專利名稱：一種污泥固化劑及固化污泥的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，涉及一種用于污泥固化的污泥固化劑以及固化污泥的 方法，特別是涉及市政污水處理廠脫水污泥和河道污泥的固化。
背景技術：
污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的一種粘稠狀物質(zhì)，它以好氧、厭氧微生物為主體，同 時也混入有原污水中帶有的泥砂、纖維、動植物殘體及吸附在其上的有機物、金屬、病菌、蟲 卵、膠質(zhì)等多種復雜的混合體。對于大型城市的污水處理廠來說，由于有大量的工業(yè)廢水排 入系統(tǒng)，造成污水污泥中的重金屬含量偏高，其中銅、鋅含量往往接近或超過污泥作為農(nóng)用 堆肥的接納標準，從污水處理廠排出的污泥一般是一種松散的、含水量在80%至85% (重 量)的膠溶狀膏體物，具有比重輕(小于等于lkg/cm3)、體積龐大(是所含固體物體積的數(shù) 十倍)、觸變性強(不易脫水)、極易腐敗惡臭的理化特點，因而十分不利于處理與運輸。目前國內(nèi)污泥的處置方法主要有堆肥、填埋、焚燒和制造建筑材料等。從環(huán)境污 染、衛(wèi)生安全和經(jīng)濟有效等方面考慮，無論那種處置方式都存在利弊。由于污泥的孔隙率很低，含水率又很高，難以采用生活垃圾堆肥應用的強制通風 方法進行堆肥。為此需要加入大量木屑等調(diào)理劑來增加孔隙率和降低含水率，導致體積明 顯增大，操作困難，運行成本高，堆肥時間即使多達20天，其產(chǎn)品仍然有惡臭，腐熟度小，無 法達到國家農(nóng)用標準。污泥焚燒也面臨一系列問題，特別是由于污泥含水率太高，熱值很低。污泥焚燒過 程中需要使用大量輔助燃料，使處理成本極高，設備投資大。國內(nèi)有一些污水處理廠建設了 污泥焚燒設備，均因污泥熱值低、輔助燃料用量大、成本高而閑置。污泥的固化處理是近年來污泥的工業(yè)處理上普遍重視和使用較多的一種處理方 法，它是指用物理和化學方法將污泥顆粒膠結(jié)、摻合并包裹在密實的惰性基材中，形成整體 性較好的固化體的一種過程。其中固化所用的惰性材料叫固化劑，污泥經(jīng)過固化處理所形 成的固化產(chǎn)物為固化體。污泥的穩(wěn)定化是將污泥中有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性的 物質(zhì)過程。穩(wěn)定化一般可分為化學穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化?；瘜W穩(wěn)定化是通過化學反應使有 毒物質(zhì)變成不溶性化合物，使其在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動；物理穩(wěn)定化是將污泥與一種疏 松物料(如粉煤灰)混合生成一種粗顆粒的固體。污泥的固化和穩(wěn)定化一般同時進行，其機理是向污泥中加入固化劑，通過一系列 復雜的物理化學反應(如水化反應)，將有毒有害的物質(zhì)固定在固化形成的網(wǎng)鏈(晶格) 中，使其轉(zhuǎn)化成類似土壤或膠結(jié)強度很大的固體，可就地填埋或用作建筑材料等。污泥固化 處理技術既可用作特殊工業(yè)污泥，如含重金屬污泥、含油污泥、電鍍污泥、印染污泥等危險 廢物的固化處理，也可用于城市污水處理廠產(chǎn)生的普通污泥的固化處理。CN101638311A公開了一種淤泥、污泥固化劑，其主要由下述主原料組成煤矸石、 膨潤土、硅灰石、火山灰土、礦渣、粉煤灰、灰?guī)r石和電石渣；輔料由下述原料組成聚丙烯酰胺、三乙醇胺、石英粉、氣相二氧化硅、氧化銅、氧化鐵、氫氧化鈣、水玻璃和磷酸。采用該 固化劑以5%至10%的配比與污泥、淤泥進行均勻攪拌，5個小時后就能實現(xiàn)初凝，一個月 之內(nèi)完全凝固。該發(fā)明的缺點是固化劑成分復雜、固化成本高、固化時間太長、不能滿足城 市污泥高日產(chǎn)量和快速填埋的需要。CN101265070公開了一種用于市政污水處理廠排水污泥和河道污泥的固化劑，該 固化劑的各組分原料的質(zhì)量比為硫鋁酸鹽水泥30%至60%，石膏20%至40%，石灰8% 至20%，促凝劑1%至5(%。污泥添加固化劑攪拌固化后，養(yǎng)護1至6天的時間，即可達到填 埋要求的強度和含水量。污泥固化后，有毒重金屬離子被包裹，使得污泥的污染降低。被固 化的污泥沒有原始污泥的惡臭，減少了作業(yè)時對操作人員的危害。但是，該發(fā)明也存在固化 劑成分復雜，固化成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術中固化劑的缺點，本發(fā)明提供一種成分簡單且固化性能優(yōu)異的污 泥固化劑，該固化劑含有硅酸鹽水泥和活性氧化鎂。所述的污泥固化劑中，相對于固化劑的 總重量，優(yōu)選所述硅酸鹽水泥占固化劑的重量比為40%至60%，所述活性氧化鎂占固化劑 的重量比為60%至40% ；更優(yōu)選，所述硅酸鹽水泥為45%至55%，所述活性氧化鎂為55% 至45% ；最優(yōu)選，所述硅酸鹽水泥為50%，所述活性氧化鎂為50%。所述硅酸鹽水泥可以使用任何種類的硅酸鹽水泥，例如可以使用純熟料硅酸鹽水 泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥中的任意一種或兩種以上的水 泥，優(yōu)選使用普通硅酸鹽水泥。本發(fā)明還提供一種固化污泥的方法，該方法使用本發(fā)明的污泥固化劑，其中相對 于含水量在80%左右的污泥的總重量，優(yōu)選所述固化劑的添加比例為5%到20% ；更優(yōu)選 為6%到10% ；特別優(yōu)選為7%至9% ；最優(yōu)選為8%。本發(fā)明的污泥固化劑可用于市政污水處理廠脫水污泥和河道污泥的處理。使用本 發(fā)明的固化劑固化時間短、操作簡單、降解和固化重金屬效果明顯。在處理含水量在80%左 右的污泥和底泥時，所述固化劑可以在4小時內(nèi)快速固化污泥，5天達到填埋要求，降低城 市污泥和河道底泥中主要總金屬含量60%至90%以上。因此，本發(fā)明的固化劑特別適合于 大型城市化污水處理廠和城市河道污泥的固化處理。


圖1表示用固化劑固化污泥的工藝流程。圖2表示不同固化劑對化學污泥固化的固化效果。
具體實施例方式本發(fā)明的固化劑由硅酸鹽水泥和活性氧化鎂組成，其固化工藝如圖1所示，污泥 由廠內(nèi)短駁車輛運至固化處理區(qū)，污泥卸入污泥倉。外運固化劑由懸臂吊車卸入粉料倉貯 存。污泥、固化劑分別用皮帶輸送機及螺旋輸送機或者固化劑絞籠送入混合攪拌機或滾筒 攪拌機中，經(jīng)充分混合后，混合料利用運輸車運輸至養(yǎng)護區(qū)，經(jīng)挖掘機攤鋪后養(yǎng)護5-7天， 現(xiàn)場取樣檢測，當水分低于65%、無側(cè)限抗壓強度大于50Kpa/Cm時達到填埋要求，將該養(yǎng)護好的成品混合料用挖掘機或裝載機裝車，運往污泥填埋區(qū)填埋。本發(fā)明中所使用的硅酸鹽水泥可以是普通硅酸鹽水泥，例如，標號為425、525、625 和725的普通硅酸鹽水泥，也可以是普通硅酸鹽水泥與其他種類的硅酸鹽水泥的混合物。本發(fā)明中所使用的活性氧化鎂可以是通過商業(yè)購買的重質(zhì)活性氧化鎂。例如可以 是85%的重質(zhì)活性氧化鎂，顆粒度為120目至200目。本發(fā)明的污泥固化劑還可以含有其他的輔料成分，例如石灰和促凝劑等，其重量 不超過固化劑重量的25%。以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍決不僅限于實施 例。實施例1第一步固化劑的配制將市售40千克普通硅酸鹽水泥(標號為42 和60千克重質(zhì)活性氧化鎂(海城 市博鴻礦業(yè)有限公司產(chǎn)品，含量85. 2% )，通過錐形攪拌機混合3-5分鐘。第二步固化劑的添加將60千克混合均勻的固化劑添加到1000千克含水量約80%重量的污水廠處理污 泥中，具體的添加方式為污泥、固化劑分別用皮帶輸送機及螺旋輸送機送入混合攪拌機中， 經(jīng)10-15分鐘充分混合后，皮帶傳送至固化污泥出料口。第三步攤鋪養(yǎng)護運輸車運送固化后的污泥至晾曬場地，在晾曬1-2天后進行挖機的攤鋪，攤鋪厚 度為30-50cm ；夏季每1天攤鋪一次，其余季節(jié)每2天攤鋪一次，檢測攤鋪后污泥的水分和 硬度，當水分低于60%、無側(cè)限抗壓強度大于50Kpa/Cm后進行填埋。實施例2第一步固化劑的配制將市售60千克的普通硅酸鹽水泥(標號為42 和40千克的活性氧化鎂(海城 市博鴻礦業(yè)有限公司產(chǎn)品，含量85. 2% )，分別通過螺旋絞籠推送至固化劑添加口。第二步固化劑的添加將80千克混合均勻的固化劑添加到1000千克河道底泥(含水量通過礦化垃圾、 煤屑等其他廢棄固形物調(diào)節(jié)到約80% )中，具體的添加方式為污泥、固化劑分別用皮帶輸
送機及螺旋輸送機送入滾筒攪拌機中，經(jīng)5-10分鐘充分混合后，皮帶傳送至固化污泥出料□。第三步攤鋪養(yǎng)護同實施例1。本發(fā)明的固化劑和其他常用固化劑固化污泥的效果的對比實驗結(jié)果如圖2所示。 選用不同的固化劑進行不同添加比例的污泥固化對比實驗，水泥固化劑的添加重量在20% 時，處理后的污泥的抗壓強度達到了 58. 17Mpa，但是固化后體積增加明顯，增容比達1. 52 ； 用石灰固化處理的污泥強度較差，低于20kPa，并且在添加量較大時使污泥的pH值偏堿性， 例如，添加石灰10%污泥固化后ρ H值可由6. 5上升到11，污泥的惡臭氣味增加；本發(fā)明鎂 鹽固化劑的固化效果較好，添加重量為5%時，處理后的污泥的抗壓強度就達到了 52Mpa， 并且減少了污泥的填埋體積20%至30%，對污泥pH值的影響也較小，處理后的污泥的pH 值由6. 5增加到8. 5。
用本發(fā)明的固化劑處理含水量在80% 85%的污泥時，整個污泥從進料到出料 不到10分鐘，從而可以極大地提高生產(chǎn)線每日可處理污泥的量，例如日處理量為1000噸污 泥。該固化劑除了固化劑成分簡單、固化時間短、固化成本低，操作簡單等優(yōu)點外，在處理和 降解城市污泥的總金屬含量嚴重超標方面，還有突出的效果。以下表1的數(shù)據(jù)是在實驗室的實驗結(jié)果數(shù)據(jù)，是用本發(fā)明實施例1的鎂鹽固化劑 固化污泥后測得的浸出液中重金屬離子濃度(mg/L)，其中污泥和固化劑的比例為重量比。表1鎂鹽固化污泥浸出液中重金屬離子濃度(mg/L)
權利要求
1.一種污泥固化劑，該固化劑含有硅酸鹽水泥和活性氧化鎂。
2.如權利要求1所述的污泥固化劑，其中相對于固化劑的總重量，所述硅酸鹽水泥占 固化劑的重量比為40%至60%，所述活性氧化鎂占固化劑的重量比為60%至40%。
3.如權利要求2所述的污泥固化劑，其中相對于固化劑的總重量，所述硅酸鹽水泥占 固化劑的重量比為45%至55%，所述活性氧化鎂占固化劑的重量比為55%至45%。
4.如權利要求3所述的污泥固化劑，其中相對于固化劑的總重量，所述硅酸鹽水泥占 固化劑的重量比為50%，所述活性氧化鎂占固化劑的重量比為50%。
5.如權利要求1至4任意一項所述的污泥固化劑，其中所述硅酸鹽水泥為普通硅酸鹽 水泥。
6.一種固化污泥的方法，其中使用權利要求1至5任意一項所述的污泥固化劑。
7.如權利要求6所述的固化污泥的方法，其中相對于污泥的總重量，所述固化劑的添 加比例為5%到20%。
8.如權利要求7所述的固化污泥的方法，其中相對于污泥的總重量，所述固化劑的添 加比例為6%到10%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污泥固化劑及固化污泥的方法。所述污泥固化劑含有硅酸鹽水泥和活性氧化鎂。所述污泥固化劑用于市政污水處理廠脫水污泥和河道污泥的處理。該固化劑固化時間短、操作簡單、降解和固化重金屬效果明顯。在處理污泥和底泥時，所述固化劑可以在4小時內(nèi)快速固化污泥，5天達到填埋要求，降低城市污泥和河道底泥中總金屬含量60％至90％以上，特別適合于大型城市化污水處理廠和城市河道污泥的固化處理。
文檔編號C02F11/00GK102093027SQ20101059473
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者胡德華, 胡紅斌, 鄧穗, 馬平 申請人:上海泰歷盟實業(yè)有限公司