申请日2015.01.23
公开(公告)日2017.03.15
IPC分类号C02F11/20; A01G1/00
摘要
本发明公开了一种生活污水处理厂脱水污泥冻融处理方法，将含水率在80%±2%的脱水污泥、粉煤灰和煤矸石按2.5‑4:1‑2:5‑7的体积比混合后，堆置于地面上，厚度在30±5cm，利用冬季夜间冰点以下的气温，使复混物冷冻，待春季种植之前，气温回暖时，冷冻的复混物已消融，即可。生活污水厂的脱水污泥单一冻融处理，会使处理后的污泥致密,透气性差，含盐量高,影响出苗，本发明巧妙的通过污泥与粉煤灰和煤矸石掺混后冻融，解决了此问题。同时利用了冬季天然条件，解决了污泥的气味污染和病原菌污染的问题。并且，解决了污泥中重金属对植物的影响问题。
权利要求书
1.一种生活 污水处理厂脱水污泥冻融处理方法，其特征在于：将含水率在80%±2%的脱水污泥、粉煤灰和煤矸石按2.5-4:1-2:5-7的体积比混合后，堆置于地面上，厚度在30±5cm，利用冬季夜间冰点以下的气温，使复混物冷冻，待春季种植之前，气温回暖时，冷冻的复混物已消融，即可。
2.根据权利要求1所述生活污水处理厂脱水污泥冻融处理方法，其特征在于：混合物料由脱水污泥、粉煤灰和煤矸石按3:1:6 的体积比组成。
3.一种黄花草木樨的栽培方法，其特征在于：采用权利要求1所述处理方法得到的复混物直接作为黄花草木樨的栽培基质。
4.根据权利要求3所述黄花草木樨的栽培方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)基质准备：将用脱水污泥、粉煤灰和煤矸石掺混冻融的复混物装入花盆中;
2)播种：将处理过的黄花草木樨种子撒在基质上，上面覆同样的基质1cm～2cm厚;
3)日常管理：植物生长期，根据基质的水分状况浇水，以保证黄花草木樨生长的需要，黄花草木樨生长到60～70天收获。
5.根据权利要求4所述的黄花草木樨的栽培方法，其特征在于：所述步骤1)中的花盆上口直径为17cm、下口直径14cm、高18cm。
说明书
一种生活污水处理厂脱水污泥冻融处理方法及所得污泥复混物的用途
技术领域
本发明涉及一种城市污泥回收利用工艺。
背景技术
城市污泥是城市污水处理厂在污水净化处理过程中产生的沉积物，是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒及胶体等组成的极其复杂的非均质体。城市污泥一般为呈黑色或者黑褐色的流体状物质，含水率高，液态污泥的含水率为97%左右，脱水污泥的含水率为80%左右。除含有灰分外，还含有大量的有机质、病菌、寄生虫等，任意堆放会对周边环境带来二次污染。随着我国城市化进程的加快以及城市水处理量的提高，污泥的产生量正在逐年增长。
污泥堆肥农用,根据污泥本身成分的分析,污泥富含大量微量元素,对于土地有一定的肥沃作用;有关专家也对污泥本身消除有害元素进行研究,寻找添加剂消除有害元素,使其通过物理或者化学方式成为一种肥料,作为农用或者城市绿化用肥。这是一种理想的污泥处理方式,但是添加剂或者发酵用酶的寻找和制造是其难点,因为污泥本身性质和成分的不确定因素,会造成寻找到的添加剂即便适合此种污泥,但是对于其他污泥不一定能起到很好的肥料化,同时理想的添加剂成本也是难以估量的。
污泥干化则是在污泥机械脱水后,进一步进行干燥,经过干化后的污泥或者利用或者焚烧。干化的目的,是使污泥进一步脱水,从机械脱水后含水率大概为80%的状态,进一步脱水到10%～50%,一方面进行了有效的减容,另一方面干化后的污泥运输、利用都很方便。但是,此种方法处理成本和技术要求高,干化后污泥依然存在出路问题。
污泥的焚烧处理适应性较强,可以直接焚烧高含水率的污泥,也可以焚烧干化后低含水率的污泥,焚烧可以使污泥的体积减少。但是污泥焚烧处理一次性投资大，运行维护费用高。焚烧时会产生大量有害物质，如二噁英、二氧化硫、盐酸等，受国内焚烧技术的限制，二噁英污染问题尚未很好解决，重金属烟雾与燃烧灰烬也可能造成二次污染。此外，焚烧浪费了污泥中的营养物质。
城市污泥含有大量的有机质和N、P等植物养分元素，施入土壤后可以提高土壤的肥力,促进农作物增产,是适合中国国情的处置方法.城市污泥的化学组成因污水来源而异,但一般都或多或少地含有一定量的Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Hg、Cd等重金属.因此,其重金属问题一直以来都是人们担心城市污泥农用的环境风险,并且成为限制其大规模土地利用的障碍因素。
污水处理厂污泥处理与处置效率低、成本高,近年来新兴处理方法不断出现。自然冷能作为一种清洁能源,应用于污泥处理也是一种常见且有效的方法。在我国北方,一年平均冷冻期在100d左右,冷能潜力巨大。自然冷融法是利用自然冷能在冬季冰期用泵降污泥输入池中,利用夏季太阳辐射或者处理出水中产生的热量,使冻结污泥融化,进而达到污泥性状的变化,冻结污泥融化,进而达到污泥性状的变化,脱水性能、过滤性能、沉淀性能均得到改善。冻融调理可以使泥、水两相分离,冷冻过程也是病原微生物灭活过程,冻融调理使细胞机械脱水,丧失活性,有利于污泥的无害化过程,在去除气味的同时减少了生态风险。然而，污泥的冻融处理，不利于植物出苗。
黄花草木樨(Melilotus officinalis(L.)Lam.)，为豆科草本直立型二年生植物。羽状三出复叶，小叶椭圆形或倒披针形，长1～1.5cm，宽3～6mm。总状花序腋生或顶生，长而纤细，花小，长3～4mm。返青期在温带地区，一般为4月中旬至5月中旬，开花期，一般为6月初至7月初。结实期，一般是7月中旬至8月底，草木樨的生态幅度很广，从寒温带到南亚热带，从海滨贫瘠的沙滩，到海拔3700m的高寒草原，都有分布。它适应的降水范围为300～1700mm;对土壤的要求不严，从沙土到粘性土，从碱性土到酸性土，都能很好地适应，所适应的pH值为4.5～9;在冬季绝对最低温-40℃和夏季最高温41℃的情况下，都能顺利地通过，因此，它的耐寒、耐旱、耐高温、耐酸碱和耐土壤贫瘠的性能都很强，是优良的牧草、绿肥、蜜源植物和水土保持植物。在我国主要分布于内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、山西、河北、河南、山东、陕西、甘肃、青海、西藏、浙江、四川和云南等省区。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种有利于出苗且成本低、无污染的生活污水处理厂脱水污泥冻融处理方法;
本发明的另一目的是提供一种利用污泥主要组分的植物种植的基质;
本发明的又一目的是提供一种黄花草木樨的栽培方法。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种生活污水处理厂脱水污泥冻融处理方法，将含水率在80%±2%的脱水污泥、粉煤灰和煤矸石按2.5-4:1-2:5-7的体积比混合后，堆置于地面上，厚度在30±2cm，利用冬季夜间冰点以下的气温，使复混物冷冻，待春季种植之前，气温回暖时，冷冻的复混物已消融，即可。
一种植物种植的基质，由脱水污泥、粉煤灰和煤矸石按3:1:6的体积比组成。
上述植物种植的基质，按照权利要求1所述方法制得。
上述的方法所得到的脱水污泥、粉煤灰和煤矸石掺混冻融的复混物作为植物种植基质的应用。
优选的，所述植物种植基质为黄花草木樨栽培用基质。
一种黄花草木樨的栽培方法，采用上述方法处理得到的脱水污泥、粉煤灰和煤矸石掺混冻融的复混物直接作为黄花草木樨的栽培基质。
上述黄花草木樨的栽培方法，包括如下步骤：
1)基质准备：将用脱水污泥、粉煤灰和煤矸石掺混冻融的复混物装入花盆中;
2)播种：将处理过的黄花草木樨种子撒在基质上，上面覆同样的基质1cm～2cm厚;
3)日常管理：植物生长期，根据基质的水分状况浇水，以保证黄花草木樨生长的需要，黄花草木樨生长到60～70天收获。
优选的，所述步骤1)的基质为上述植物种植的基质。
优选的，所述步骤1)中的花盆上口直径为17cm、下口直径为14cm、高18cm。
粉煤灰颗粒大部分为空心微珠。微珠表面凹凸不平,极不均匀,微孔较小。粗糙表面,棱角较多的蜂窝状粒子颗粒粒径集中在1～10μm之间,约占85%以上。正是基于此，粉煤灰的粒度较细，比重2.1～2.4g/cm3，低于土壤颗粒的密度，容重0.5～1.0g/cm3，比表面积2000～4000cm2/g,在粒径上相当于砂级。粉煤灰吸附气态水的能力和吸水的能力与土壤大致相同。
粉煤灰因为富集了碱金属、碱土金属元素，而使其pH值较高，通常达11～12以上。粉煤灰含有较高的可溶性盐，一般在0.16%～3.3%之间，其中含可溶性硅1.45%、可溶性Al2O32.73%,并含有较丰富的钾、氮、磷及钙、硼、铍等营养元素。从粉煤灰的化学性质出发，可以把它用作土壤的化学改良剂、农业化肥原料、园艺的人造土。
本发明将粉煤灰用于城市污泥的再利用处理中，城市污泥是城市发展的必然产物,污染物的再利用可以减轻环境压力,同时可以利用这些废物中的残余能量。粉煤灰在其处理中起重要作用。本发明利用高pH值的粉煤灰与污泥混合，使污泥中的重金属活性降低。而其微量元素还是植物营养的组成部分，粉煤灰作为碱性稳定剂处理污泥可以消除或显著降低病原体含量。
煤矸石是煤炭开采、洗选、利用过程中产生的必然产物，是矿区环境污染和恶化的主要源泉之一，是煤炭工业排放量最大的固体废弃物。大量裸露的煤矸石山占用大量耕地土地，造成一系列生态环境问题和社会问题，导致严重的生态破坏和环境污染。煤矸石山的治理是一项十分紧迫的利国利民、造福子孙的任务，也是我国煤炭工业可持续发展的要求。
本发明研究污泥在矿区废弃地复垦中的作用，实验对矿区煤矸石山的治理本着因地制宜的方针，就地取材，合理地利用矿区的废弃物，达到以废治废，减少覆土的投入，降低复垦的费用的目的。
本发明根据一般矸石堆场矸石层深厚，污泥、粉煤灰直接用于煤矸石堆场的复垦，存在复垦的绿化地理化性质极端，使植物很难生长的特点，巧妙的将污泥、粉煤灰和煤矸石以一定比例混合，并通过冬季低温冻融，配成混合基质，最终形成一种绿化基质，用于煤矸石山复垦，是一种经济、实用和因地制宜处置污泥的首选，是拓宽处理日益增多的粉煤灰的又一应用领域，是煤矸石山生态恢复的有效途径。将污泥、粉煤灰用于煤矸石山的生态恢复工程，既实现固体废弃物的资源化利用，变废为宝，同时又增加煤矸石山复垦中土壤的肥力，减少对土地和自然植被的破坏，增加环境效益和经济效益。