一种无臭味、高分散性污泥钙多肽混合物的制备方法及其在页岩烧结砖中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于污泥的处理及资源化利用技术领域，具体涉及城市生活污水处理厂的污泥处理及利用，更具体地说，本发明涉及一种无臭味、高分散性污泥钙多肽混合物的制备方法及其在页岩烧结砖中的应用。
【背景技术】
[0002]随着现代城市化的发展，我国城市污水的排放量急剧增加，随之而来的污水处理厂的污水处理量和污泥产量也日益增长。污泥是一种高含水量的多孔介质物质，成分复杂，除了含有大量水分外，还有多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物和无机物组成的集合体、有机物、病原微生物、重金属、盐类等。
[0003]为什么污水处理厂污泥难以处置或再利用？原因主要有以下五个方面:①污泥含水量高(85%?75%)，含固率低(15?25%)，即使经过压滤，仍然含有超过80%左右的水分，较高的含水率给后期处置和利用带来很大的困难，如果处置不当，会造成严重的二次污染；②有病原微生物，易造成生物污染；③含有较高的重金属离子，易造成第二次污染；④具有恶臭，无论哪一种处理方式都会造成空气污染；⑤含蛋白质高(40%?65%)，含磷高，含絮凝剂高。目前，无论是直接作肥料(包括堆肥)、焚烧、直接加工作建筑材料或是填埋、投海、生化法污泥减量化技术等均不能同时克服上述5个缺点，具体阐述如下:①直接农用:污泥含植物生长发育的必须营养物质，因此，目前使用较广泛，但该法有其明显的缺点，若长期使用，污泥中重金属离子、有毒有机物会积累并影响人体健康，污泥中病原微生物将有扩散的危险，最新研究表明，由于污泥中添加有絮凝剂，作为农用时易导致土壤板结直接制砖:其缺点是污泥中有机质在高温下燃烧导致砖的表面不平整、掺量低和抗压强度低，以及烧结后的微孔较多、吸水率高、烧成尺寸减少分数较大、烧成质量损失率较高、烧成密度较低等缺点；③热能利用:剩余污泥中含有大量热值，在污水处理厂内设置消化池，利用产生的沼气建立自给发电站是可行的，如天津东郊污水厂沼气发电于1998年获得成功，但沼气发电有技术复杂、投资高等缺点，同时又有新的污泥产生；④制取活性炭:剩余污泥中主要物质是有机物，在适当条件下添加一定的活化药品如211(:12等，隔绝空气加热，可用于制取活性炭，但活性炭的质量远低于传统商业活性炭，仅可用在处理有机废水；⑤填埋:填埋占用大量土地，花费大量运输费用，有时还会出现渗出严重污染的液体及臭气现象，甚至污染地下水源，渗出的气体主要是甲烷，易引起火灾和爆炸；⑥焚烧:污泥焚烧投资大，管理复杂，焚烧前必须脱水，费用较高，焚烧时易产生二氧化硫、二噁英等气体污染空气，重金属也能随烟尘扩散；⑦排海:该方法造成了海洋污染，对海洋生态系统和人类食物链构成威胁，并且也没从根本上解决环境问题；⑧污泥处置相关技术，例如预处理技术、厌氧消化、湿式氧化法、堆肥稳定法、利用蚯蚓生态床处理污泥、利用超声波处理污泥、利用表面活性剂改进污泥脱水性能、污泥熔化技术、膜生物反应器、破坏生物细胞、利用微型动物削减污泥产量、臭氧处理工艺等。但上述技术多处于实验阶段，尚未实用化，并且都是污泥减量技术，而不是再利用技术。
[0004]综上所述，对污泥的处置或再利用，国内外尚无一种既可推广又对环境无污染的有效技术，同行业专家均认为需采用多元化技术进行综合利用。因此，将污泥进行资源化、无害化和减量化处理是重要的研究课题和发展方向。现有技术中采用了各种各样的方法对污泥进行处理或二次利用，例如，申请号为201210212323.8的专利申请公开了一种污泥加碱催化热水解处理方法，包括如下步骤:A.将污泥与碱性物质注入反应釜内，控制反应釜内污泥的pH值为10至14 ；B.向反应釜内注入0.5MPa至1.6MPa的饱和蒸汽，经过15至60分钟反应后获得水解后的污泥。该专利从其工艺上看具有一定可行性，但其目的仅仅是为了水解污泥而已，同时其起点温度为0.5MPa是可行的，而超过此温度达到1.6MPa是不可行的，因为1.6MPa的温度需要很大的锅炉，且此时的温度已远远超过200度以上，水解过程已将大量蛋白质的氨基分解为氨气，会产生大量的氨味而污染空气。另外，本专利申请的发明人所在课题组对污泥的处理及资源化利用也做了多年的深入研究，例如，授权公告号为CN100402449C的专利公开了一种用生石灰水解剩余活性污泥制备水解蛋白质的生产工艺，将剩余活性污泥、水、生石灰按1:1:0.06的比例混合搅拌20?30分钟；将混合液抽入到水解反应釜中进行水解，工作压力为0.4?0.7MPa、水解温度为135?155°C的条件下，水解时间为1?3h ;水解后过滤，将过滤液用盐酸调节PH值为7.0?8.5，再进行浓缩，当蛋白质浓度为21Be°时成为蛋白质浓缩液。该专利是本课题组前期研究成果，其工艺与成套技术已转让并实现产业化，其目的是为了获得蛋白液产品，该蛋白液产品可制成蛋白质干品或蛋白质泡沫灭火剂等用于相关行业。
[0005]页岩是一种沉积岩，是粘土岩的一种，成分复杂，除粘土矿物(如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等)外，还含有许多碎肩矿物(如石英、长石、云母等)和自生矿物(如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等)。根据其混入物的成分，可分为:钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩、炭质页岩、黑色页岩、油母页岩等。一般情况下，页岩的Si02含量在45%?80%之间波动，A1203含量在12%?25%之间波动，Fe 203含量在2%?10%之间波动，CaO含量在0.2%?12%之间波动，MG0含量在0.1%?5%之间波动。根据页岩的主要成分，页岩可用于制备烧结砖，同时由于烧结砖的强度高等特点，可在制备过程中添加污泥，以实现污泥的处置或资源化利用。页岩与污泥混合制备烧结砖(简称污泥页岩烧结砖)生产工艺过程总的来讲由四部分组成:页岩粉碎与污泥添加过程的原料制备、坯体成型、湿坯干燥和成品培烧。当成型车间成型出来含有污泥的湿坯之后，这种含污泥的湿坯要进行脱水干燥。在烧结砖生产工艺中含污泥湿坯干燥有自然干燥和人工干燥室干燥两种方式:含污泥湿坯采用自然干燥是将湿坯运码放在自然干燥场地的坯埂上成垛，利用大气进行自然干燥，使湿坯凉晒成干坯；湿坯采用人工干燥，又分为大断面隧道式干燥室和小断面隧道式干燥室及室式干燥室三种形式进行人工干燥湿坯，干燥室的热介质一般来自烧结窑的余热或热风炉。焙烧用的窑型普遍采用轮窑和隧道窑。采用轮窑焙烧时由人工将砖坯码放在窑道里成垛，火在窑道里运行进行焙烧。采用隧道窑焙烧时由人工或机械将砖坯码放在窑车上成垛，码好砖坯垛的窑车从隧道窑窑头进入由窑尾出来，窑车上的砖坯被焙烧成砖，窑里的焙烧火焰不运行，而是窑车载着坯垛在窑里运行。
[0006]目前，虽然污泥页岩制备烧结砖工艺看似可行，但为何没有推广应用，其原因是此工艺存在几方面的严重问题:1、生产过程、厂区及其周边环境具有恶臭，生产工人及周边居民无法承受。利用污泥制砖过程中都存在恶臭气体，特别是在采用人工加热烘干湿坯和烧结初期恶臭非常强烈，操作工人无法承受，并且恶臭快速扩散而加大对周围居民生活的影响；恶臭治理往往成为污泥利用过程中的主要障碍。同时城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、重金属以及致病菌和病原菌等，一些砖瓦企业运来后，不加处理任意放在露天场地，会对环境造成严重的污染，未经稳定处理的污泥，因有机物含量高，极易腐败并产生恶臭，尤其是初沉淀池的污泥，含有大量病菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病的传播。因而，砖瓦企业如果对污泥随意堆放或者不小心流失，极易遭到周边居民的反对和抗议。曾经重庆涪城区石塘镇居民反映，该镇蟠龙村1组永东砖厂用污泥烧砖，产生的臭气严重影响周围居民生活，请相关部门调查处理。从2011年9月起，永东砖厂从绵阳市塔子坝污水处理厂进