专利名称：生物污泥除臭及净化方法
技术领域：
本发明涉及一种通过需氧稳定作用(aerobic stablization)使固含量小于或等于10％的生物污泥除臭及恢复无毒的方法。
在对(人类及动物产生的)废水进行的环境友好的净化过程中存在的最主要问题是处理及处置在水净化过程中形成的污泥。该污泥之所以难于处理是由于其几乎总是发出臭味，而且被不同的病原体所污染。最终的处置也很困难，因为即使在农业上使用也要考虑无毒且不含重金属的污泥。
根据最普遍接受的观点，土壤是主要来源于人类的城市污泥和畜牧场的厩液的最终处置的最适宜地点。通过适当设计的处置方法，土壤通过其净化机制可确保将这些物质重新整合到自然界中[Gézalls，Operation of sewage treatment plants(Szennyvíztisztít ótelepek üzemeltetése)II，431-435，Akadémiai Kiadó，布达佩斯(1995)]。
匈牙利的相关法规(有关处理和利用废水和污泥的规定的政府第50/2001号法令)只允许污水污泥在经过初步生物、化学及热处理的6个月之后，如果某些参数在可允许的范围内的话，将其用于农田中(具体可参见所述法令的第3、第4条及附件)。源自城市废水处理的大部分污水污泥不符合这些规定。使用的污泥处理方法中只有被视为堆肥的消化污泥满足那些质量标准，可不同程度地为农业利用所接受。建立这种基于厌氧技术的污水处理厂的费用大大超过常规的使用需氧技术的废水处理厂，而且，建设该类工厂只能达到一定的处理量。其连续操作还受到天气情况的强烈影响。
文献中发表了多种处理废水、尤其是处理城市污水的已知方法。
匈牙利专利No.189069记载了一种由污水的生物处理产生的污泥的处理方法。根据该方法，在厌氧条件下处理来自预沉淀池的污泥或该污泥与稠化的活性污泥的混合物，而后将该厌氧分解的污泥稠化并脱水。该方法的缺点在于其需要一个预沉淀步骤，并且需氧过程经常需进行几天，因而该方法被认为效率较低。
另一种利用城市污水污泥的方法记载于匈牙利专利No.209112中。根据该方法，将含20-45重量％水的100重量份部分脱水城市污水污泥与含70-95％流纹岩凝灰岩、30-50重量％粉碎铝土矿及任选5-20重量％沸石的10到30重量份混合物以及0.1到0.3重量份的均匀分布于粉碎的材料表面的含细菌大藏卵器(bacterium megantherium)的培养基混合；将均质混合物堆成棱柱状，并在连续注水(watering)条件下老化60到90天。尽管生成的污泥可用于农业，但形成棱柱状需要大的场所，而且长的(90天)老化期也是不利的。
匈牙利专利No.192230中提供了一种用于污水污泥和/或其它含有机废物的物质(如厩液)的环境友好的利用和处置方法。根据该公开的方法，污水污泥中的固含量被调整到不高于15％，将污水污泥均质化并最终与助剂例如石灰浆和/或肥料混合，经过临时贮藏后注入土壤中20到40cm深度处。尽管此方法所需的投资很小而且可在低成本下操作，但考虑到为获得合适的土壤覆盖而使用的土壤注入方法涉及到的问题，以及需要临时贮藏大量的液态稀释污泥，其使用是不利的。
本发明的目的即是克服现有技术方法的不利之处，并设计出一种处理污泥和泥浆的环境友好且简单的方法，该方法能够快速而有效地稳定大量的所述物质，使生成的产品既符合法规的要求，又符合合理的环境预期，从而适合于再循环进入土壤或用于产生能量。
本发明背后的主要发明思想在于认识到如果将污泥与碳质矿物质和/或粘土矿一起进行激烈的机械湿法研磨，通过湿法研磨步骤引起非常强烈的机械-化学冲击，可将生物污泥转化成为稳定的悬浮液。认为在对含有要处理的污泥或泥浆和适量碳质矿物质和/或粘土矿的混合物进行激烈湿法研磨的过程中，可能由于产生的剧烈机械应力和压力的变化(某些情况有气穴现象)，碳被流变消化，腐殖质和构成无生命物质的一部分的水合硅酸铝胶溶后与污泥或泥浆一起形成一种高度tixotropic悬浮液。该方法的结果是形成了一种复合的有机-无机物，其具有与土壤物质中类似的有机-矿物水合硅酸盐键。吸附在粉碎的碳质材料上的污泥由此除去臭味。由于冲击剪切的剧烈作用，矿物质的比表面增加到几千倍，微生物及可能的其它活性有机体被溶解，其细胞壁被破坏。通过存在于碳质矿物质例如褐煤中的磨料石英微粒，可进一步增加微生物的溶解，由此，病原体微生物的数量减少一个数量级以上。这意味着由于需氧降解，存在于稳定的悬浮液中的病原体在干燥过程中逐渐死亡。
已观察到本发明的方法不仅生成一种稠的、稳定的悬浮液，而且该悬浮液具有可接受的泥土气味，从而避免了污泥或厩液通常具有的恶臭。还观察到该稳定的悬浮液很快变得干燥。细菌试验表明通常总是存在于该类生物污泥中的病原体和细菌的数量随时间明显减少。
所需的效果——即使得生物污泥除臭和无毒——可通过单个方法获得，根据该方法，在固含量小于或等于10％的生物污泥或泥浆中加入粒度小于或等于5mm的吸附性碳质矿物粉碎材料，通过湿法研磨将由此得到的混合物转化为一种稳定的悬浮液，使其中所含的固体磨碎到粒径小于200μm，优选磨碎到粒径小于50μm，由此溶解活性有机体。
吸附性碳质矿物质优选褐煤或年轻褐煤。
吸附剂碳质矿物质优选以污泥或泥浆的5-35重量％的比例添加。
除吸附性碳质矿物质外，可添加一种或多种粘土矿物质，其优选的量占污泥或泥浆量的5-15重量％。
粘土矿物质例如为沸石或膨润土。
该方法可连续进行或以分批方式进行，采用适当的湿法研磨装置，例如所谓的“Kavitron”装置，该装置是一种在采矿业中使用的改进的常规泥浆泵。对机械工程领域普通技术人员而言，有几种获得高剪切力的已知方法(例如引起气穴)，理论上所有这些已知方法都是可以使用的，例如可通过增大RPM增加剪切应力。处理时间取决于多种因素，例如粉碎的效果、RPM、装置中的剪切应力等。在知道所用的矿物质及其粒径的情况下，可对这些参数进行优化。
通过添加矿物质得到的产品可通过自然干燥或除湿作用实现脱水，因为该稳定的悬浮液易于整体(即不分层)快速干燥且获得的块状物在经过几个月之后几乎可视为是无菌的。该风干物质可粉碎后装入袋中，即其易于处理。
由于其高有机质含量(40-45％)及易于处理，所获得的最终产品可用作土壤改良物质或土壤调节物质，尤其是为了各种栽培物种而用于沙土中。但其可用于多种不同的土壤和多种不同的目的，例如，用于在斜坡上铺草皮和贮藏(stocking)。多种分析结果、栽培试验及中试证明了其作物生长增强效果及土壤肥沃性的持续增加。
除所有这些之外，最终产品的热值可达到块状无烟煤的热值(5000kcal)，因而其可用于产能或用于供热的目的。
如上所述，本发明的方法有很多优点。最主要的优点是本方法可用于几乎各种城市废水污泥或动物产生的厩液，而且也可用于稳定和处理来自其它液态有机废物的泥浆(例如屠宰场的废水污泥)。
本发明的另一优点在于所提供的机械-化学方法无需添加任何化学试剂，本方法不产生任何有毒物质，另外，所用的矿物质之一——褐煤，是匈牙利农业与农村发展部(Hungarian Ministry ofAgricultural and Rural Development)第8/2001号法令中指定的一种土壤调节有机质。由于本方法可用于废水处理的最开始步骤以处理预沉淀过程形成的污泥，从而无需使用大量的化学试剂，这点无论是从环境方面还是从经济方面考虑都是非常有利的。
本发明方法的其它优点如下●在与褐煤一起进行湿法研磨过程中，存在于污泥中的有机物种(主要是细菌)由于极强的机械-化学冲击和剪切而大部分被破坏；●污泥或泥浆的难闻气味转变为新鲜的泥土气味；●干燥以自然方式进行。由于不期望的环境影响，这种干燥方式对于恶臭的污泥而言是不可能的或不考虑的。
总而言之，本发明的方法在一个步骤中以一种环保的方式实现了现有技术通过几个连续步骤才可实现的效果。以下通过两个具体的实施例对本发明的方法进行示例说明，实施例仅用于示例说明，并不限制本发明保护的范围。
实施例1将未经处理的废水污泥与来自需氧废水处理的剩余污泥(固含量3.6％)的混合物与20％的褐煤粉混合，在一个湿法研磨装置中(类型Kavitron 3/2)在1750rpm转速下回流研磨30分钟，由此获得冲击剪切效果。获得产品为一种深色的、稠的、泥土味的稳定悬浮液。
实施例2将来自一个养猪场容器的厩液与28％的褐煤粉及5％的沸石混合，在一个湿法研磨装置中(类型Kavitron 3/2)在1450rpm条件下处理20min，由此获得冲击剪切。根据国家动物健康协会(NationalInstitute of Animal Health)(布达佩斯)对该稠的、深色的、经过除臭并稳定的悬浮液的分析，48小时后沙门氏菌和大肠菌的感染降低了一个数量级，6个月之后，在干燥物质中几乎没有检测到细菌或其它病原体。
权利要求
1.一种通过需氧稳定作用使固含量小于或等于10％的生物污泥或泥浆除臭及恢复无毒的方法，其中在该污泥或泥浆中加入粒度小于或等于5mm的吸附性碳质矿物粉碎材料，通过湿法研磨将由此得到的混合物转化为一种稳定的悬浮液，使该混合物中所含的固体磨碎到粒径小于200μm并由此溶解活性有机体。
2.权利要求1的方法，其中吸附性碳质矿物质是褐煤或年轻褐煤。
3.权利要求1或2的方法，其中吸附性碳质矿物质以污泥或泥浆的量的5-35重量％的比例添加。
4.权利要求1-3中任意一项的方法，其中除吸附性碳质矿物质外，还使用粘土矿物质。
5.权利要求4的方法，其中粘土矿物质以污泥或泥浆的量的5-15重量％使用。
6.权利要求4或5的方法，其中粘土矿物质是沸石或膨润土。
7.权利要求1-6中任意一项的方法，其中将混合物中所含的固体研磨到粒径小于50μm。
全文摘要
本发明涉及一种通过需氧稳定作用使固含量最高达10％的生物污泥或泥浆——主要为城市废水污泥或厩液——除臭及恢复无毒的环境友好的方法。本方法包括在污泥或泥浆中添加粒度小于或等于5mm的吸附性碳质矿物质，并通过湿法研磨处理所得的混合物以形成一种稳定的悬浮液，使该混合物中所含的固体研磨到粒径小于200μm并使活性有机体溶解。
文档编号C05F3/00GK101068752SQ200580041637
公开日2007年11月7日 申请日期2005年10月11日 优先权日2004年10月11日
发明者J·斯塔德勒, P·萨博, F·普谢克斯 申请人:康派特－莱森西娅有限责任公司