申請(qǐng)日2015.11.06

　　公開(kāi)(公告)日2016.01.06

　　IPC分類號(hào)C02F11/00; C02F11/10; C02F11/04; B01J20/10; B01J20/30

　　摘要

　　本發(fā)明屬于污泥處理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種污泥資源化處理方法。該方法通過(guò)水熱處理、固液分離、復(fù)合吸附材料吸附及厭氧發(fā)酵等步驟對(duì)污泥處理實(shí)現(xiàn)資源化。該方法最大程度降低成本，以廢治污，容易推廣;利用物理吸附和化學(xué)沉淀法協(xié)同作用去除污泥中的氮磷，提高厭氧消化效率，同時(shí)能夠解決去除氮磷之后的沉淀結(jié)晶難以回收利用、堵塞除污管道及泵體的技術(shù)難題;該復(fù)合吸附材料除污后的廢料還能作為緩釋肥料應(yīng)用，變廢為寶。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種污泥資源化處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　(1)對(duì)污泥進(jìn)行水熱處理，得到的泥水混合液固液分離，得到固相和液相;

　　(2)向液相中加入復(fù)合吸附材料進(jìn)行氮磷吸附，其中，復(fù)合吸附材料由重量比1:3-3:1的 廢舊玻璃和白云石制備而成;

　　(3)氮磷吸附后的液相與固相混合進(jìn)行厭氧產(chǎn)沼氣;

　　(4)產(chǎn)沼氣后的泥水混合液進(jìn)行固液分離，固相回流到水熱處理，液相再次經(jīng)過(guò)復(fù)合吸附 材料吸附后回到水熱處理。

　　2.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于：水熱處理時(shí)間為0.5-1.5h，水熱處理溫度 為80-200℃。

　　3.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于：厭氧產(chǎn)沼氣的時(shí)間為20-35天。

　　4.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于：復(fù)合吸附材料吸附氮磷之后的廢料用作緩 釋肥料。

　　5.一種如權(quán)利要求1所述的處理方法中的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于：將廢舊 玻璃和白云石粉碎過(guò)篩，用蒸餾水拌勻、煅燒，制得復(fù)合吸附材料。

　　6.一種如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：廢舊玻璃和白云石過(guò)篩后的粒度均為 20-100目。

　　7.一種如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：煅燒分為初次煅燒和再次煅燒。

　　8.一種如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：初次煅燒的溫度為100-200℃，煅燒 的時(shí)間為0.5-1.5h。

　　9.一種如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：再次煅燒的溫度為800-1000℃，再次 煅燒的時(shí)間為1-2h。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種污泥資源化處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污泥處理領(lǐng)域，特別涉及一種污泥資源化處理方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，污泥處理廠相應(yīng)增多，產(chǎn)生的 剩余污泥量也會(huì)隨之增加，并且目前我國(guó)“重水輕泥”現(xiàn)象嚴(yán)重，大多數(shù)中小型污泥處理廠 建廠設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮到污泥濃縮、脫水工序，沒(méi)有考慮到污泥內(nèi)污泥的穩(wěn)定化、無(wú)害化的要求。 污泥中含有較為豐富的有機(jī)質(zhì)及氮、磷資源，如果能夠回收利用這些資源，將對(duì)消除污泥造 成的環(huán)境污染和解決能源、資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

　　厭氧消化是污泥資源化過(guò)程中非常重要的一個(gè)步驟，但是厭氧消化存在污泥停留時(shí)間長(zhǎng)、 消化速率低、有機(jī)質(zhì)破解程度低等問(wèn)題。比如氮磷濃度過(guò)高會(huì)對(duì)厭氧微生物產(chǎn)生毒性作用， 抑制顆粒污泥的活性，甚至?xí)�是反�?yīng)器失效，因此，必須在厭氧消化之前增加除氮磷預(yù)處理 步驟。厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量大，污泥中的氨氮繼續(xù)溶出，液相中的氨氮積累會(huì)增多，故在厭氧發(fā) 酵之后仍需去除污泥中的氮磷。

　　現(xiàn)有技術(shù)中通常采用添加藥劑法、化學(xué)沉淀法等方法去除污泥中的氮磷，但是去除氮磷 之后形成的沉淀結(jié)晶，回收利用比較困難;并且隨著時(shí)間的推移，慢慢會(huì)沉淀到污泥處理設(shè) 備的泵體及管路當(dāng)中，影響污水處理效果并且損壞污水處理設(shè)備。因此，找到一種合適的方 法既能去除污泥中的氮磷強(qiáng)化厭氧消化，同時(shí)又能防止沉淀結(jié)晶沉淀到污泥處理設(shè)備的管路 中，具有重要意義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　有鑒于此，本發(fā)明提供了一種污泥資源化處理方法。該方法能夠很好的去除污泥中的氮 磷，提高厭氧消化效率，與此同時(shí)可以防止沉淀結(jié)晶堵塞污泥處理設(shè)備。

　　為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

　　一種污泥資源化處理方法，包括以下步驟：

　　(1)對(duì)污泥進(jìn)行水熱處理，得到的泥水混合液固液分離，得到固相和液相;

　　(2)向液相中加入復(fù)合吸附材料進(jìn)行氮磷吸附，其中，復(fù)合吸附材料由重量比1:3-3:1 的廢舊玻璃和白云石制備而成;

　　(3)氮磷吸附后的液相與固相混合進(jìn)行厭氧產(chǎn)沼氣;

　　(4)將產(chǎn)沼氣后的泥水混合液進(jìn)行固液分離，固相回流到水熱處理，液相再次經(jīng)過(guò)復(fù)合 吸附材料回到水熱處理。

　　污泥處理處置因地而異，因時(shí)而異，因此污泥的含水量也不盡相同，本發(fā)明在污泥水熱 處理之前將污泥固液比調(diào)整為10-15%。

　　本發(fā)明提供的污泥資源化處理方法中，對(duì)污泥進(jìn)行水熱處理促進(jìn)污泥絮體解絮、微生物 細(xì)胞破解及有機(jī)物水解，難溶的固體有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性有機(jī)質(zhì)進(jìn)入液相，為厭氧消化提供 了充足的可直接分解利用的基質(zhì)，能夠大幅提高污泥的厭氧消化效率，從而為縮短剩余污泥 厭氧消化周期、提高沼氣產(chǎn)率打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是氮磷濃度過(guò)高會(huì)對(duì)厭氧微生物產(chǎn)生毒 性作用，抑制顆粒污泥的活性，甚至?xí)�是反�?yīng)器失效，因此，還必須在厭氧消化之前增加除 氮磷預(yù)處理步驟，水熱處理之后進(jìn)行固液分離，液相通過(guò)復(fù)合吸附材料進(jìn)行吸附處理，本發(fā) 明采用的復(fù)合吸附材料是由價(jià)格低廉的重量比1:3-3:1的廢舊玻璃和白云石制備而成，此復(fù)合 吸附材料能夠很好的去除液相中的氮磷，使厭氧效率提高，同時(shí)防止去除氮磷后形成的沉淀 堵塞設(shè)備，而且沉淀結(jié)晶可以回收利用。

　　優(yōu)選的，本發(fā)明提供的處理方法中，水熱處理時(shí)間為0.5-1.5h，水熱處理溫度為80-200℃。 溫度對(duì)污泥中的有機(jī)物和氮磷溶出量影響較大，時(shí)間影響較小，低于80℃有機(jī)物和氮磷溶出 量很小，隨著溫度的升高，污泥中的有機(jī)物和氮磷溶出量逐漸增大，160℃時(shí)溶出量最高，當(dāng) 溫度達(dá)到200℃后，污泥的有機(jī)物和氮磷溶出量開(kāi)始下降。綜合考慮污泥有機(jī)物和氮磷溶出 量及耗能因素，將水熱時(shí)間范圍定在0.5-1.5h。

　　優(yōu)選的，本發(fā)明提供的處理方法中，厭氧產(chǎn)沼氣的時(shí)間為20-35天。發(fā)酵后的污泥進(jìn)行 固液分離，液相再次使用復(fù)合吸附材料進(jìn)行吸附，吸附后的液相與固相進(jìn)入水熱處理進(jìn)入下 一輪的污泥處理循環(huán)，循環(huán)二到三次后固體可以直接填埋。

　　本發(fā)明提供的復(fù)合吸附材料吸附氮磷之后的廢料可以用作緩釋肥料，因其營(yíng)養(yǎng)成分在材 料中的吸附方式，能夠使其肥料中含有養(yǎng)分的化合物在土壤中釋放速度緩慢或者養(yǎng)分釋放速 度可以得到一定程度的控制以供作物持續(xù)吸收利用;此肥料的最重要特性是可以控制其釋放 速度，在施入土壤以后逐漸分解，逐漸為作物吸收利用，使肥料中養(yǎng)分能滿足作物整個(gè)生長(zhǎng) 期中各個(gè)生長(zhǎng)階段的不同需要，肥效可維持時(shí)間長(zhǎng)。另外，該廢料因發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，具有 很好的持水性，從而協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱，能夠?yàn)樽魑锷�長(zhǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。

　　本發(fā)明提供的污泥資源化處理方法中的復(fù)合吸附材料的制備方法為，將廢舊玻璃和白云 石粉碎過(guò)篩，用蒸餾水拌勻、煅燒，制得復(fù)合吸附材料。

　　本發(fā)明充分利用白云石中的鈣鎂資源，最大限度的降低成本，容易推廣，如有需要可添 加其他低成本含碳酸鈣，鎂的廢棄物，此類活性物質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)和生物活性使其具有一定的 生物活性。白云石的主要化學(xué)成份為CaMg(CO3)2，可用于去除污泥中的氨氮和磷，但是利用 白云石作為活性物質(zhì)處理污泥，其天然的結(jié)構(gòu)特性使其吸附污泥中的氮磷存在一定的局限性， 而且產(chǎn)生的沉淀結(jié)晶無(wú)法回收利用，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)堵塞設(shè)備管路及泵體。

　　而廉價(jià)的廢舊玻璃具有多孔結(jié)構(gòu)，熔融后有一定的燒結(jié)作用，能用于成形，因此，本發(fā) 明可以采用添加廢舊玻璃的方法解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的復(fù)合吸附材料是以玻璃作為基 體，白云石作為活性物質(zhì)，對(duì)廢舊玻璃和白云石的天然結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，利用復(fù)合吸附材料的 物理吸附和化學(xué)沉淀作用去除污泥中的氮磷;同時(shí)燒結(jié)成型的復(fù)合吸附材料可以將生成的沉 淀結(jié)晶固定住，避免堵塞設(shè)備的管路及泵體。

　　起初發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的將廢舊玻璃與白云石混合在一起制備復(fù)合吸附材料，復(fù)合吸附材料的 除氮磷效果并不理想，甚至一度放棄了制備復(fù)合吸附材料的最初努力，然而隨著試驗(yàn)的進(jìn)行， 我們驚奇的發(fā)現(xiàn)，采用特定目數(shù)及窄配比范圍的廢舊玻璃和白云石，可以制得除氮磷效果較 好的復(fù)合吸附材料，并且制備工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合吸附材料的制備及成品的性能也有很大程度的 影響。本發(fā)明采用的廢舊玻璃和白云石的重量比為1:3-3:1，如此窄配比的原料能夠使成品復(fù) 合吸附材料達(dá)到最合適的硬度和吸附效果。更優(yōu)選的，本發(fā)明采用的廢舊玻璃和白云石的重 量比為1:1。

　　本發(fā)明采用的廢舊玻璃和白云石過(guò)篩后的粒度均20-100目。玻璃和白云石的粒度的選擇， 要考慮實(shí)際生產(chǎn)中粒度大小會(huì)導(dǎo)致在研磨過(guò)程中機(jī)械耗能的多少，同時(shí)更重要的是要考慮復(fù) 合吸附材料的結(jié)構(gòu)和吸附效果，當(dāng)玻璃和白云石的顆粒較粗時(shí)其研磨過(guò)程耗能較少，但制得 材料不易成型，吸附效果不好;當(dāng)玻璃和白云石的顆粒很小時(shí)，白云石在水中出現(xiàn)粉化，導(dǎo) 致吸附的吸附效果不理想并且研磨過(guò)程耗能較高。因此，本發(fā)明最終選用的合適目數(shù)范圍為 20-100。

　　本發(fā)明加入蒸餾水的目的是促進(jìn)玻璃粉與白云石粉的充分混合均勻，即加入蒸餾水?dāng)嚢?后既不能使兩者混合后太干，也不能太濕，因此蒸餾水的用量是隨著玻璃與白云石混合后總 量的變化而變化的，蒸餾水的用量與最終材料的結(jié)構(gòu)性能有關(guān)。

　　本發(fā)明采用的煅燒方式分為初次煅燒和再次煅燒。

　　優(yōu)選的，初次煅燒的溫度為100-200℃，煅燒的時(shí)間為0.5-1.5h，初次煅燒主要目的是使 混合材料中的蒸餾水蒸發(fā)，低溫度煅燒在蒸發(fā)水分的同時(shí)，會(huì)使得材料經(jīng)歷預(yù)燒結(jié)的過(guò)程， 此時(shí)材料已經(jīng)開(kāi)始有固定形狀，內(nèi)部開(kāi)始形成空隙結(jié)構(gòu)，既增加了樣品的表面積又減小了樣 品的密度，促進(jìn)了材料的成型。

　　優(yōu)選的，再次煅燒的溫度是800-1000℃，再次煅燒的時(shí)間為1-2h，再次煅燒使玻璃逐漸 融化，玻璃逐漸呈現(xiàn)燒結(jié)狀態(tài)，玻璃及白云石的天然結(jié)構(gòu)被破壞，隨著加熱溫度的升高，復(fù) 合復(fù)合吸附材料的多孔結(jié)構(gòu)重新穿插、搭建，穿插、搭建后的孔隙在三維空間相互貫通，形 成新的空間結(jié)構(gòu);與此同時(shí)，白云石中的CaMg(CO3)2和有機(jī)成分逐漸分解，使CO2和有機(jī) 物或者保留在材料中起造孔的作用，或者使新的空間結(jié)構(gòu)的孔徑增加，比表面積增大、很好 的提高了復(fù)合材料的吸附過(guò)濾性能;而且廢舊玻璃與白云石混合的配方在1000℃時(shí)達(dá)到最佳 活化狀態(tài)，溶出更多的鈣離子和鎂離子，能夠更多的去除沉淀污泥中的氮磷。

　　將本發(fā)明提供的制備方法制得的復(fù)合吸附材料應(yīng)用到污泥中可以很好的去除污泥中的氮 磷，一方面復(fù)合材料的多孔結(jié)構(gòu)能夠吸附污泥中的有機(jī)物及氮磷;另一方面污泥中的氮磷和 復(fù)合材料中的鎂離子和鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，利用化學(xué)沉淀法去除污泥中的氮磷，活化的鈣 鎂離子與污泥中的氮磷可能生成的成分有Mg(NH4)PO4、Ca3(PO4)2、Ca5OH(PO4)3或 Ca(OH)2HPO4，污泥中的氮磷與復(fù)合吸附材料中的鎂離子反應(yīng)生成Mg(NH4)PO4;而偏酸性 的環(huán)境中復(fù)合吸附材料中的鈣離子與磷酸根直接生成Ca3(PO4)2;偏堿性的環(huán)境里復(fù)合吸附材 料中的鈣離子與磷酸根離子又可生成羥基磷灰石，即Ca5OH(PO4)3或Ca(OH)2HPO4。本發(fā)明 提供的復(fù)合吸附材料利用物理吸附和化學(xué)沉淀法協(xié)同作用去除污泥中的氮磷。

　　本發(fā)明提供了一種污泥資源化處理方法，該方法最大程度降低成本，以廢治污，容易推 廣;利用物理吸附和化學(xué)沉淀法協(xié)同作用去除污泥中的氮磷，提高厭氧消化效率，同時(shí)能夠 解決去除氮磷之后的沉淀結(jié)晶難以回收利用、堵塞除污管道及泵體的技術(shù)難題;該復(fù)合吸附 材料除污后的廢料還能作為緩釋肥料應(yīng)用，變廢為寶。