申请日2007.07.13
公开(公告)日2009.10.21
IPC分类号C02F1/00
摘要
本发明公开了一种利用污泥残渣制备水处理药剂的方法及其水处理药剂，以污泥残渣、浸出酸、水为原料，包括酸浸～滤渣～调理，本发明通过将污泥残渣中丰富的无机矿物质通过酸浸～滤渣～调理等工艺，制备而成水处理药剂加以循环利用，符合循环经济发展的要求，使污泥残渣得到稳定和减量化，防止了二次污染，且减少了药剂投入量，每年可节省药剂费用2400～2500万元，污泥残渣得到减量和稳定化，每年可减少了2.3×105m3/d污泥的运输成本，污水处理成本降低，有效地提高了污水处理的经济效益。
权利要求书
1、一种利用污泥残渣制备水处理药剂的方法，其特征在 于：以污泥残渣、浸出酸、水为原料，包括酸浸～滤渣，其中：
①、酸浸：在反应皿中按每千克污泥残渣加入15～30molH+的 比例加入浸出酸，并加入适量的水以使液固比控制为2～5ml/g，搅 拌回流反应，反应温度为80～150℃，反应时间为1～5小时;
②、滤渣：将酸浸后的反应溶液过滤后，滤出液按1g污泥残渣 制备得到10mL水处理药剂的比例稀释后即为水处理药剂初成品。
2、根据权利要求1所述的一种利用污泥残渣制备水处理药剂 的方法，其特征在于：所述污泥残渣是指污水处理厂经过生化处理 或物化处理的污泥，在焙烧炉中650℃温度下焙烧4小时，冷却后， 粉碎而得。
3、根据权利要求1所述的一种利用污泥残渣制备水处理药剂 的方法，其特征在于：所述的浸出酸优选采用无机酸中的盐酸、硫 酸、硝酸的至少一种。
4、根据权利要求3所述的一种利用污泥残渣制备水处理药剂 的方法，其特征在于：所述的浸出酸为盐酸和硫酸的组合。
5、根据权利要求1所述的一种利用污泥残渣制备水处理药剂 的方法，其特征在于：所述的反应液固比为2.0～3.7ml/g。
6、根据权利要求5所述的一种利用污泥残渣制备水处理药剂 的方法，其特征在于：所述的反应液固比为2.0～3.0ml/g。
7、根据权利要求1所述的一种利用污泥残渣制备水处理药剂 的方法，其特征在于：所述反应温度为110～120℃。
8、根据权利要求1所述的一种利用污泥残渣制备水处理药剂 的方法，其特征在于：所述反应时间为2～4小时。
9、根据权利要求1所述的一种利用污泥残渣制备水处理药剂 的方法，其特征在于：还包括有调理工艺，调理工艺包括在步骤② 中制得的药剂初成品中加入适量固体可溶性亚铁盐，混合，即可得成 品。
10、根据权利要求9所述的一种利用污泥残渣制备水处理药 剂的方法，其特征在于：所述固体可溶性亚铁盐为FeSO4.7H2O，加 入量为每1m3药剂中加入60～80kg。
说明书
利用污泥残渣制备水处理药剂的方法
技术领域
本发明涉及一种利用污泥残渣制备水处理药剂的方法，属于污水 处理技术领域。
背景技术
污泥是污水处理厂在污水处理过程中产生的沉淀物质，含有大量 水分及有机物、细菌，还含有多种金属元素，主要为铁、硅、钙、硫、 铝、磷、镁等，目前污泥的处置方法主要有堆肥处理、卫生填埋、农 用绿化、海洋倾倒、焚烧处理等技术，随着科技的进步和对环境的重 视，污泥的回收利用得以重视，污泥的焚烧利用技术由于可以迅速和 较大程度地使污泥达到减量化，既解决了污泥的出路问题又充分地利 用了污泥中的能源，因此得以广泛利用。污泥焚烧去除了有机物，无 机物仍以焚烧灰的形式存在，目前污泥残渣的处理办法主要有：1、制 轻质陶粒，以用作路基材料、混凝土骨料或花卉覆盖材料等;2、制 熔融材料，用作路基材料、混凝土骨料或花卉覆盖材料等;3、制微 晶玻璃，作建筑内外装饰材料用;4、制备地转。
对某污泥残渣分析表明，其组成为：氧化铁(Fe2O3)含量大于 50%、无水石膏(CaSO4)20%左右、磷酸镁(MgPO4)小于2%、长石 (CaAl2Si2O8)5%以内、硫硅铁(Fe2SiS4)4%左右、石英(SiO2)5%、 莫来石(Al4.59Si1.41O9.7)1%，因此，如何能将焚烧灰内丰富的无机矿物 质尤其是铁元素充分的回收利用，并防止二次污染的发生，是水处理 工艺中一个新的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用污泥残渣制备水处理药剂的 方法，以实现无机水处理药剂在污水处理厂内的循环，同时污泥残 渣得到综合利用，污泥残渣减量和稳定化。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种利用污泥残 渣制备水处理药剂的方法，以污泥残渣、浸出酸、水为原料，包 括酸浸～滤渣～调理，其中：
1、酸浸：在反应皿中按15～30molH+/kg比例加入污泥残渣、浸 出酸和水，搅拌回流反应，反应温度为80～150℃，反应时间为1～5 小时，液固比控制为2～5ml/g。
所述的污泥残渣是指污水处理厂经过生化处理或物化处理的污 泥，在焙烧炉中650℃温度下焙烧4小时，冷却后，粉碎而成。
所述的浸出酸用来作为浸出剂与在污泥焚烧灰中以固体形式存 在的金属元素(主要为铁，含少量铝、钙、镁)作用，将金属元素转 化成可溶性化合物的形式进入水溶液，可选择无机酸或有机酸的任意 一种或任意两种的组合，优选采用无机酸中的盐酸、硫酸、硝酸的至 少一种，特别优选为盐酸和硫酸的组合。
所述的反应液固比即反应体系中加入酸和水总体积与污泥残渣 质量之比，优选为2.0～3.7ml/g，特别优选为2.0～3.0。
反应温度优选控制在110～120℃，特别优选为115～120℃;
反应时间优选为2～4小时，特别优选为2.5～3小时;
2、滤渣：将酸浸后的反应溶液过滤后，滤出液按1g污泥残渣制 备得到10mL水处理药剂的比例稀释后即为水处理药剂初成品。
上述水处理药剂初成品，成分如下表所示：
表1水处理药剂性能分析一览表
由上表可以看出，水处理药剂初成品在化学组成上主要由铁、铝、 钙、镁等金属成分组成，他们占了全部金属阳离子的90%左右，其中 又以铁是最主要的成分，总铁含量基本大于28g/L(折合成三氧化二 铁的含量是3.63%)，占全部金属阳离子的75%左右，可以在进水的预 处理中使用。
锌、锰、钛等元素含量不高，仅占全部金属阳离子的1.8%，可 以起到辅助作用，镍、锰、锌等微量元素是微生物生理所必须的。 有害元素镍、铅、镉、铬等元素含量很低，仅占全部金属阳离子的 0.18%，按照加药量为2.5mL/L计，那么预处理后出水有害元素增加 的最大程度为：总镍32.75mg/m3，总铅22.6mg/m3，总镉10mg/m3，总 铬107.75mg/m3，有害重金属对污水生化处理的最高允许浓度见表2。
表2重金属毒物最高允许浓度
从表2分析可知，有害金属元素的含量均大大低于文献所要求的 范围，表明这样的离子浓度不会会对生化处理造成不利的影响。
固含量的组成为11.80%，即129g/L，这在预处理过程中可以起 到很好的辅助作用。
3、调理：在步骤2中制得的药剂初成品中加入适量固体可溶性 亚铁盐，混合，即可得成品。
由于酸浸工艺中铁不能完全被溶出，因此仅靠污泥残渣制备的水 处理药剂回用尚不能满足生产需要，在实际过程中，可适当补充一定 的原料，即可溶性亚铁盐，优选采用FeSO4.7H2O，加入量为每1m3药 剂中加入60～80kg。
本发明的效益为：1社会效益：废物得到充分的利用，通过将污 泥残渣中丰富的无机矿物质制备成水处理药剂加以循环利用，符合循 环经济发展的要求，具有一定的示范作用;残渣得到稳定和减量化， 防止了二次污染;2、经济效益：采用本发明后，减少了药剂投入量， 每年可节省药剂费用2400～2500万元，污泥残渣得到减量和稳定化， 每年可减少了2.3×105m3/d污泥的运输成本，污水处理成本降低，有 效地提高了污水处理的经济效益。