申请日2018.03.08
公开(公告)日2018.07.27
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种城市污泥的处理方法，主要以清除污泥中重金属元素、病菌虫卵有机物和污泥的脱水干燥为目的，通过采用设置粘附有Fe2O3粉末的蜂窝格网配合电解反应、添加光敏半导体材料进行光化合反应及干燥离心分级的方式，分步严格清除掉污泥中重金属元素、病菌虫卵有机物和大量水分及反应残留固体杂质，其方法高效简单，特别在清除重金属元素方面上较彻底，而且不产生二次残留污染物，产生杂质较少。
权利要求书
1.一种城市污泥的处理方法，其特征在于主要包括以下步骤：
a.对污水处理厂的污泥进行收集，采用泵车运输至污泥处理场地，运输途中往泵中污泥加入按容积比例为1:0.2的冰块;
b.污泥到达处理场地后，倒入搅拌池，待污泥中冰块完全融化后，再加入污泥总量1/2的自来水稀释，加热搅拌3min，搅拌池温度控制在40℃～50℃内;
c.将污泥混合物送入电解池，加热电解池内污泥混合物至温度达到45℃停止，随后在电解池内以阴、阳级为始末端，每间隔1m竖向设置一张蜂窝格网，所述蜂窝格网的网格表面粘附有一层Fe2O3粉末;准备就序，首先在电解池上通直流电开始电解，电解2min后停止通电，往电解池内缓慢加入石灰乳溶液并搅拌5s，随后保持电解池内物质及蜂窝格网位置不变，更换电解池的阴、阳极两端位置，使电解池原阳极端变为阴极端，阴极端变为阳极端，两端对调完成后重新通电电解，2min后停止，再加入石灰乳溶液搅拌5s，依次重复上述步骤5～6次;
d.上述步骤完成后，停止通电，撤出所有蜂窝格网，随后将所得污泥混合物经送入过滤池初步过滤掉大量水分，再经过浓缩池浓缩，然后将其分成若干等份，再先后送入反应池;
e.将一等份的污泥混合物铺满反应池池底，在反应池内均匀投入光敏半导体材料，搅拌混合后，采用波长为380nm的紫外线光对其照射;待光照完成后将所得污泥混合物送入污泥干燥机进行干燥处理;
f.人工使用铲子工具将所得低含水率的污泥混合物进行疏松，使污泥混合物松散成直径约2～5mm颗粒即可;随后将所得颗粒状污泥混合物送入离心分离机，离心分离机选用转速为8000 ～30000r/min的高速离心机，采用固-固离心分级的方式，以15000r/min的转速对颗粒状污泥混合物进行二次除杂，离心8～10min，按照颗粒密度大小分离出颗粒状污泥混合物中比重较小的金属氧化物固体，包括被沉淀的重金属氧化物和残留的Fe2O3，最后得到无污染物质的剩余污泥。
2.根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法，其特征在于，在步骤c中所述的蜂窝格网采用金属合金材料制作，其表面布满蜂窝状小孔，孔径约为0.8～1cm，孔间隔5mm，Fe2O3 粉末通过粘结剂粘附在网格表面。
3.根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法，其特征在于，步骤c中所述电解池电极交换的方式分两种，当电解池阴阳两电极材料都相同时，直接控制电路改变电流方向，使原来的阳极变为阴极，阴极变为阳极即可;当阴阳两电极材料不同时，需对换阴阳两电极材料，同时控制电路改变电流方向。
4.根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法，其特征在于，步骤d中将经浓缩后的污泥混合物分成若干等份，每份的量标准为，以填平反应池表面，且厚度在2cm左右为准。
5.根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法，其特征在于，步骤e中所述的光敏半导体材料为纳米级二氧化钛粉末，洒满反应池内污泥表面即可。
6.根据权利要求5所述的一种城市污泥的处理方法，其特征在于，步骤e中所述的光化合反应所需光照时间为1～2h，根据反应池大小及污泥量酌情增加，且每20min对污泥混合物翻面;在此反应中，纳米级二氧化钛粉末作为光敏催化剂不参与反应。
7.根据权利要求1所述的一种城市污泥的处理方法，其特征在于，步骤e中污泥干燥机采用双轴旋片干燥机。
说明书
一种城市污泥的处理方法
技术领域
本发明涉及环境科学领域，具体涉及一种城市污泥的优化处置方法。
技术背景
随着经济发展和人们生活水平提高，我国未来几年将进入污水处理市场的黄金时代，成千上万座污水处理厂将建成，对人们生活用水质量给予了更大的保证。与此同时，随着污水处理率的提高，城市污泥产量也不断增加，污泥的处理处置问愈加突出，作为污水处理的必然产物，含水率高达99%、数量巨大的污泥便成为将来急需处理的难题。
污泥中主要是污水处理产生的沉淀物质，包括泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的胶体、有机质和吸附的金属元素、微生物、病菌等的综合固体物质。含有重金属元素的污泥若处理不当，其重金属元素会通过食物链影响人类身体健康，故此类污泥不能直接用于填埋、焚烧和土地利用最终处置，加上厌氧消化技术在我国并不成熟，污泥中的各种病菌虫卵等有害物质消除不彻底会对环境造成二次污染。因此，高效、环保、经济的污泥处理技术还需要进一步改善。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种城市污泥的处理方法，把污泥处理工艺分为重金属消化和有机物分解两大部分，不仅高效环保，不会在污泥处理后产生二次污染。主要工艺流程为：污泥运输收集→污泥稀释搅拌→重金属离子沉淀→过滤浓缩→送入反应池进行光化合反应→干燥处理→杂质离心分级。具体主要通过以下步骤实现：
a.对污水处理厂的污泥进行收集，采用泵车运输至污泥处理场地，运输途中往泵中污泥加入按容积比例为1:0.2的冰块，抑制部分有害微生物坏人虫卵的生长繁殖，防止运输过程中污泥发臭程度加大。
b.污泥到达处理场地后，倒入搅拌池，待污泥中冰块完全融化后，再加入污泥总量1/2的自来水稀释，加热搅拌3min，搅拌池温度控制在40℃～50℃内。
c.将污泥混合物送入电解池，加热电解池内污泥混合物至温度达到45℃左右停止，随后在电解池内以阴、阳级为始末端，每间隔1m竖向设置一张蜂窝格网，所述蜂窝格网的网格表面粘附有一层Fe2O3粉末;准备就序，首先在电解池上通直流电开始电解，电解2min后停止通电，往电解池内缓慢加入少量石灰乳溶液并搅拌5s，随后保持电解池内物质及蜂窝格网位置不变，更换电解池的阴、阳极两端位置，使电解池原阳极端变为阴极端，阴极端变为阳极端，两端对调完成后重新通电电解，2min后停止，再加入少量石灰乳溶液搅拌5s，依次重复上述步骤5～6次，利用电解反应溶液中离子的运动规律，让污泥混合物中重金属离子在电解池内会两端来回运动、穿梭，使其能与得蜂窝格网中粘附的Fe2O3充分接触，并被Fe2O3吸附;同时加入石灰乳溶液既能使污泥混合物呈弱碱性，增强Fe2O3的吸附能力，又能进一步沉淀没有被吸附的重金属离子。
d.上述步骤完成后，停止通电，撤出所有蜂窝格网，随后将所得污泥混合物经送入过滤池初步过滤掉大量水分，再经过浓缩池浓缩，得到含水率在80%左右的污泥混合物，然后将其分成若干等份，再分部分先后送入反应池。
e.将一等份的污泥混合物铺满反应池池底，在反应池内均匀投入一定量光敏半导体材料，搅拌混合后，采用波长为380nm的紫外线光对其照射，使反应池内污泥混合物发生光化合反应;待光照完成后将所得污泥混合物送入污泥干燥机进行干燥处理，每一等份污泥混合物以上述方法处理，经干燥后的污泥混合物的含水率下降到12%以下。
f.人工使用铲子等工具将所得低含水率的污泥混合物进行疏松，使污泥混合物松散成直径约2～5mm颗粒即可;随后将所得颗粒状污泥混合物送入离心分离机，离心分离机选用转速为8000 ～30000r/min的高速离心机，采用固-固离心分级的方式，以15000r/min的转速对颗粒状污泥混合物进行二次除杂，离心8～10min,按照颗粒密度大小分离出颗粒状污泥混合物中比重较小的金属氧化物固体，包括被沉淀的重金属氧化物和残留的Fe2O3，最后得到主要含有二氧化钛固体、少量不溶的氢氧化钙固体、泥沙和纤维等无污染物质的剩余污泥。
进一步说明，在步骤c中所述的蜂窝格网采用金属合金材料制作，其表面布满蜂窝状小孔，孔径约为0.8～1cm，孔间隔5mm，Fe2O3 粉末通过粘结剂粘附在网格表面。
进一步说明，步骤c中所述电解池电极交换的方式可分两种，当电解池阴阳两电极材料都相同时，可直接控制电路改变电流方向，使原来的阳极变为阴极，阴极变为阳极即可，如石墨电极;当阴阳两电极材料不同时，需对换阴阳两电极材料，同时控制电路改变电流方向。
进一步说明，步骤d中将经浓缩后的污泥混合物分成若干等份，每份的量标准为，以填平反应池表面，且厚度在2cm左右为准。
进一步说明，步骤e中所述的光敏半导体材料为纳米级二氧化钛粉末，洒满反应池内污泥表面即可。
进一步说明，步骤e中所述的光化合反应所需光照时间为1～2h，可根据反应池大小及污泥量酌情增加，且每20min对污泥混合物翻面，使其充分接收光照。在此反应中，二氧化钛粉末作为光敏催化剂不参与反应。
进一步说明，步骤e中污泥干燥机采用双轴旋片干燥机。
本发明的有益效果：本发明处理污泥的方法简单有效，用料获取方便，适用于所有城市污泥的处理。主要体现在以下几个方面：
1.本发明在污泥运输的泵车中加入了冰块降温处理，可有效减少在炎夏温度过高的情况下泵车内的污泥中有害细菌微生物的滋生，防止泵内发臭程度加大。
2.本发明反其道而行之，在污泥浓缩脱水前对含水率极高的污泥进行稀释加热搅拌，使污泥中残留的少量重金属离子溶解，通过在电解池内架设若干张粘附有Fe2O3 粉末的蜂窝格网，配合电解池内特殊的通电方式，使溶解的重金属离子在张粘附有Fe2O3 粉末的蜂窝格网中来回穿梭，大大增强了Fe2O3 对重金属离子的吸附能力，有效去除污泥中残留的重金属，此法不产生二次残留污染物，产生杂质较少。
3.本发明采用二氧化钛粉末作为光敏催化剂，在紫外线光的照射下，使污泥中有机物降解，以清除污泥中细菌、虫卵、微生物等综合有机物。
4.本发明使用高速离心机对剩余污泥混合物进行固-固离心分级，根据物质密度和粒度的特点，去除污泥混合物残余的金属氧化物杂质，在污泥中分离出残留的重金属氧化物和Fe2O3固体，基本清除污泥混合物中重金属元素。
5.经本发明处理过后的无污染干燥污泥可用于初步的土地改良、工地临时道路的铺设，也可将其磨碎成粉末后作为普通硅酸盐水泥中粘土成分的代替品，使其可以资源化利用，更符合我国基本国情。
具体实施方式
下面结合具体实例对发明作进一步说明。
实施例1：
一种城市污泥的处理方法，主要包括以下步骤：
a.对污水处理厂的污泥进行收集，采用泵车运输至污泥处理场地，运输途中往泵中污泥加入按容积比例为1:0.2的冰块，抑制部分有害微生物坏人虫卵的生长繁殖，防止运输过程中污泥发臭程度加大。
b.污泥到达处理场地后，倒入搅拌池，待污泥中冰块完全融化后，再加入污泥总量1/2的自来水稀释，加热搅拌3min，搅拌池温度控制在50℃内。
c.将污泥混合物送入电解池，加热电解池内污泥混合物至温度达到45℃左右停止，随后在电解池内以阴、阳级为始末端，每间隔1m竖向设置一张蜂窝格网，所述蜂窝格网的网格表面粘附有一层Fe2O3粉末;准备就序，首先在电解池上通直流电开始电解，电解2min后停止通电，往电解池内缓慢加入少量石灰乳溶液并搅拌5s，随后保持电解池内物质及蜂窝格网位置不变，更换电解池的阴、阳极两端位置，使电解池原阳极端变为阴极端，阴极端变为阳极端，两端对调完成后重新通电电解，2min后停止，再加入少量石灰乳溶液搅拌5s，依次重复上述步骤5次，利用电解反应溶液中离子的运动规律，让污泥混合物中重金属离子在电解池内会两端来回运动、穿梭，使其能与得蜂窝格网中粘附的Fe2O3充分接触，并被Fe2O3吸附;同时加入石灰乳溶液既能使污泥混合物呈弱碱性，增强Fe2O3的吸附能力，又能进一步沉淀没有被吸附的重金属离子。
d.上述步骤完成后，停止通电，撤出所有蜂窝格网，随后将所得污泥混合物经送入过滤池初步过滤掉大量水分，再经过浓缩池浓缩，得到含水率在80%左右的污泥混合物，然后将其分成若干等份，再分部分先后送入反应池。
e.将一等份的污泥混合物铺满反应池池底，在反应池内均匀投入一定量光敏半导体材料，搅拌混合后，采用波长为380nm的紫外线光对其照射，使反应池内污泥混合物发生光化合反应;待光照完成后将所得污泥混合物送入污泥干燥机进行干燥处理，每一等份污泥混合物以上述方法处理，经干燥后的污泥混合物的含水率下降到12%以下。
f.人工使用铲子等工具将所得低含水率的污泥混合物进行疏松，使污泥混合物松散成直径约2mm颗粒即可;随后将所得颗粒状污泥混合物送入离心分离机，离心分离机选用转速为8000 ～30000r/min的高速离心机，采用固-固离心分级的方式，以15000r/min的转速对颗粒状污泥混合物进行二次除杂，离心8min,按照颗粒密度大小分离出颗粒状污泥混合物中比重较小的金属氧化物固体，包括被沉淀的重金属氧化物和残留的Fe2O3，最后得到主要含有二氧化钛固体、少量不溶的氢氧化钙固体、泥沙和纤维等无污染物质的剩余污泥。
进一步说明，在步骤c中所述的蜂窝格网采用金属合金材料制作，其表面布满蜂窝状小孔，孔径约为0.8cm，孔间隔5mm，Fe2O3 粉末通过粘结剂粘附在网格表面。
进一步说明，步骤c中所述电解池电极交换的方式可分两种，当电解池阴阳两电极材料都相同时，可直接控制电路改变电流方向，使原来的阳极变为阴极，阴极变为阳极即可，如石墨电极;当阴阳两电极材料不同时，需对换阴阳两电极材料，同时控制电路改变电流方向。
进一步说明，步骤d中将经浓缩后的污泥混合物分成若干等份，每份的量标准为，以填平反应池表面，且厚度在2cm左右为准。
进一步说明，步骤e中所述的光敏半导体材料为纳米级二氧化钛粉末，洒满反应池内污泥表面即可。
进一步说明，步骤e中所述的光化合反应所需光照时间为1h，可根据反应池大小及污泥量酌情增加，且每20min对污泥混合物翻面，使其充分接收光照。在此反应中，二氧化钛粉末作为光敏催化剂不参与反应。
实施例2：
a.对污水处理厂的污泥进行收集，采用泵车运输至污泥处理场地，运输途中往泵中污泥加入按容积比例为1:0.2的冰块，抑制部分有害微生物坏人虫卵的生长繁殖，防止运输过程中污泥发臭程度加大。
b.污泥到达处理场地后，倒入搅拌池，待污泥中冰块完全融化后，再加入污泥总量1/2的自来水稀释，加热搅拌3min，搅拌池温度控制在40℃内。
c.将污泥混合物送入电解池，加热电解池内污泥混合物至温度达到45℃左右停止，随后在电解池内以阴、阳级为始末端，每间隔1m竖向设置一张蜂窝格网，所述蜂窝格网的网格表面粘附有一层Fe2O3粉末;准备就序，首先在电解池上通直流电开始电解，电解2min后停止通电，往电解池内缓慢加入少量石灰乳溶液并搅拌5s，随后保持电解池内物质及蜂窝格网位置不变，更换电解池的阴、阳极两端位置，使电解池原阳极端变为阴极端，阴极端变为阳极端，两端对调完成后重新通电电解，2min后停止，再加入少量石灰乳溶液搅拌5s，依次重复上述步骤6次，利用电解反应溶液中离子的运动规律，让污泥混合物中重金属离子在电解池内会两端来回运动、穿梭，使其能与得蜂窝格网中粘附的Fe2O3充分接触，并被Fe2O3吸附;同时加入石灰乳溶液既能使污泥混合物呈弱碱性，增强Fe2O3的吸附能力，又能进一步沉淀没有被吸附的重金属离子。
d.上述步骤完成后，停止通电，撤出所有蜂窝格网，随后将所得污泥混合物经送入过滤池初步过滤掉大量水分，再经过浓缩池浓缩，得到含水率在80%左右的污泥混合物，然后将其分成若干等份，再分部分先后送入反应池。
e.将一等份的污泥混合物铺满反应池池底，在反应池内均匀投入一定量光敏半导体材料，搅拌混合后，采用波长为380nm的紫外线光对其照射，使反应池内污泥混合物发生光化合反应;待光照完成后将所得污泥混合物送入污泥干燥机进行干燥处理，每一等份污泥混合物以上述方法处理，经干燥后的污泥混合物的含水率下降到12%以下。
f.人工使用铲子等工具将所得低含水率的污泥混合物进行疏松，使污泥混合物松散成直径约5mm颗粒即可;随后将所得颗粒状污泥混合物送入离心分离机，离心分离机选用转速为8000 ～30000r/min的高速离心机，采用固-固离心分级的方式，以15000r/min的转速对颗粒状污泥混合物进行二次除杂，离心10min,按照颗粒密度大小分离出颗粒状污泥混合物中比重较小的金属氧化物固体，包括被沉淀的重金属氧化物和残留的Fe2O3，最后得到主要含有二氧化钛固体、少量不溶的氢氧化钙固体、泥沙和纤维等无污染物质的剩余污泥。
进一步说明，在步骤c中所述的蜂窝格网采用金属合金材料制作，其表面布满蜂窝状小孔，孔径约为1cm，孔间隔5mm，Fe2O3 粉末通过粘结剂粘附在网格表面。
进一步说明，步骤c中所述电解池电极交换的方式可分两种，当电解池阴阳两电极材料都相同时，可直接控制电路改变电流方向，使原来的阳极变为阴极，阴极变为阳极即可，如石墨电极;当阴阳两电极材料不同时，需对换阴阳两电极材料，同时控制电路改变电流方向。
进一步说明，步骤d中将经浓缩后的污泥混合物分成若干等份，每份的量标准为，以填平反应池表面，且厚度在2cm左右为准。
进一步说明，步骤e中所述的光敏半导体材料为纳米级二氧化钛粉末，洒满反应池内污泥表面即可。
进一步说明，步骤e中所述的光化合反应所需光照时间为2h，可根据反应池大小及污泥量酌情增加，且每20min对污泥混合物翻面，使其充分接收光照。在此反应中，二氧化钛粉末作为光敏催化剂不参与反应。
上述实施例作为本发明的进一步叙述，不作为本发明的限定范围。