[0001]

本發(fā)明涉及環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種污泥固化-穩(wěn)定化技術(shù)。

背景技術(shù)：

[0002]

污泥是污水處理廠在水處理過程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)，通常占污水總量的0.5～1％。污泥的成分非常復(fù)雜，是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)及與其吸附的有機(jī)物和無機(jī)物組成的集合體，除含有大量的水分(可達(dá)90％以上)，還含有難以降解的有機(jī)物、重金屬和鹽類，以及病原微生物和寄生蟲卵等，污泥中有機(jī)物含量高，極易腐敗，并產(chǎn)生惡臭，大量未經(jīng)過處理的污泥堆放和排放造成污染。

[0003]

隨著我國的污水處理產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，污水處理能力及處理率增長迅速，同時(shí)污泥的產(chǎn)量也迅速增加。因此如何合理的處理、處置污泥，已成為城市污水廠和相關(guān)部門重視的問題。國內(nèi)外處理污泥的方法有很多，目前主要是焚燒處置和固化-穩(wěn)定化處置。

[0004]

其中，固化-穩(wěn)定化處理技術(shù)是通過添加固化穩(wěn)定化材料(也稱固化劑)，將污泥顆粒膠結(jié)，同時(shí)降低污泥含水率，改善其力學(xué)性能，固定污泥中的重金屬等有毒有害污染物，使污泥能夠達(dá)到填埋標(biāo)準(zhǔn)。目前，國內(nèi)外普遍采用水泥、生石灰、粉煤灰等作為固化穩(wěn)定化材料，主要利用水泥、生石灰、粉煤灰等產(chǎn)生凝膠性水化物，膠結(jié)污泥顆粒。研究表明這些固化穩(wěn)定化材料能較好的改善固化污泥的力學(xué)性能，降低含水率，達(dá)到填埋或建筑用土標(biāo)準(zhǔn)。

[0005]

然而，目前的固化污泥耐久性較差，尤其是在北方寒冷地區(qū)易遭受融凍破壞，導(dǎo)致其強(qiáng)度顯著降低以至于難以滿足建筑用土標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響了污泥固化-穩(wěn)定化處理技術(shù)的推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[0006]

為提高經(jīng)固化-穩(wěn)定化處理后的固化污泥的抗融凍性，本發(fā)明提供了一種污泥固化劑的制備方法。

[0007]

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：污泥固化劑的制備方法，制備原料包括如下質(zhì)量份數(shù)比例的各組分：硅酸鹽水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨潤土4～8份，煤渣7～10份，氯化鈦渣4～8份，硫酸亞鐵3～6份。

[0008]

需要說明的是，本發(fā)明中所述“氯化鈦渣”指的是氯化法鈦白粉生產(chǎn)中，四氯化鈦生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢渣，包括電爐熔煉生產(chǎn)高鈦渣過程中飛揚(yáng)及揮發(fā)而收集的煙塵，破碎制取成品高鈦渣及氯化配料生產(chǎn)錘碎風(fēng)選過程中產(chǎn)生的過細(xì)鈦渣，沸騰氯化生產(chǎn)粗ticl

4

過程中排出的爐渣、收塵渣。廢渣成分包括由富鈦料和石油焦中帶入的多種金屬(鈦、鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈷、鉻、錳等)及其鹽、氧化物、氯化物等化合物以及碳等等。

[0009]

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述煤渣粒度為5～15mm，所述氯化鈦渣能過200目篩。更佳的，所述制備原料還包括聚丙烯酰胺2～4份。更佳的，所述制備原料還包括氧化鈣2～5份。更佳的，所述制備原料還包括鋁粉1～4份。

[0010]

容易理解的，按照常規(guī)方法將本發(fā)明所述的制備原料進(jìn)行均勻混合即得到污泥固

化劑。

[0011]

本發(fā)明還公開了一種污泥固化劑，其即是由上述污泥固化劑的制備方法所制得。

[0012]

本發(fā)明還公開了一種污泥固化穩(wěn)定化處置方法，該方法包括使用上述污泥固化劑進(jìn)行污泥固化-穩(wěn)定化處置的步驟。

[0013]

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，上述污泥固化穩(wěn)定化處置方法具體包括如下步驟：

[0014]

s1、將污泥與本發(fā)明的污泥固化劑按質(zhì)量比10:1～4的比例混合均勻，得到混合料；

[0015]

s2、將混合料養(yǎng)護(hù)至含水率及強(qiáng)度達(dá)到填埋要求，得到固化污泥。

[0016]

本發(fā)明的污泥固化穩(wěn)定化處置方法適用于處置含水率為70～99％的污泥。

[0017]

本發(fā)明的有益效果是：能夠顯著提高固化污泥的抗融凍性。

具體實(shí)施方式

[0018]

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

[0019]

實(shí)施例一：

[0020]

按照如下步驟進(jìn)行污泥固化穩(wěn)定化處置：

[0021]

(1)按照如下質(zhì)量份數(shù)比例準(zhǔn)備各原料：硅酸鹽水泥30份，生石灰15份，粉煤灰20份，膨潤土6份，粒度為9～14mm的煤渣8份，過200目篩的氯化鈦渣7份，硫酸亞鐵5份，聚丙烯酰胺2.5份，氧化鈣4份，鋁粉3份。

[0022]

(2)將上述原料混合均勻，得到污泥固化劑。

[0023]

(3)將1t污泥(含水率86.48％)和上述污泥固化劑0.2t分別用螺旋輸送機(jī)送入攪拌機(jī)中，充分?jǐn)嚢?0min，形成混合料。

[0024]

(4)將混合料在養(yǎng)護(hù)場養(yǎng)護(hù)28天，得到固化污泥。

[0025]

實(shí)施例二：

[0026]

按照如下步驟進(jìn)行污泥固化穩(wěn)定化處置：

[0027]

(1)按照如下質(zhì)量份數(shù)比例準(zhǔn)備各原料：硅酸鹽水泥22份，生石灰18份，粉煤灰18份，膨潤土8份，粒度為9～14mm的煤渣7份，過200目篩的氯化鈦渣8份，硫酸亞鐵3份，聚丙烯酰胺2.5份，氧化鈣4份，鋁粉3份。

[0028]

(2)將上述原料混合均勻，得到污泥固化劑。

[0029]

(3)將1t污泥(含水率86.48％)和上述污泥固化劑0.3t分別用螺旋輸送機(jī)送入攪拌機(jī)中，充分?jǐn)嚢?0min，形成混合料。

[0030]

(4)將混合料在與實(shí)施例一相同的養(yǎng)護(hù)場同時(shí)養(yǎng)護(hù)28天，得到固化污泥。

[0031]

實(shí)施例三：

[0032]

按照如下步驟進(jìn)行污泥固化穩(wěn)定化處置：

[0033]

(1)按照如下質(zhì)量份數(shù)比例準(zhǔn)備各原料：硅酸鹽水泥35份，生石灰10份，粉煤灰15份，膨潤土4份，粒度為9～14mm的煤渣10份，過200目篩的氯化鈦渣5份，硫酸亞鐵6份，聚丙烯酰胺2.5份，氧化鈣4份，鋁粉3份。

[0034]

硅酸鹽水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨潤土4～8份，煤渣7～10份，氯化鈦渣4～8份，硫酸亞鐵3～6份

[0035]

(2)將上述原料混合均勻，得到污泥固化劑。

[0036]

(3)將1t污泥(含水率86.48％)和上述污泥固化劑0.25t分別用螺旋輸送機(jī)送入攪拌機(jī)中，充分?jǐn)嚢?0min，形成混合料。

[0037]

(4)將混合料在與實(shí)施例一相同的養(yǎng)護(hù)場同時(shí)養(yǎng)護(hù)28天，得到固化污泥。

[0038]

對比例一：

[0039]

按照如下步驟進(jìn)行污泥固化穩(wěn)定化處置：

[0040]

(1)按照如下質(zhì)量份數(shù)比例準(zhǔn)備各原料：硅酸鹽水泥30份，生石灰15份，粉煤灰20份，膨潤土6份，粒度為9～14mm的煤渣8份，硫酸亞鐵5份，聚丙烯酰胺2.5份，氧化鈣4份，鋁粉3份。

[0041]

(2)將上述原料混合均勻，得到污泥固化劑。

[0042]

(3)將1t污泥(與實(shí)施例一為同一批次，含水率86.48％)和上述污泥固化劑0.2t分別用螺旋輸送機(jī)送入攪拌機(jī)中，充分?jǐn)嚢?0min，形成混合料。

[0043]

(4)將混合料在與實(shí)施例一相同的養(yǎng)護(hù)場同時(shí)養(yǎng)護(hù)28天，得到固化污泥。

[0044]

抗壓強(qiáng)度檢測：

[0045]

在養(yǎng)護(hù)至第3d和28d時(shí)，檢測各實(shí)施例固化污泥含水率，并在相同條件下將上述實(shí)施例一～實(shí)施例三和對比例的固化污泥分別制成直徑為90mm，高度為150mm的圓柱體試件各20個(gè)。采用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度儀檢測試件抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表1。

[0046]

表1含水率及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果表

[0047][0048]

注:無側(cè)限抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)表示為平均值

±

標(biāo)準(zhǔn)差。

[0049]

抗融凍試驗(yàn)：

[0050]

在相同試驗(yàn)條件下，將上述養(yǎng)護(hù)至28d時(shí)制作的各試件浸泡于水中，水面約高于試件3cm。然后取出試件，給試件編號，將其放入低溫箱中，試件與試件之間保留至少10mm空隙，避免空氣不流通，凍在一起。設(shè)置低溫箱溫度為-20℃，冷凍的時(shí)間為24h。冷凍完成后，取出試件，放入20℃的水浴中，進(jìn)行融化，水面高于試件約3cm，融化的時(shí)間為12h。時(shí)間到后，取出試件，上述為一次融凍循環(huán)。按照上述步驟重復(fù)進(jìn)行8次融凍循環(huán)，并在分別在第2次，第5次，第8次融凍循環(huán)完成后采用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度儀檢測試件抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表2。

[0051]

表2融凍后的抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果

[0052][0053]

注:無側(cè)限抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)表示為平均值

±

標(biāo)準(zhǔn)差。

[0054]

由表1可以看出，采用本發(fā)明的污泥固化劑處理污泥能在3d時(shí)將污泥含水率由86.48％降低至68.66％，抗壓強(qiáng)度可達(dá)到49.96kpa。并在第28d時(shí)將污泥含水率進(jìn)一步降低至36.43％，抗壓強(qiáng)度可進(jìn)一步提高至84.65kpa。表明本發(fā)明的污泥固化劑對于降低污泥固化物含水率和提高污泥固化物抗壓強(qiáng)度具有明顯作用。

[0055]

由表1的實(shí)施例一和對比例一的檢測數(shù)據(jù)可以看出，在污泥和固化劑的用料比例相同的情況下，含有氯化鈦渣的固化劑和不含氯化鈦渣的固化劑使用效果差距不大。表明固化劑中是否加入氯化鈦渣對固化污泥含水率和抗壓強(qiáng)度無明顯影響。

[0056]

由表2可以看出，經(jīng)過多次融凍循環(huán)后各實(shí)施例的固化污泥抗壓強(qiáng)度均有不同程度的降低，其融凍試驗(yàn)強(qiáng)度損失率如表3所示：

[0057]

表3融凍試驗(yàn)強(qiáng)度損失率

[0058]

融凍次數(shù)實(shí)施例一實(shí)施例二實(shí)施例三對比例一2次3.74％4.18％5.44％12.38％5次9.73％11.30％16.01％27.46％8次18.18％18.72％27.19％44.61％

[0059]

由表3可以看出，實(shí)施例一和對比例一在污泥和固化劑的用料比例相同的情況下，含有氯化鈦渣的固化劑相對于不含氯化鈦渣的固化劑可以明顯提高固化污泥的抗融凍性。技術(shù)特征：

1.污泥固化劑的制備方法，其特征在于，制備原料包括如下質(zhì)量份數(shù)比例的各組分：硅酸鹽水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨潤土4～8份，煤渣7～10份，氯化鈦渣4～8份，硫酸亞鐵3～6份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥固化劑的制備方法，其特征在于：所述煤渣粒度為5～15mm，所述氯化鈦渣能過200目篩。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥固化劑的制備方法，其特征在于：所述制備原料還包括聚丙烯酰胺2～4份。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污泥固化劑的制備方法，其特征在于：所述制備原料還包括氧化鈣2～5份。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污泥固化劑的制備方法，其特征在于：所述制備原料還包括鋁粉1～4份。6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一權(quán)利要求所述的污泥固化劑的制備方法，其特征在于：包括將所述制備原料進(jìn)行混合的步驟。7.由權(quán)利要求1～5所述的污泥固化劑的制備方法制得的污泥固化劑。8.污泥固化穩(wěn)定化處置方法，其特征在于：包括使用權(quán)利要求7所述的污泥固化劑進(jìn)行污泥固化穩(wěn)定化處置的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的污泥固化穩(wěn)定化處置方法，其特征在于：包括如下步驟：s1、將污泥與權(quán)利要求7所述的污泥固化劑按質(zhì)量比10:1～4的比例混合均勻，得到混合料；s2、將混合料養(yǎng)護(hù)至含水率及強(qiáng)度達(dá)到填埋要求，得到固化污泥。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污泥固化穩(wěn)定化處置方法，其特征在于：所述污泥的含水率為70～99％。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種污泥固化劑的制備方法，制備原料包括如下質(zhì)量份數(shù)比例的各組分：硅酸鹽水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨潤土4～8份，煤渣7～10份，氯化鈦渣4～8份，硫酸亞鐵3～6份。還公開了由該方法制得的污泥固化劑。還公開了一種污泥固化穩(wěn)定化處置方法，包括使用本發(fā)明的污泥固化劑進(jìn)行污泥固化穩(wěn)定化處置的步驟。其有益效果是：能夠顯著提高固化污泥的抗融凍性。提高固化污泥的抗融凍性。

技術(shù)研發(fā)人員：何淑會

受保護(hù)的技術(shù)使用者：何淑會

技術(shù)研發(fā)日：2020.10.16

技術(shù)公布日：2021/1/23