本发明涉及污泥处理领域，具体地，涉及一种微波耦合稳定剂稳定脱硫污泥重金属的方法。
背景技术：
燃煤电厂所排放的烟气中含有大量的so2和粉尘，对环境造成了严重污染。目前，我国安装脱硫设施的煤电机组已达到8.9亿千瓦，石灰石-石膏湿法脱硫是我国燃煤电厂重点推广使用的脱硫技术，具有脱硫效率超过95％、对煤质含硫量变化适应性大、脱硫吸收剂的利用率高、运行可靠等优点，使我国烟气so2排放情况得到极大改善。但是，石灰石-石膏湿法脱硫技术的广泛使用，导致脱硫废水污泥也日益增加。脱硫废水污泥中含有大量煤燃烧过程中烟气携带的重金属(as、cd、cr、cu、hg、ni、pb、zn)，长期积累在污泥中，导致脱硫废水污泥浸出毒性超过危险废弃物浸出标准《gb5085.3-2007》。如果直接排放，污泥中的重金属会有再次浸出的危险，对环境产生严重的二次污染。因此，开展脱硫污泥重金属稳定的针对性研究，研究出一种高效、快速，绿色的降低浸出毒性的方法具有显著意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微波耦合稳定剂稳定脱硫污泥重金属的方法。
本发明为解决背景技术中的技术问题，采用的技术方案是：一种微波耦合稳定剂稳定脱硫污泥重金属的方法，包括如下步骤：
1)污泥预处理:取燃煤电厂脱硫废水污泥，自然风干，研磨后过滤；
2)污泥中重金属的微波稳定处理：
(1)取10g预处理后的污泥置于100ml烧杯中，添加稳定剂，控制污泥含水率为30％，加入去离子水，机械搅拌均匀后瓶口封膜；
(2)在不同微波功率和微波时间下进行处理；
(3)浸出毒性检测：研磨污泥样品，根据《固体废弃物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)进行浸出毒性检测。
所述步骤2)-(1)中的稳定剂添加比例为0.1％-5％。
所述步骤2)中污泥中重金属包括as、cd、cr、cu、hg、ni、pb、zn。
所述步骤2)-(2)中的实验条件为：室温机械搅拌，微波功率为0w-1000w，微波时间为0.5min-20min。
所述步骤2)-(1)中的稳定剂为na2s、cao、fecl3、caso4、高岭土(2sio2·al2o3·2h2o)稳定剂一种或者他们的组合。
所述稳定剂的组合形式至少包含cao+na2s，cao+fecl3，na2s+fecl3，高岭土+cao和高岭土fecl3按质量比1：1组合。
所述步骤1)中的污泥为燃煤电厂脱硫废水经机械脱水处理后的风干污泥，含水率8.14％-10.85％。
本发明有益效果：经本发明处理后的污泥，根据《固体废弃物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)进行浸出毒性检测，发现污泥中的重金属浸出浓度降低，通过bcr形态分析发现，不易浸出的残渣态增加最多，易浸出的酸可交换态和可还原态均减少，稳定效率提高，浸出能力降低，从而实现降低污泥中重金属的浸出毒性的目的，
1、本发明实现污泥中的重金属96％以上得到稳定，有利于实现污泥的资源化利用，解决燃煤电厂脱硫废水污泥的高成本处理。
2、本发明采用微波技术耦合na2s、cao、fecl3、高岭土进行脱硫污泥重金属稳定成本低，稳定时间短，工艺简单，稳定效率高，处理速度快，浸出毒性小，重金属生物毒性大大降低，成本低，处理后的污泥可按农用和园林污泥利用、卫生安全填埋和资源化利用。
3、本发明通过两种稳定剂的复配使用，不仅获得很好的稳定重金属效果，又对污泥的ph影响较小，有利于污泥后续处理。
4、相比传统稳定方法，采用微波稳定处理，大大缩短稳定时间，一般缩短时间5d-20d左右。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作一步说明。本发明的实施例是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1
污泥样品取自广州某燃煤电厂湿法脱硫后的脱硫废水污泥，是经机械脱水后的剩余污泥，含水率8.14％，固含量为91.86％，ph＝7.50，污泥样品(干基)中的重金属浸出浓度如表1。
表1污泥样品中重金属浸出浓度(mg/l)
(1)污泥预处理：取燃煤电厂脱硫废水污泥，自然风干，研磨后过80目筛过滤。
(2)污泥中重金属的微波稳定：取10g预处理后的污泥置于100ml烧杯中，按稳定剂与污泥的质量比为0.1％、0.5％、1％、2％和5％的比例添加稳定剂，按添加比0.1％，加入稳定剂na2s和fecl3各0.05g，加入2.19ml的去离子水，控制含水率为30％，搅拌均匀后瓶口封膜，在1000w微波功率和微波时间0.5min下进行微波处理。根据《固体废弃物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)进行浸出毒性检测，稳定后污泥(干基)中重金属浸出浓度如表2，污泥干基中重金属的稳定率如表3。
表2稳定后的重金属浸出浓度(mg/l)
表3污泥(干基)中重金属的稳定率(％)
由表1、表2、表3可知，在微波处理0.5min后，污泥中的重金属大部分稳定到污泥中，污泥中重金属的浸出毒性大大降低，且明显低于危险废弃物标准(gb5085.3-2007)。污泥中重金属的稳定率高，重金属的稳定率均大于98％。相比于传统稳定时间(5-20d)，大大缩短稳定时间，同时稳定后ph＝7.54，几乎没改变。
实施例2
污泥样品取自张家口某燃煤电厂湿法脱硫后的脱硫废水污泥，是经机械脱水后的剩余污泥，含水率8.14％，固含量为91.86％，ph＝7.53。污泥样品(干基)中的重金属浸出浓度如表4。
表4污泥样品(干基)中重金属浸出浓度(mg/l)
(1)污泥预处理：取燃煤电厂脱硫废水污泥，自然风干，研磨后过80目筛过滤。
(2)污泥中重金属的稳定：取10g预处理后的污泥，置于100ml杯中，按稳定剂与污泥质量比为0.1％、0.5％、1％、2％和5％的比例添加稳定剂，按添加比0.5％，加入稳定剂cao和fecl3各0.05g，加入2.19ml的去离子水，控制含水率为30％，搅拌均匀后瓶口封膜，在720w微波功率和微波时间5min下进行微波处理。根据《固体废弃物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)进行浸出毒性检测，稳定后的重金属浸出浓度如表5，污泥干基中重金属的稳定率如表6。
表5稳定后的重金属浸出浓度(mg/l)
表6污泥(干基)中重金属的稳定率(％)
由表4、表5、表6可知，污泥中的重金属绝大部分稳定到污泥中，污泥中的重金属浸出毒性大大降低，且明显低于危险废弃物标准(gb5085.3-2007)。污泥中重金属的稳定率较高，重金属的稳定率均大于96％。相比于传统稳定时间(5-20d)，缩短稳定时间，稳定后ph＝7.62，变化不大。
实施例3
污泥样品取自张家口某燃煤电厂湿法脱硫后的脱硫废水污泥，是经机械脱水后的剩余污泥，含水率8.14％，固含量为91.86％，ph＝7.54污泥样品(干基)中的重金属浸出浓度如表7。
表7污泥样品(干基)中重金属浸出浓度(mg/l)
(1)污泥预处理：取燃煤电厂脱硫废水污泥，自然风干，研磨后过80目筛过滤。
(2)污泥中重金属的稳定：取10g预处理后的污泥，置于100ml杯中，按稳定剂与污泥质量比为0.1％、0.5％、1％、2％和5％的比例添加稳定剂，按添加比1％，加入稳定剂cao和na2s各0.05g，加入2.19ml的去离子水，控制含水率为30％，搅拌均匀后瓶口封膜，在540w微波功率和微波时间10min下进行微波处理。根据《固体废弃物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)进行浸出毒性检测，稳定后的重金属浸出浓度如表8，污泥干基中重金属的稳定率如表9。
表8稳定后的重金属浸出浓度(mg/l)
表9污泥(干基)中重金属的稳定率(％)
由表8-9可知，污泥中的绝大部分重金属稳定到污泥中，重金属浸出毒性大大降低，且明显低于危险废弃物标准(gb5085.3-2007)。污泥中重金属的稳定率较高，重金属的稳定率均大于97％。相比于传统稳定时间(5-20d)，大大缩短了稳定时间，稳定后ph＝7.42，变化不大。
实施例4
污泥样品取自广州某燃煤电厂湿法脱硫后的脱硫废水污泥，是经机械脱水后的剩余污泥，含水率8.14％，固含量为91.86％，ph＝7.52污泥样品(干基)中的重金属浸出浓度如表10。
表10污泥样品中重金属浸出浓度(mg/l)
(1)污泥预处理：取燃煤电厂脱硫废水污泥，自然风干，研磨后过80目筛过滤。
(2)污泥中重金属的微波稳定：取10g预处理后的污泥置于100ml烧杯中，按稳定剂与污泥质量比为0.1％、0.5％、1％、2％和5％的比例添加稳定剂，按添加比2％，加入稳定剂高岭土和cao0.05g，加入2.19ml的去离子水，控制含水率为30％，搅拌均匀后瓶口封膜，在540w微波功率和微波时间15min下进行微波处理。根据《固体废弃物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)进行浸出毒性检测，稳定后污泥(干基)中重金属浸出浓度如表11，污泥干基中重金属的稳定率如表12
表11稳定后的重金属浸出浓度(mg/l)
表12污泥(干基)中重金属的稳定率(％)
由表11-12可知，在900w功率下，微波处理5min后，污泥中的重金属大部分稳定到污泥中，污泥中的重金属浸出毒性大大降低，且明显低于危险废弃物标准(gb5085.3-2007)。污泥中重金属的稳定率高，重金属的稳定率均大于98％。相比于传统稳定时间(5-20d)，大大缩短稳定时间，稳定后ph＝7.56，ph变化不大。
实施例5
污泥样品取自广州某燃煤电厂湿法脱硫后的脱硫废水污泥，是经机械脱水后的剩余污泥，含水率8.14％，固含量为91.86％，ph＝7.54污泥样品(干基)中的重金属浸出浓度如表13。
表13污泥样品中重金属浸出浓度(mg/l)
(1)污泥预处理：取燃煤电厂脱硫废水污泥，自然风干，研磨后过80目筛过滤。
(2)污泥中重金属的微波稳定：取10g预处理后的污泥置于100ml烧杯中，按稳定剂与污泥质量比为0.1％、0.5％、1％、2％和5％的比例添加稳定剂，按添加比5％，加入稳定剂高岭土和fecl30.05g，加入2.19ml的去离子水，控制含水率为30％，搅拌均匀后瓶口封膜，在540w微波功率和微波时间20min下进行微波处理。根据《固体废弃物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)进行浸出毒性检测，稳定后污泥(干基)中重金属浸出浓度如表14，污泥干基中重金属的稳定率如表15
表14稳定后的重金属浸出浓度(mg/l)
表15污泥(干基)中重金属的稳定率(％)
由表14-15可知，在1000w功率下，微波处理5min后，污泥中的重金属大部分稳定到污泥中，污泥中的重金属浸出毒性大大降低，且明显低于危险废弃物标准(gb5085.3-2007)。污泥中重金属的稳定率高，重金属的稳定率均大于97％。相比于传统稳定时间(5-20d)，大大缩短稳定时间，稳定后ph＝7.58，ph变化不大。
结论：本发明提出低成本技术方案能够快速高效固定脱硫废水污泥中的重金属，稳定剂的复配处理对污泥ph的改变较小，保护了自然界土壤酸碱环境，对环境保护和电厂脱硫废水污泥的资源利用具有十分重大的意义。
上述案例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述案例的限制，其他任何未背离本发明的原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的转换方式，都包含在本发明的保护范围之内。