申请日2016.07.19
公开(公告)日2016.12.14
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14; C09K17/40; C05G3/00
摘要
本发明提供了一种生活污泥的脱水无害化处理方法，将生活污泥经超声处理、离心分离、投加海泡石、真空过滤脱水及膜分离工艺后，用于制成沙化土壤结构改良剂，变废为宝，实现污泥资源化，处理方法过程中同时将上清液进行资源化利用，从中提取腐植酸液体肥，并且出水能达标排放，不会产生二次污染;同时经本发明处理得到的污泥制成改良剂后能够有效的解决沙化土壤结构分散、贫瘠无肥料的问题，可以提高农作物、植被生长所需的物质条件。
权利要求书
1.一种生活污泥的脱水无害化处理方法，其特征在于，包含如下步骤：
步骤一、利用超声波对生活污泥进行超声处理，其中，超声频率为40-80kHz，声能密度为0.2-0.3W/c m3，处理时间为20-30min，温度控制在20-40℃;
步骤二、将步骤一中处理过的污泥通过离心机在常温下进行分离，得到浓缩污泥和腐植酸浓度达到2500-3500mg/L的上清液，所述离心机转速为1500-2500r/min，离心时间为15-30min;
步骤三、向步骤二分离出的浓缩污泥中加入强碱，控制pH值在10-12，加入100-200g/t的海泡石，搅拌均匀后再加入50-70g/t的三氯化铁，随后将浓缩污泥经强酸中和，真空过滤脱水、烘干后得到泥饼;
步骤四、将步骤二中得到的上清液通过膜分离工艺将其中的腐植酸进行浓缩，得到腐植酸液体肥，所述膜分离工艺的操作压力差为0.4-0.6MPa，浓缩倍数为5-10倍，膜的截留相对分子量为500-2500。
2.根据权利要求1所述的一种生活污泥的脱水无害化处理方法，其特征在于，所述生活污泥为污水处理厂处理后所产生的污泥，含水率在95%-98%。
3.根据权利要求1所述的一种生活污泥的脱水无害化处理方法，其特征在于，所述步骤三中真空过滤脱水的操作压力为0.5-0.7MPa。
4.根据权利要求1所述的一种生活污泥的脱水无害化处理方法，其特征在于，所述步骤三中得到泥饼含水率为79-82%。
5.根据权利要求1所述的一种生活污泥的脱水无害化处理方法，其特征在于，所述步骤四中腐植酸最终含量为8-10wt%。
6.根据权利要求1所述的一种生活污泥的脱水无害化处理方法，其特征在于，所述步骤三中的强碱为氢氧化钠，强酸为盐酸或硫酸。
说明书
一种生活污泥的脱水无害化处理方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种生活污泥的脱水无害化处理方法。
背景技术
生活污泥具有容量体积大、理化性质不稳定、堆放易腐败、有刺激恶臭等特点，如果不合理处置，必将对环境造成严重的二次污染。污泥常见处置方式有污泥农业利用、卫生填埋、焚烧处理、材料加工和海洋消纳等。在众多污泥的最终处置方法中，寻找最经济、环保且实用的方法是我们的首要任务。
现有技术中也有人提出将生活污泥用于沙化土壤进行结构改良，可以同时避免污泥的危害，实现污泥的资源化利用，具有广阔的应用前景。但是由于污泥的化学成份十分复杂，污泥中不仅富含大量的有机质以及植物所需的氮、磷、钾等多种营养元素和其他微量元素，同时也含有病原体、重金属和有毒有害有机污染物等有害成份，制约着污泥的资源化利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低污泥中重金属污染，实现污泥资源化利用的生活污泥的脱水无害化处理方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种生活污泥的脱水无害化处理方法，包含如下步骤：
步骤一、利用超声波对生活污泥进行超声处理，其中，超声频率为40-80kHz，声能密度为0.2-0.3W/c m3，处理时间为20-30min，温度控制在20-40℃;
步骤二、将步骤一中处理过的污泥通过离心机在常温下进行分离，得到浓缩污泥和腐植酸浓度达到2500-3500mg/L的上清液，所述离心机转速为1500-2500r/min，离心时间为15-30min;
步骤三、向步骤二分离出的浓缩污泥中加入强碱，控制pH值在10-12，加入100-200g/t的海泡石，搅拌均匀后再加入50-70g/t的三氯化铁，随后将浓缩污泥经强酸中和，真空过滤脱水、烘干后得到泥饼;
步骤四、将步骤二中得到的上清液通过膜分离工艺将其中的腐植酸进行浓缩，得到腐植酸液体肥，所述膜分离工艺的操作压力差为0.4-0.6MPa，浓缩倍数为5-10倍，膜的截留相对分子量为500-2500。
所述生活污泥为污水处理厂处理后所产生的污泥，含水率在95%-98%。
所述步骤三中真空过滤脱水的操作压力为0.5-0.7MPa。
所述步骤三中得到泥饼含水率为79-82%。
所述步骤四中腐植酸最终含量为8-10wt%。
所述步骤三中的强碱为氢氧化钠，强酸为盐酸或硫酸。
将上述污泥处理方法得到的产物混合均匀制成沙化土壤结构改良剂应用在内蒙奈曼旗、新疆哈密沙化土壤试验表明：施用沙化土壤结构改良剂500-800kg/亩，芦笋增产15%-19%，玉米增产9%-14%，在内蒙奈曼旗进行了沙质草地保水应用试验示范，牧草覆盖度大大提高，牧草增产23%-26%。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、本发明充分利用生活污泥中大量的有机质、氮、磷、钾和微量元素，将生活污泥进行脱水化及无害化的处理后制成沙化土壤结构改良剂，变废为宝，实现污泥资源化。
2、本发明污泥处理方法过程中同时将上清液进行资源化利用，从中提取腐植酸液体肥，并且出水能达标排放，不会产生二次污染。
3、本发明污泥处理方法过程中添加了海泡石，可以有效的对生活污泥中的重金属进行分解，为后续的提取泥饼制成土壤改良剂起到了重要的作用，更利于解决土壤沙化的问题。
4、经本发明处理得到的污泥制成改良剂后能够有效的解决沙化土壤结构分散、贫瘠无肥料的问题，可以提高农作物、植被生长所需的物质条件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
某污水处理厂处理过的生活污泥，其含水率为96%，pH值为7.5。
步骤一、利用超声波对生活污泥进行超声处理，其中，超声频率为40kHz，声能密度为0.2W/c m3，处理时间为20min，温度控制在20℃;
步骤二、处理后通过离心机在常温下进行分离，离心机转速为1500-2500r/min，离心时间为15-30min，得到含水率为93%的浓缩污泥和腐植酸浓度达到2680mg/L的上清液，;
步骤三、向浓缩污泥中加入氢氧化钠，控制pH值在10-12，加入100g/t的海泡石，搅拌均匀后再加入50g/t的三氯化铁，随后将浓缩污泥经盐酸中和，真空过滤脱水，操作压力为0.5-0.7Mpa，得到含水率为79%泥饼，泥饼中重金属的含量为Cd小于等于0.01%，As小于等于0.001%，Pb小于等于0.002%;
步骤四、将步骤二中得到的上清液通过膜分离工艺将其中的腐植酸进行浓缩，得到深红褐色的腐植酸液体肥，腐植酸的含量为76g/L，其中膜分离工艺的操作压力差为0.4-0.6MPa，浓缩倍数为5-10倍，膜的截留相对分子量为500-2500;
步骤五、按重量份数取80份步骤三所得的泥饼、30份步骤四所得的腐植酸液体肥，同时另加5份聚丙烯酸钠，将三者粉碎、搅拌、混合均匀得到沙化土壤结构改良剂。
实施例二
某污水处理厂处理过的生活污泥，其含水率为98%98%，pH值为7。
步骤一、利用超声波对生活污泥进行超声处理，其中，超声频率为80kHz，声能密度为0.3W/c m3，处理时间为30min，温度控制在40℃;
步骤二、处理后通过离心机在常温下进行分离，离心机转速为1500-2500r/min，离心时间为15-30min，得到含水率为92%的浓缩污泥和腐植酸浓度达到2567mg/L的上清液，;
步骤三、向浓缩污泥中加入氢氧化钠，控制pH值在10-12，加入200g/t的海泡石，搅拌均匀后再加入70g/t的三氯化铁，随后将浓缩污泥经盐酸中和，真空过滤脱水，操作压力为0.5-0.7Mpa，得到含水率为81%泥饼，泥饼中重金属的含量为Cd小于等于0.01%，As小于等于0.001%，Pb小于等于0.002%;
步骤四、将步骤二中得到的上清液通过膜分离工艺将其中的腐植酸进行浓缩，得到深红褐色的腐植酸液体肥，腐植酸的含量为79g/L，其中膜分离工艺的操作压力差为0.4-0.6MPa，浓缩倍数为5-10倍，膜的截留相对分子量为500-2500;
步骤五、按重量份数取100份步骤三所得的泥饼、60份步骤四所得的腐植酸液体肥，同时另加10份聚丙烯酰胺，将三者粉碎、搅拌、混合均匀得到沙化土壤结构改良剂。
实施例三
某污水处理厂处理过的生活污泥，其含水率为97%98%，pH值为7.5。
步骤一、利用超声波对生活污泥进行超声处理，其中，超声频率为50kHz，声能密度为0.3W/c m3，处理时间为30min，温度控制在40℃;
步骤二、处理后通过离心机在常温下进行分离，离心机转速为1500-2500r/min，离心时间为15-30min，得到含水率为93%的浓缩污泥和腐植酸浓度达到3250mg/L的上清液，;
步骤三、向浓缩污泥中加入氢氧化钠，控制pH值在10-12，加入150g/t的海泡石，搅拌均匀后再加入60g/t的三氯化铁，随后将浓缩污泥经盐酸中和，真空过滤脱水，操作压力为0.5-0.7Mpa，得到含水率为82%泥饼，泥饼中重金属的含量为Cd小于等于0.01%，As小于等于0.001%，Pb小于等于0.002%;
步骤四、将步骤二中得到的上清液通过膜分离工艺将其中的腐植酸进行浓缩，得到深红褐色的腐植酸液体肥，腐植酸的含量为73g/L，其中膜分离工艺的操作压力差为0.4-0.6MPa，浓缩倍数为5-10倍，膜的截留相对分子量为500-2500;
步骤五、按重量份数取90份步骤三所得的泥饼、50份步骤四所得的腐植酸液体肥，同时另加8份聚丙烯酸铵，将三者粉碎、搅拌、混合均匀得到沙化土壤结构改良剂。
实施例四
某污水处理厂处理过的生活污泥，其含水率为98%，pH值为7。
步骤一、利用超声波对生活污泥进行超声处理，其中，超声频率为80kHz，声能密度为0.3W/c m3，处理时间为30min，温度控制在40℃;
步骤二、处理后通过离心机在常温下进行分离，离心机转速为1500-2500r/min，离心时间为15-30min，得到含水率为93%的浓缩污泥和腐植酸浓度达到2830mg/L的上清液，;
步骤三、向浓缩污泥中加入氢氧化钠，控制pH值在10-12，加入100g/t的海泡石，搅拌均匀后再加入50g/t的三氯化铁，随后将浓缩污泥经盐酸中和，真空过滤脱水，操作压力为0.5-0.7Mpa，得到含水率为80%泥饼，泥饼中重金属的含量为Cd小于等于0.01%，As小于等于0.001%，Pb小于等于0.002%;
步骤四、将步骤二中得到的上清液通过膜分离工艺将其中的腐植酸进行浓缩，得到深红褐色的腐植酸液体肥，腐植酸的含量为77g/L，其中膜分离工艺的操作压力差为0.4-0.6MPa，浓缩倍数为5-10倍，膜的截留相对分子量为500-2500;
步骤五、按重量份数取100份步骤三所得的泥饼、30份步骤四所得的腐植酸液体肥，同时另加5份聚丙烯酸铵，将三者粉碎、搅拌、混合均匀得到沙化土壤结构改良剂。
将上述四个实施例制得的沙化土壤结构改良剂在内蒙奈曼旗、新疆哈密沙化土壤试验表明：施用沙化土壤结构改良剂500-700kg/亩，芦笋增产15%-19%，玉米增产9%-14%，在内蒙奈曼旗进行了沙质草地保水应用试验示范，牧草覆盖度大大提高，牧草增产23%-26%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。