申请日2011.10.28
公开(公告)日2012.06.20
IPC分类号C02F11/14; C02F11/00
摘要
本发明公开了一种适用于填埋处理的早强型污泥改性剂及其应用，该早强型污泥改性剂包括电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂，该早强型污泥改性剂的应用包括以下步骤：将含水污泥和早强型污泥改性剂以一定比例混合，搅拌至完全混合;用板框压滤机在25～35MPa压力下挤压;本发明的早强型污泥改性剂适用于高含水率的污泥，固化效果明显，且有一定的稳定化效果;采用电石渣作为改性剂主要原料之一，实现了以废治废;常温下通过挤压将水分去除，不需消耗外界热源;本发明的污泥改性剂采用简单原料制成，价格低廉，在污泥干化的同时还能消除恶臭，利于污泥后续储存或填埋场运行;抗压强度增加较快，利于填埋时机械操作。
权利要求书
1.一种适用于填埋处理的早强型污泥改性剂，其特征在于：所述的早强型污泥改性剂包括电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂，所述的石电渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂的重量份数比为：
电石渣 20~30
菱苦土 30~40
膨润土 15~25
聚羧酸减水剂 10~20
激活剂 0.5~10。
2.根据权利要求1所述的污泥改性剂，其特征在于所述的电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂的重量份数比为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
激活剂 5。
3.根据权利要求1或2所述的污泥改性剂，其特征在于所述的激活剂为强酸的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的污泥改性剂，其特征在于所述的激活剂为强碱的一种或几种。
5.一种权利要求1所述的早强型污泥改性剂的应用，其特征在于所述的应用包括以下步骤：
将含水污泥和早强型污泥改性剂以一定比例混合，搅拌至完全混合;
用板框压滤机在25～35Mpa压力下挤压。
6.根据权利要求5所述的早强型污泥改性剂的应用，其特征在于所述的含水污泥和早强型污泥改性剂的重量份数比为5~10：100。
说明书
一种适用于填埋处理的早强型污泥改性剂及其应用
技术领域
本发明涉及污泥处理和处置领域，尤其涉及一种适用于填埋处理的早强型污泥改性剂及其应用。
背景技术
随着经济的发展和生活质量的提高，公众对环境问题愈来愈关注，对环境质量的要求也逐渐提高。为节约水资源，改善生态环境，我国的污水处理事业迅猛发展，污水处理过程中所产生的污泥量也日益增加。废水处理目前常用的方法有物理法、化学法、物理化学法和生物法。无论哪种废水处理方法都会产生或多或少的沉淀物、颗粒物或漂浮物等，这些物质统称为污泥。据统计，我国仅城市污水处理厂每年就排放干污泥约2×105t,以湿污泥计约(3.8～5.5)×106t。据有关预测，我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长，2020年脱水污泥排放量将达到3.0×107 t /a(以含水率80%计算)。污泥已经成为困扰污水处理厂的最严峻的现实难题之一。
固体废物的填埋处理凭借其构筑简单、建设投资省和运行成本低等经济优势，在世界上许多国家得到了广泛应用，成为发展中国家城市固废的主流处置方式。在国土面积较大的发达国家中，也有许多国家采用卫生填埋方法。根据我国现阶段的经济状况和未来的发展趋势，在今后相当长的时间里，填埋处理仍然是我国处理城市固体废弃物最重要的方法之一。
污泥填埋分为单独填埋和混合填埋。在欧洲，脱水污泥与城市垃圾混合填埋比较多，而在美国，多数采用单独填埋。污泥能否填埋取决于污泥本身的的含水率和土力学性质。当污泥单独填埋时，一般要求污泥的抗剪强度不小于80~l00KN/m2。从经济和技术来看，由于单独填埋对污泥性质及填埋场的要求较高，所以，混合填埋将成为若干年内我国污泥处理的主要方法。
国家环保总局发布的GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》于2008年7月1日开始实施，特别增加了污泥入场填埋处理的水分要求。所以，污泥干化和固化是填埋处理的第一步，这也使污泥干化、固化在整个污泥填埋处理扮演着越来越重要的角色。
已有的污泥固化剂或改性剂专利中，部分改性剂添加量较大，部分改性剂需时间较长(一般在10h以上)，也有部分固化剂只适用于含水率在60%以下的污泥。中国专利CN102167489A中提到了一种污泥改性剂，该污泥改性剂包括改性白云石和氯化镁，但是该发明所提出的污泥处理需要稀释。因此，本发明针对于含水率80~88%左右的污泥，研制出适用于增加污泥早期抗压强度的污泥改性剂，使改性后的污泥经过机械压滤即可达到填埋的土力学性质要求，而且经过处理的污泥没有臭味，达到了稳定化。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提出的一种适用于填埋处理的早强型污泥改性剂及其应用技术方案，该方案适用于填埋场处理的脱水污泥快速干化、固化和除臭的改性剂，解决污泥填埋时含水率高、土力学性质差等问题，使污泥能够快速达到填埋场的抗压强度值，而且可以消除恶臭。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种适用于填埋处理的早强型污泥改性剂，所述的早强型污泥改性剂包括电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂，所述的石电渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂的重量份数比为：
电石渣 20~30
菱苦土 30~40
膨润土 15~25
聚羧酸减水剂 10~20
激活剂 0.5~10。
进一步的，所述的电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂的重量份数比为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
激活剂 5。
进一步的，所述的激活剂为强酸的一种或几种的混合物。
进一步的，所述的激活剂为强碱的一种或几种。
本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：
一种适用于填埋处理的早强型污泥改性剂的应用，所述的应用包括以下步骤：
(1) 将含水污泥和早强型污泥改性剂以一定比例混合，搅拌至完全混合;
(2) 用板框压滤机在25～35Mpa压力下挤压。
进一步的，所述的含水污泥和早强型污泥改性剂的重量份数比为5~10：100。
本发明与已有技术相比产生的有益效果是：
1、适用于高含水率的污泥，固化效果明显，且有一定的稳定化效果;
2、采用电石渣作为改性剂主要原料之一，实现了以废治废;
3、电石渣所含的钙离子、菱苦土所含的镁离子本身就是土壤的调理剂和改良剂;聚羧酸减水剂也是一种土壤固化剂，本发明的各种原料之间协同作用，有利于填埋场机械作业;
4、常温下通过挤压将水分去除，不需消耗外界热源;
5、本发明的污泥改性剂采用简单原料制成，价格低廉，在污泥干化的同时还能消除恶臭，利于污泥后续储存或填埋场运行;
6、污泥水分在2h之内降为55%以下，不需放置过长时间，有利于连续运转;
7、抗压强度增加较快，利于填埋时机械操作。
具体实施方式
实施例1
一种适用于填埋处理的早强型污泥改性剂，所述的早强型污泥改性剂包括电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂，所述的石电渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂的重量份数比为：
电石渣 20~30
菱苦土 30~40
膨润土 15~25
聚羧酸减水剂 10~20
激活剂 0.5~10。
本发明的早强型污泥改性剂主要适用于含水率80%以上的污泥。
电石渣是电石水解获得乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，主要成分有CaO、CaS、Ca3N2、Ca3P2、Ca2Si、Ca3As2和Ca(OH)2。其中的氢氧化钙具有很好的破坏了污泥中所谓的“粘胶相区”的作用。为了取得良好的效果，得到的电石渣首先需要进行处理后才能加入污泥中，否则就不能达到理想的效果，本实施例中所述电石渣是粉体，粒径为400~550目。
菱苦土又名苛性苦土、苦土粉，它的主要成分是氧化镁。菱苦土一般以天然菱镁矿为原料，在800～850℃温度下煅烧而成，是一种细粉状的气硬性胶结材料，颜色有纯白，或灰白，或近淡黄色，新鲜材料有闪烁玻璃光泽。本实施例中所述的菱苦土是粉状。
膨润土 (Bentonite)是一种黏土岩、亦称蒙脱石黏土岩、常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等，一般为白色、淡黄色,因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等，具有蜡状、土状或油脂光泽。膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬;主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水,还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素。蒙脱石的化学成分为:(Al2,Mg3)Si4O10 (OH)2??nH2O，由于它具有特殊的性质如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性，所以广泛用于各个工业领域。本实施例中所述的膨润土是粉状，粒径约为400~550目。
聚羧酸减水剂是一种具有梳形分子结构的绿色添加剂，所述的聚羧酸减水剂掺入污泥中，能够破坏污泥颗粒的絮凝结构，起到分散污泥颗粒的作用。一般市场常用的产品为液体分散相，通常固含量在10%、20%、40%、50%不等。本实施例中所述的聚羧酸减水剂的固含量为10%。
本实施例中的激活剂可以是强酸的一种或者几种的混合物，也可以是强碱的一种或者几种的混合物。所述的强酸可以是盐酸、硫酸、硝酸等，所述的强碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾等。
制备时，将电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂按照份数比混合即可。
在水存在的条件下，本发明的污泥改性剂的钙离子、镁离子等可以和强酸、强碱发生反应生成硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、氢氧化钙、氢氧化镁等，并且反应时产生大量的热，对污泥起到进一步的烘干作用，有利于污泥的后续处理。同时，本发明的污泥改性剂的钙、镁、硅等离子发生胶凝反应后形成晶体，晶体形态主要为针状、长柱状，彼此之间相互交叉连接成网状结构，从而使使用后的污泥具有很高的机械强度。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本发明的污泥改性剂中所述的电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂的重量份数比为：
电石渣 20
菱苦土 40
膨润土 15
聚羧酸减水剂 20
激活剂 0.5。
实施例3
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本发明的污泥改性剂中所述的电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂的重量份数比为：
电石渣 30
菱苦土 30
膨润土 25
聚羧酸减水剂 10
激活剂 10。
实施例4
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本发明的污泥改性剂中所述的电石渣、菱苦土、膨润土、聚羧酸减水剂、激活剂的重量份数比为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
激活剂 5。
实施例5
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本发明的污泥改性剂中所述的激活剂为强酸的一种或几种的混合物。
本发明的污泥改性剂中各原料的重量份数比可以为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
硝酸 5。
本发明的污泥改性剂中各原料的重量份数比可以为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
硫酸 5。
本发明的污泥改性剂中各原料的重量份数比可以为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
盐酸 5。
本发明的污泥改性剂中各原料的重量份数比可以为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
盐酸 1
硫酸 1
硝酸 3.
实施例6
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本发明的污泥改性剂中所述的激活剂为强碱的一种或几种的混合物。
本发明的污泥改性剂中各原料的重量份数比可以为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
氢氧化钠 5。
本发明的污泥改性剂中各原料的重量份数比可以为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
氢氧化钾 5。
本发明的污泥改性剂中各原料的重量份数比可以为：
电石渣 25
菱苦土 35
膨润土 20
聚羧酸减水剂 15
氢氧化钠 1
氢氧化钾 4。
实施例7
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
一种实施例1所述的适用于填埋处理的早强型污泥改性剂的应用，所述的应用包括以下步骤：
(1) 将含水污泥和早强型污泥改性剂以一定比例混合，搅拌至完全混合;所述的搅拌时间为10-15分钟，所述的混合搅拌过程可以在捏合机内完成;
(2) 用板框压滤机在25～35Mpa压力下挤压。
本实施例中所述的板框压滤机为市售的一般压滤机，市场上均可以买到。本实施例中所采用的板框压滤机为景津压滤机厂所生产的800型板式压滤机。
实施例8
本实施例是在实施例7的基础上进行的改进，本实施例中与实施例7相同的部分，请参照实施例7中公开的内容进行理解，实施例7公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本实施例中，实施例7中所述的含水污泥和早强型污泥改性剂的重量份数比为5~10：100。
实施例9
本实施例是在实施例8的基础上进行的改进，本实施例中与实施例8相同的部分，请参照实施例8中公开的内容进行理解，实施例8公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本实施例中，实施例7中所述的含水污泥和早强型污泥改性剂的重量份数比为5：100。
取含水率为86%的北京市某污水厂脱水污泥1000kg，添加50kg改性剂并在捏合机内充分混合，经过板框压滤机挤压后，污泥含水率降为51%，抗压强度变为75Kpa，完全满足污泥填埋的要求。本实施例中的混合机为久宝真空捏合机械制造有限公司生产的NH-4000型捏合机。
实施例10
本实施例是在实施例8的基础上进行的改进，本实施例中与实施例8相同的部分，请参照实施例8中公开的内容进行理解，实施例8公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本实施例中，实施例7中所述的含水污泥和早强型污泥改性剂的重量份数比为10：100。
取含水率为80%的北京市某污水厂脱水污泥500kg，添加50kg改性剂并在捏合机内充分混合，经过板框压滤机挤压后，污泥含水率降为54.3%，抗压强度变为71Kpa，完全满足污泥填埋的要求。