益与环境效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种含铬污泥脱水稳定化方法的工艺流程图。

图2是本发明实施例提供的实施一种含铬污泥脱水稳定化方法的装置的设备联接图。

图3是本发明实施例2中不同处理条件下污泥的粘度测试结果图。

图4是本发明实施例2中不同污泥处理条件下污泥中重金属铬的BCR形态分布图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

图1是本发明实施例提供的一种含铬污泥脱水稳定化方法的工艺流程图：将养殖场固液分离预处理所得的猪粪，经干燥与热解处理后得到猪粪炭；将猪粪炭进行细磨，按比例添加到含铬污泥中进行混合；将猪粪干燥产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到猪粪炭与含铬污泥混合物中进行配浆；将配浆得到的混合泥浆进行水热处理，然后进行固液分离；分离得到的液体可以用于厌氧发酵，也可以直接进入污水处理***处理达标后排放；分离得到的固体为脱水稳定化含铬污泥，脱水性能明显增强，重金属铬的残渣态明显增加，完全实现脱水稳定化，可以直接填埋，也可以作为堆肥基质或制备生物炭或建筑材料的原料。

图2是本发明实施例提供的一种实施含铬污泥脱水稳定化方法的装置的设备联接图。其中，1是猪粪储仓；2是输送装置1#；3是干燥装置1#；4是输送装置2#；5是热解装置；6是冷却装置；7是输送装置3#；8是细磨装置；9是输送装置4#；10是冷凝装置；11是液体泵1#；12是含铬污泥储仓；13是输送装置5#；14是混合装置；15是输送装置6#；16是水热装置；17是分离装置；18是干燥装置2#；19是液体泵2#；20是污水处理***；21是输送装置7#；22是脱水固化稳定含铬污泥储仓；23是燃烧装置；24是风机1#；25是风机2#；26风机3#；27是尾气净化装置。

本发明所述一种含铬污泥脱水稳定化的装置，包括猪粪储仓(1)、输送装置1#(2)、干燥装置1#(3)、输送装置2#(4)、热解装置(5)、冷却装置(6)、输送装置3#(7)、细磨装置(8)、输送装置4#(9)、冷凝装置(10)、11是液体泵1#(11)、含铬污泥储仓(12)、输送装置5#(13)、混合装置(14)、输送装置6#(15)、水热装置(16)、分离装置(17)、干燥装置2#(18)、液体泵2#(19)、污水处理***(20)、输送装置7#(21)、脱水固化稳定含铬污泥储仓(22)、燃烧装置(23)、风机1#(24)、风机2#(25)、风机3#(26)、尾气净化装置(27)。

其中，猪粪储仓(1)出口与输送装置1#(2)入口相连；输送装置1#(2)出口与干燥装置1#(3)入口相连；干燥装置1#(3)物料出口与输送装置2#(4)入口相连；输送装置2#(4)出口与热解装置(5)入口相连；热解装置(5)物料出口与冷却装置(6)入口相连。冷却装置(6)出口与输送装置3#(7)入口相连；输送装置3#(7)出口与细磨装置(8)入口相连；细磨装置(8)出口与输送装置4#(9)入口相连；输送装置4#(9)出口与混合装置(14)入口相连。

干燥装置1#(3)蒸汽出口与冷凝装置(10)入口相连；冷凝装置(10)液体出口与11是液体泵1#(11)入口相连，液体泵1#(11)出口与混合装置(14)入口相连。

含铬污泥储仓(12)出口与输送装置5#(13)入口相连；输送装置5#(13)出口与混合装置(14)入口相连；混合装置(14)出口与输送装置6#(15)入口相连；输送装置6#(15)出口与水热装置(16)入口相连；水热装置(16)出口与分离装置(17)入口相连；分离装置(17)固相出口与干燥装置2#(18)入口相连，干燥装置2#(18)出口与输送装置7#(21)入口相连，输送装置7#(21)出口与脱水固化稳定含铬污泥储仓(22)相连；分离装置(17)液相出口与液体泵2#(19)入口相连；液体泵2#(19)出口与污水处理***(20)相连；

热解装置(5)热解气出口与燃烧装置(23)相连，燃烧装置(23)产生的热量作为热解装置(5)的能源；燃烧装置(23)产生的烟气分别与干燥装置1#(3)、水热装置(16)和干燥装置2#(18)相连，并经风机1#(24)、风机2#(25)和风机3#(26)抽送至尾气净化装置(27)，实现达标排放。

猪粪储仓(1)、输送装置1#(2)、干燥装置1#(3)、输送装置2#(4)、热解装置(5)、冷却装置(6)、输送装置3#(7)、细磨装置(8)、输送装置4#(9)、冷凝装置(10)、11是液体泵1#(11)、含铬污泥储仓(12)、输送装置5#(13)、混合装置(14)、输送装置6#(15)、水热装置(16)、分离装置(17)、干燥装置2#(18)、液体泵2#(19)、污水处理***(20)、输送装置7#(21)、脱水固化稳定含铬污泥储仓(22)、燃烧装置(23)、风机1#(24)、风机2#(25)、风机3#(26)、尾气净化装置(27)。

所述的猪粪储仓(1)、含铬污泥储仓(12)与脱水固化稳定含铬污泥储仓(22)为普通钢质方型料仓或圆形料仓。输送装置1#(2)、输送装置2#(4)、输送装置3#(7)、输送装置4#(9)、输送装置7#(21)为单轴螺旋输送装置、双轴螺旋输送装置或无轴螺旋输送装置。输送装置5#(13)、输送装置6#(15)为泥浆泵。干燥装置1#(3)与干燥装置2#(18)可以为圆盘干燥机、滚筒干燥机或其它形式烟气间接加热烘干装置。热解装置(5)为滚筒加热装置，加热方式为间接加热。冷却装置(6)为滚筒冷却机、管束式冷却换热装置或其它形式的空气或水间接冷却装置。细磨装置(8)为雷蒙磨、卧辊磨、球磨与气流磨；冷凝装置(10)为间接冷凝装置。液体泵1#(11)、液体泵2#(19)为普通水泵。混合装置(14)为带搅拌装置的普通不锈钢混合罐。水热装置(16)为普通间接加热式水热反应釜；分离装置(17)为真空抽滤机、带式压滤机、离心分离机或板框压滤机；污水处理***(20)为现有传统污水处理工艺***。燃烧装置(23)可以为煤气燃烧加热炉。风机1#(24)、风机2#(25)、风机3#(26)均为普通风机。尾气净化装置(27)为普通双碱法尾气净化***。

结合图1-2及含铬污泥脱水稳定化的装置，实施以下实施例。

实施例1：

将养殖场固液分离预处理所得的猪粪，经干燥与热解处理后得到猪粪炭；将猪粪炭进行细磨，按比例添加到含铬污泥中进行混合；将猪粪干燥产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到猪粪炭与含铬污泥混合物中进行配浆；将配浆得到的混合泥浆进行水热处理，然后进行固液分离；分离得到的液体可以用于厌氧发酵，也可以直接进入污水处理***处理达标后排放；分离得到的固体脱水性能显著改善，重金属铬的残渣态明显增加，重金属铬实现固化稳定，经干燥后的最终产物即为脱水稳定化含Cr污泥，可以直接填埋，也可以作为堆肥基质或制备生物炭或建筑材料的原料。所述的猪粪为养殖场经固液分离预处理得到的猪粪，含水率为40-50％；含铬污泥为工业污水处理厂产生的离心脱水含铬污泥，含水率为80-90％，总铬含量<10000mg/kg。所述猪粪干燥温度为60℃-100℃，时间为10-30min，干燥后含水率<3％；干燥蒸发出的水蒸汽经过冷凝回收，可用于混合调浆工序用水。所述的热解温度为400℃-700℃，物料停留时间为5-30min；所述冷却回收步骤中，冷却方式可以为滚筒式或管束式间接冷却，冷却后得到猪粪炭物料终温<80℃；所述猪粪炭细磨后得到的粉末粒径控制为100目-200目。所述混合调浆工序，猪粪炭粉末添加比例与含铬污泥干基质量比为5％-10％，混合调浆后的固液比为8％-15％。所述水热处理工序，水热处理的温度为160-220℃，压力为1-5bar，时间为30-60min；水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤、真空抽滤、离心分离或带式过滤。热解装置加热炉产生的高温烟气分别作为猪粪干燥工序、水热处理工序和水热处理后固相干燥工序的间接加热热源，充分实现能源梯级利用。水热处理后固相干燥温度为80℃-120℃，时间为30-60min。

脱水稳化后的含铬污泥采用美国环境保护局(EPA)制定的TCLP(toxicitycharacteristicleaching procedure)毒性浸出法测定重金属的浸出毒性，评价新工艺的环境安全性，结果如表1所示。

表1污泥处理前后重金属铬TCLP法浸出浓度表

从表1可以看出，处理前的含Cr污泥中重金属Cr的TCLP浸出含量均远远超过标准规定的限值，但经本发明方法脱水稳定化处理后，重金属Cr的浸出量实现大幅的降低，均低于US-EPA标准，无环境风险，实现了无害化处理；另一方面，脱水稳定化含Cr污泥重金属Cr的TCLP浸出含量也低于危险废物鉴别标准GB5085.3-2007的限值，处理后的最终产物可以当作一般废弃物直接填埋，也可以作为堆肥基质或制备生物炭或建筑材料的原料。

实施例2

将养殖场固液分离预处理所得的猪粪，经干燥与热解处理后得到猪粪炭；将猪粪炭进行细磨，按比例添加到含铬污泥中进行混合；将猪粪干燥产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到猪粪炭与含铬污泥混合物中进行配浆；将配浆得到的混合泥浆进行水热处理，然后进行固液分离；分离得到的液体可以用于厌氧发酵，也可以直接进入污水处理***处理达标后排放；分离得到的固体，脱水性增强，重金属铬的残渣态明显增加，完全实现含铬污泥脱水稳定化。经干燥后的最终产物即为脱水稳定化含Cr污泥可以直接填埋，也可以作为堆肥基质或制备生物炭或建筑材料的原料。所述的猪粪为养殖场经固液分离预处理得到的猪粪，含水率为45％；含铬污泥为工业污水处理厂产生的离心脱水含铬污泥，含水率为85％，铬含量为6350mg·kg^-1。所述猪粪干燥温度为100℃，时间为30min，干燥后含水率<3％；干燥蒸发出的水蒸汽经过冷凝回收，用于混合调浆工序用水。所述的热解温度为600℃，物料停留时间为25min；所述冷却回收步骤中，冷却方式可以为滚筒式或管束式间接冷却，冷却后得到猪粪炭物料终温<80℃；所述猪粪炭细磨后得到的粉末粒径控制为100目-200目。所述混合调浆工序，猪粪炭粉末添加比例与含铬污泥干基质量比为10％，混合调浆后的固液比为8％。所述水热处理工序，水热处理的温度分别为160℃，180℃，200℃，220℃，压力为4.0bar，时间为30min，根据不同处理方案分别命名为污泥加炭₁₆₀、污泥加炭₁₈₀、污泥加炭₂₀₀和污泥加炭₂₂₀，以便于与原污泥进行比较；水热处理产物进行固液分离的方法为离心分离，并对分离出的固相进行污泥粘度测试，以表征污泥脱水性能。

不同处理条件下污泥的粘度测试结果如图3所示。结果表明，与原污泥相比，经与猪粪炭粉末混合水热处理后，随着温度增加污泥粘度呈现明显地大幅度下降的趋势；由于污泥粘度与脱水性能为负相关关系，因此含铬污泥与猪粪炭混合水热，使污泥脱水性能大幅度提高。

采用欧洲标准测试分析委员会(The Community Bureau of Reference,Now theStandards,Measurements and Testing Programme)支持的BCR连续提取法，污泥中重金属元素的形态分布共分为弱酸态(可交换态和碳酸盐结合态)、可还原态(铁锰氧化物结合态)、可氧化态(有机物及硫化物结合态)和残渣态四种组分。弱酸提取态和可还原态的重金属很容易被植物吸收，对生态环境带来负面的影响；可氧化态是金属离子与有机质和硫化物相结合的形态，以有机质活性基团为配位体结合或是硫离子与金属粒子生成的不溶物，当有机物在氧化条件下反应时，部分金属将会得到释放。残渣固体中包含主要能使金属固化晶体结构中的固体，所以将残渣态的重金属被看成最稳定的金属形态；当样品中金属残渣态含量增加时，表明其在能够在环境中更加稳定地存在，不易造成环境风险。BCR测试结果如图4所示。

图4结果表明，与原污泥相比，含铬污泥经与猪粪炭混合水热，使污泥中重金属铬从不稳定态向残渣态转化，残渣态含量明显提高，同时不稳定态明显降低，实现了重金属铬的固化与稳定化。

本发明所述含铬污泥脱水稳定化的装置可提高含铬污泥脱水性能，同时实现重金属铬的固化稳定，大大降低其对环境的负面影响风险，操作简单，工艺过程节能效益显著，运行成本低，可用于重金属铬超标污泥无害化处理，重金属铬的TCLP浸出含量可控制在危险废物鉴别标准GB5085.3-2007的限值以内，最终产物可作为一般废弃物处理，这为后续进一步资源化利用奠定基础，具有良好的经济效益与环境效益。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，猪粪干燥至含水率<3％后，400℃-700℃5-30min热解处理后冷却得到猪粪炭；将所得猪粪炭细磨为猪粪炭粉末后，添加到含铬污泥中进行混合得到含铬污泥混合物；所述猪粪炭粉末与含铬污泥混合的干基质量比为5％-10％；将猪粪干燥时产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到所得含铬污泥混合物中进行配浆得到混合泥浆；所述混合泥浆的固液质量比为8％-15％；混合泥浆水热处理得到水热处理产物后再进行固液分离，其中水热处理的温度为160-220℃，压力为1-5bar，时间为30-60min，固液分离的方法为板框压滤、真空抽滤、离心分离或带式过滤；分离得到的液体用于厌氧发酵或直接进入污水处理***处理达标后排放；分离得到的固体经干燥得到脱水稳定化含铬污泥；

所述含铬污泥为工业污水处理厂产生的离心脱水含铬污泥，含水率为80-90％，总铬含量<10000mg/kg。

2.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述猪粪为养殖场经固液分离预处理得到的猪粪。

3.根据权利要求2所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述预处理得到的猪粪的含水率为40-50％。

4.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述猪粪干燥的温度为60℃-100℃，时间为10-30min。

5.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述冷却步骤中，冷却的方式为滚筒式或管束式间接冷却，冷却后得到猪粪炭物料终温<80℃；所述猪粪炭粉末的粒径为100目-200目。

6.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述热解的装置加热炉产生的高温烟气分别作为猪粪干燥工序、水热处理工序和水热处理后固体干燥工序的间接加热热源。

7.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述水热处理后固体干燥温度为80℃-120℃，时间为30-60min。

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