专利名称：一种污泥固化剂及固化污泥的方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，涉及一种用于污泥固化的污泥固化剂以及固化污泥的 方法，特别是涉及市政污水处理厂脱水污泥和河道污泥的固化。
背景技术：
污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，它以好氧、厌氧微生物为主体，同 时也混入有原污水中带有的泥砂、纤维、动植物残体及吸附在其上的有机物、金属、病菌、虫 卵、胶质等多种复杂的混合体。对于大型城市的污水处理厂来说，由于有大量的工业废水排 入系统，造成污水污泥中的重金属含量偏高，其中铜、锌含量往往接近或超过污泥作为农用 堆肥的接纳标准，从污水处理厂排出的污泥一般是一种松散的、含水量在80%至85% (重 量)的胶溶状膏体物，具有比重轻(小于等于lkg/cm3)、体积庞大(是所含固体物体积的数 十倍)、触变性强(不易脱水)、极易腐败恶臭的理化特点，因而十分不利于处理与运输。目前国内污泥的处置方法主要有堆肥、填埋、焚烧和制造建筑材料等。从环境污 染、卫生安全和经济有效等方面考虑，无论那种处置方式都存在利弊。由于污泥的孔隙率很低，含水率又很高，难以采用生活垃圾堆肥应用的强制通风 方法进行堆肥。为此需要加入大量木屑等调理剂来增加孔隙率和降低含水率，导致体积明 显增大，操作困难，运行成本高，堆肥时间即使多达20天，其产品仍然有恶臭，腐熟度小，无 法达到国家农用标准。污泥焚烧也面临一系列问题，特别是由于污泥含水率太高，热值很低。污泥焚烧过 程中需要使用大量辅助燃料，使处理成本极高，设备投资大。国内有一些污水处理厂建设了 污泥焚烧设备，均因污泥热值低、辅助燃料用量大、成本高而闲置。污泥的固化处理是近年来污泥的工业处理上普遍重视和使用较多的一种处理方 法，它是指用物理和化学方法将污泥颗粒胶结、掺合并包裹在密实的惰性基材中，形成整体 性较好的固化体的一种过程。其中固化所用的惰性材料叫固化剂，污泥经过固化处理所形 成的固化产物为固化体。污泥的稳定化是将污泥中有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的 物质过程。稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化。化学稳定化是通过化学反应使有 毒物质变成不溶性化合物，使其在稳定的晶格内固定不动；物理稳定化是将污泥与一种疏 松物料(如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒的固体。污泥的固化和稳定化一般同时进行，其机理是向污泥中加入固化剂，通过一系列 复杂的物理化学反应(如水化反应)，将有毒有害的物质固定在固化形成的网链(晶格) 中，使其转化成类似土壤或胶结强度很大的固体，可就地填埋或用作建筑材料等。污泥固化 处理技术既可用作特殊工业污泥，如含重金属污泥、含油污泥、电镀污泥、印染污泥等危险 废物的固化处理，也可用于城市污水处理厂产生的普通污泥的固化处理。CN101638311A公开了一种淤泥、污泥固化剂，其主要由下述主原料组成煤矸石、 膨润土、硅灰石、火山灰土、矿渣、粉煤灰、灰岩石和电石渣；辅料由下述原料组成聚丙烯酰胺、三乙醇胺、石英粉、气相二氧化硅、氧化铜、氧化铁、氢氧化钙、水玻璃和磷酸。采用该 固化剂以5%至10%的配比与污泥、淤泥进行均勻搅拌，5个小时后就能实现初凝，一个月 之内完全凝固。该发明的缺点是固化剂成分复杂、固化成本高、固化时间太长、不能满足城 市污泥高日产量和快速填埋的需要。CN101265070公开了一种用于市政污水处理厂排水污泥和河道污泥的固化剂，该 固化剂的各组分原料的质量比为硫铝酸盐水泥30%至60%，石膏20%至40%，石灰8% 至20%，促凝剂1%至5(%。污泥添加固化剂搅拌固化后，养护1至6天的时间，即可达到填 埋要求的强度和含水量。污泥固化后，有毒重金属离子被包裹，使得污泥的污染降低。被固 化的污泥没有原始污泥的恶臭，减少了作业时对操作人员的危害。但是，该发明也存在固化 剂成分复杂，固化成本高的问题。
发明内容
为克服现有技术中固化剂的缺点，本发明提供一种成分简单且固化性能优异的污 泥固化剂，该固化剂含有硅酸盐水泥和活性氧化镁。所述的污泥固化剂中，相对于固化剂的 总重量，优选所述硅酸盐水泥占固化剂的重量比为40%至60%，所述活性氧化镁占固化剂 的重量比为60%至40% ；更优选，所述硅酸盐水泥为45%至55%，所述活性氧化镁为55% 至45% ；最优选，所述硅酸盐水泥为50%，所述活性氧化镁为50%。所述硅酸盐水泥可以使用任何种类的硅酸盐水泥，例如可以使用纯熟料硅酸盐水 泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中的任意一种或两种以上的水 泥，优选使用普通硅酸盐水泥。本发明还提供一种固化污泥的方法，该方法使用本发明的污泥固化剂，其中相对 于含水量在80%左右的污泥的总重量，优选所述固化剂的添加比例为5%到20% ；更优选 为6%到10% ；特别优选为7%至9% ；最优选为8%。本发明的污泥固化剂可用于市政污水处理厂脱水污泥和河道污泥的处理。使用本 发明的固化剂固化时间短、操作简单、降解和固化重金属效果明显。在处理含水量在80%左 右的污泥和底泥时，所述固化剂可以在4小时内快速固化污泥，5天达到填埋要求，降低城 市污泥和河道底泥中主要总金属含量60%至90%以上。因此，本发明的固化剂特别适合于 大型城市化污水处理厂和城市河道污泥的固化处理。
图1表示用固化剂固化污泥的工艺流程。图2表示不同固化剂对化学污泥固化的固化效果。
具体实施例方式本发明的固化剂由硅酸盐水泥和活性氧化镁组成，其固化工艺如图1所示，污泥 由厂内短驳车辆运至固化处理区，污泥卸入污泥仓。外运固化剂由悬臂吊车卸入粉料仓贮 存。污泥、固化剂分别用皮带输送机及螺旋输送机或者固化剂绞笼送入混合搅拌机或滚筒 搅拌机中，经充分混合后，混合料利用运输车运输至养护区，经挖掘机摊铺后养护5-7天， 现场取样检测，当水分低于65%、无侧限抗压强度大于50Kpa/Cm时达到填埋要求，将该养护好的成品混合料用挖掘机或装载机装车，运往污泥填埋区填埋。本发明中所使用的硅酸盐水泥可以是普通硅酸盐水泥，例如，标号为425、525、625 和725的普通硅酸盐水泥，也可以是普通硅酸盐水泥与其他种类的硅酸盐水泥的混合物。本发明中所使用的活性氧化镁可以是通过商业购买的重质活性氧化镁。例如可以 是85%的重质活性氧化镁，颗粒度为120目至200目。本发明的污泥固化剂还可以含有其他的辅料成分，例如石灰和促凝剂等，其重量 不超过固化剂重量的25%。以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围决不仅限于实施 例。实施例1第一步固化剂的配制将市售40千克普通硅酸盐水泥(标号为42 和60千克重质活性氧化镁(海城 市博鸿矿业有限公司产品，含量85. 2% )，通过锥形搅拌机混合3-5分钟。第二步固化剂的添加将60千克混合均勻的固化剂添加到1000千克含水量约80%重量的污水厂处理污 泥中，具体的添加方式为污泥、固化剂分别用皮带输送机及螺旋输送机送入混合搅拌机中， 经10-15分钟充分混合后，皮带传送至固化污泥出料口。第三步摊铺养护运输车运送固化后的污泥至晾晒场地，在晾晒1-2天后进行挖机的摊铺，摊铺厚 度为30-50cm ；夏季每1天摊铺一次，其余季节每2天摊铺一次，检测摊铺后污泥的水分和 硬度，当水分低于60%、无侧限抗压强度大于50Kpa/Cm后进行填埋。实施例2第一步固化剂的配制将市售60千克的普通硅酸盐水泥(标号为42 和40千克的活性氧化镁(海城 市博鸿矿业有限公司产品，含量85. 2% )，分别通过螺旋绞笼推送至固化剂添加口。第二步固化剂的添加将80千克混合均勻的固化剂添加到1000千克河道底泥(含水量通过矿化垃圾、 煤屑等其他废弃固形物调节到约80% )中，具体的添加方式为污泥、固化剂分别用皮带输
送机及螺旋输送机送入滚筒搅拌机中，经5-10分钟充分混合后，皮带传送至固化污泥出料□。第三步摊铺养护同实施例1。本发明的固化剂和其他常用固化剂固化污泥的效果的对比实验结果如图2所示。 选用不同的固化剂进行不同添加比例的污泥固化对比实验，水泥固化剂的添加重量在20% 时，处理后的污泥的抗压强度达到了 58. 17Mpa，但是固化后体积增加明显，增容比达1. 52 ； 用石灰固化处理的污泥强度较差，低于20kPa，并且在添加量较大时使污泥的pH值偏碱性， 例如，添加石灰10%污泥固化后ρ H值可由6. 5上升到11，污泥的恶臭气味增加；本发明镁 盐固化剂的固化效果较好，添加重量为5%时，处理后的污泥的抗压强度就达到了 52Mpa， 并且减少了污泥的填埋体积20%至30%，对污泥pH值的影响也较小，处理后的污泥的pH 值由6. 5增加到8. 5。
用本发明的固化剂处理含水量在80% 85%的污泥时，整个污泥从进料到出料 不到10分钟，从而可以极大地提高生产线每日可处理污泥的量，例如日处理量为1000吨污 泥。该固化剂除了固化剂成分简单、固化时间短、固化成本低，操作简单等优点外，在处理和 降解城市污泥的总金属含量严重超标方面，还有突出的效果。以下表1的数据是在实验室的实验结果数据，是用本发明实施例1的镁盐固化剂 固化污泥后测得的浸出液中重金属离子浓度(mg/L)，其中污泥和固化剂的比例为重量比。表1镁盐固化污泥浸出液中重金属离子浓度(mg/L)
权利要求
1.一种污泥固化剂，该固化剂含有硅酸盐水泥和活性氧化镁。
2.如权利要求1所述的污泥固化剂，其中相对于固化剂的总重量，所述硅酸盐水泥占 固化剂的重量比为40%至60%，所述活性氧化镁占固化剂的重量比为60%至40%。
3.如权利要求2所述的污泥固化剂，其中相对于固化剂的总重量，所述硅酸盐水泥占 固化剂的重量比为45%至55%，所述活性氧化镁占固化剂的重量比为55%至45%。
4.如权利要求3所述的污泥固化剂，其中相对于固化剂的总重量，所述硅酸盐水泥占 固化剂的重量比为50%，所述活性氧化镁占固化剂的重量比为50%。
5.如权利要求1至4任意一项所述的污泥固化剂，其中所述硅酸盐水泥为普通硅酸盐 水泥。
6.一种固化污泥的方法，其中使用权利要求1至5任意一项所述的污泥固化剂。
7.如权利要求6所述的固化污泥的方法，其中相对于污泥的总重量，所述固化剂的添 加比例为5%到20%。
8.如权利要求7所述的固化污泥的方法，其中相对于污泥的总重量，所述固化剂的添 加比例为6%到10%。
全文摘要
本发明公开了一种污泥固化剂及固化污泥的方法。所述污泥固化剂含有硅酸盐水泥和活性氧化镁。所述污泥固化剂用于市政污水处理厂脱水污泥和河道污泥的处理。该固化剂固化时间短、操作简单、降解和固化重金属效果明显。在处理污泥和底泥时，所述固化剂可以在4小时内快速固化污泥，5天达到填埋要求，降低城市污泥和河道底泥中总金属含量60％至90％以上，特别适合于大型城市化污水处理厂和城市河道污泥的固化处理。
文档编号C02F11/00GK102093027SQ20101059473
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者胡德华, 胡红斌, 邓穗, 马平 申请人:上海泰历盟实业有限公司