申請日2013.10.12

　　公開(公告)日2014.02.05

　　IPC分類號C04B38/06; B01D39/20; C04B33/132

　　摘要

　　本發(fā)明公開一種石油化工有機廢水生物處理剩余污泥(簡記：石化剩余污泥)資源化利用方法。以石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、民用建筑廢玻璃、粘土按一定比例混合作為原料制備球形、輕質(zhì)水處理濾料的方法。濾料各組分質(zhì)量配比為：石化剩余污泥10-20%、粉煤灰20-30%、河道底泥30-50%、廢玻璃粉10%、粘土0-25%，另加原料總重量25-30%的水，依次經(jīng)造粒、干燥與高溫燒結(jié)而成，所得的濾料產(chǎn)品理化性能指標均達到了《CJ-T299-2008水處理用人工陶粒濾料》標準規(guī)定之要求。本發(fā)明所用原料皆為大宗量固體廢棄物，具有原料來源廣泛，制備工藝流程簡單，產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點。此外，石化剩余污泥、河道底泥有機物含量高、熱值較大，可節(jié)省燒制過程中燃料消耗，節(jié)能減排意義重大。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種石油化工有機廢水生物處理剩余污泥(簡記：石化剩余污泥)資源 化利用方法，它以石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、民用建筑廢玻璃等大宗量 固體廢棄物按一定比例混合作為原料制備球形、輕質(zhì)水處理濾料，其特征是：原 料各組分的質(zhì)量配比為石化剩余污泥10-20%;粉煤灰20-30%;河道底泥30-50%， 廢玻璃粉10%;粘土0-25%;另加原料總重量25-30%的水，依次經(jīng)過造粒、干 燥與高溫燒結(jié)形成本發(fā)明的水處理濾料。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石化剩余污泥為原料的球形水處理濾料，其特征 是：所述干燥后的石化剩余污泥中CaO質(zhì)量分數(shù)為30-40%。

　　3.一種權(quán)利要求1所述濾料的制造方法，其特征包含以下步驟：

　　(1)原料干化

　　將石化剩余污泥、河道底泥、粘土分別在105℃條件下烘干，隨后置于行星 式球磨機中粉碎，過100目篩分后，收集備用。粉煤灰經(jīng)105℃條件下烘干，過 100目篩后備用。將民用建筑廢玻璃，經(jīng)機械破碎至5mm以下后，置于行星式 球磨機中粉碎，過100目篩分后，收集備用。

　　(2)原料混合、造粒及干燥

　　將石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、廢玻璃粉等原料按照一定比例混合均 勻，加入原料重量25-30%的水進行造粒得到污泥生料顆粒，該生料顆粒粒徑控 制在4-7mm;并將其置于烘箱中于105℃條件下烘干。

　　(3)濾料煅燒

　　將烘干后的污泥生料顆粒置于管式燒結(jié)爐中，以4℃/min的升溫速率升溫至 300-450℃，在此溫度下恒溫20min，使污泥中有機質(zhì)充分燃燒，形成內(nèi)外相通 的孔隙。再以2-4℃/min的升溫速率將溫度升至1130-1150℃，在此溫度下恒溫 20min，使生料顆粒開始軟化并形成液相，同時產(chǎn)生少量的氣體，進一步促進內(nèi) 部孔隙的形成。

　　(4)最后，關(guān)閉管式燒結(jié)爐，自然冷卻至室溫，即得到污泥水處理濾料成 品。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述濾料的制造方法，其特征是：預(yù)熱溫度300-450℃， 預(yù)熱時間20min，煅燒溫度1130-1150℃，煅燒時間20min，升溫速率2-4℃/min， 熟料在常溫下自然冷卻。

　　說明書

　　一種石油化工有機廢水生物處理剩余污泥資源化利用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種以石油化工有機廢水生物處理過 程中產(chǎn)生的剩余污泥(簡記：石化剩余污泥)及河道底泥、粉煤灰、民用建筑廢玻璃等大宗 量固體廢棄物為原料制備水處理濾料的制備方法。

　　背景技術(shù)

　　石油化工有機廢水作為一種典型的有機化工類工業(yè)廢水，在使用活性污泥法(或生物膜 法)凈化處理時，剩余污泥中除含有生物殘體外，還包括微生物降解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物、 吸附在活性污泥表面的膠狀體和溶解性有機物、部分無機物及少量重金屬元素(Cr、Ni、Zn、 Co、Pb等)。這些污泥含水率通常大于99.5%。為減少污泥體積，脫水過程中一般通過添加 調(diào)理劑(生石灰)，使得脫水后的污泥含水率小于40%。我國對這類石油化工污泥廣泛采用焚 燒或填埋處置，但存在操作成本高、二次污染等問題，特別是焚燒過程中的二噁英污染。而 國外采用的溶劑萃取、固液分離等技術(shù)，由于投資、操作成本及技術(shù)等原因，在國內(nèi)也很難 得到應(yīng)用和推廣。同時，這些含有生石灰的生物污泥，由于大量Ca的存在，使得其也不能像 市政污泥那樣直接用作制磚、水泥及工業(yè)陶粒原料。因而，尋求一種資源化石化剩余污泥處 置方法意義重大。

　　濾料作為生物膜法微生物載體，其性能的好壞直接影響著水處理效果。傳統(tǒng)陶粒濾料主 要使用粘土、頁巖等不可再生資源為原料，限制了陶粒濾料的產(chǎn)量。近年來，分別以粉煤灰、 煤矸石、市政污泥、各類工業(yè)污泥(如電鍍污泥、造紙污泥、電解污泥等)、河浜底泥等大宗 量固體廢棄物為原料的陶粒濾料制備逐漸成為研究熱點。本發(fā)明人(張文藝)利用河浜底泥 為原料(專利授權(quán)公告號：CN101711931B)成功燒制出比表面積大、孔隙率高、性價比高的 水處理專用濾料。南京工業(yè)大學分別利用化工企業(yè)經(jīng)過機械壓濾脫水后的污泥、化工污泥焚 燒灰渣(專利授權(quán)公告號：CN102285786B;CN102285787B)燒制出污泥陶粒，陶粒的重金 屬浸出濃度遠低于《GB5085.3-2007危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》中規(guī)定的浸出液最高 允許濃度。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供一種石化剩余污泥資源化利用方法，即以石化剩余污泥、河道底泥、 粉煤灰、民用建筑廢玻璃、粘土按一定比例混合作為原料制備球形、輕質(zhì)水處理濾料的方法。 由此方法制造的濾料專門用于污水處理。

　　本發(fā)明采用的污泥取自中石化集團某石化污水處理廠，為石油化工有機廢水生物處理過 程中產(chǎn)生的污泥(含水率99.5%以上)通過添加調(diào)理劑(生石灰)脫水后的污泥餅(含水率 小于40%)。該污泥有機物含量高、熱值大，CaO含量較高(干燥后的污泥CaO質(zhì)量分數(shù)為 30-40%)，含有一定量的Si、Al、Fe礦物成分和少量的Mg、K、Na等無機成分。

　　本發(fā)明的水處理濾料的原料各組分的質(zhì)量配比為：石化剩余污泥10-20%;粉煤灰20-30%; 河道底泥30-50%，廢玻璃粉10%;粘土0-25%;另加原料總重量25-30%的水，依次經(jīng)過造 粒、干燥與高溫燒結(jié)形成本發(fā)明的水處理濾料。

　　本發(fā)明濾料制造方法包含以下步驟：

　　(1)原料干化

　　將石化剩余污泥、河道底泥、粘土分別在105℃條件下烘干，隨后置于行星式球磨機中 粉碎，過100目篩分后，收集備用。粉煤灰經(jīng)105℃條件下烘干，過100目篩后備用。將民 用建筑廢玻璃，經(jīng)機械破碎至5mm以下后，置于行星式球磨機中粉碎，過100目篩分后，收 集備用。

　　(2)原料混合、造粒及干燥

　　將石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、廢玻璃粉等原料按照一定比例混合均勻，加入原 料重量25-30%的水進行造粒得到污泥生料顆粒，該生料顆粒粒徑控制在4-7mm;并將其置于 烘箱中于105℃條件下烘干。

　　(3)濾料煅燒

　　將烘干后的污泥生料顆粒置于管式燒結(jié)爐中，以4℃/min的升溫速率升溫至300-450℃， 在此溫度下恒溫20min，使污泥中有機質(zhì)充分燃燒，形成內(nèi)外相通的孔隙。再以2-4℃/min的 升溫速率將溫度升至1130-1150℃，在此溫度下恒溫20min，使生料顆粒開始軟化并形成液相， 同時產(chǎn)生少量的氣體，進一步促進內(nèi)部孔隙的形成。

　　(4)最后，關(guān)閉管式燒結(jié)爐，自然冷卻至室溫，即得到污泥水處理濾料成品。

　　按上述方法制備的水處理濾料各項理化指標均達到國家《CJ-T299-2008水處理用人工陶 粒濾料》標準規(guī)定要求。其中：堆密度710-790kg/m3，空隙率46-52%，1h吸水率12%-26%， 鹽酸可溶率<2%，比表面積2.0-2.7m2/g。

　　本發(fā)明的有益效果：

　　(1)本發(fā)明水處理濾料原料采用石化剩余污泥、粉煤灰、河道底泥、民用建筑廢玻璃等 原料均為大宗量固體廢物，具有“變廢為寶，以廢治廢”理念。

　　(2)本發(fā)明原料來源廣泛，制備工藝流程簡單，生產(chǎn)企業(yè)可利用現(xiàn)有設(shè)備進行加工生產(chǎn)， 具有投資少、運行費用低、附加值高等優(yōu)點。

　　(3)由于石化剩余污泥、河道底泥有機物含量高、熱值較大，可大大節(jié)約燒制過程中燃 料消耗，節(jié)能減排意義重大。

　　具體實施方式

　　以石化剩余污泥、粉煤灰、河道底泥為原料，通過添加廢玻璃粉、粘土中的任意幾種，

　　將各組分混合，依次經(jīng)過造粒、干燥與高溫燒結(jié)形成本發(fā)明的水處理濾料。主要原料及各組 分的質(zhì)量配比為：石化剩余污泥10-20%;粉煤灰20-30%;河道底泥30-50%，廢玻璃粉10%; 粘土0-25%。

　　以下通過4個實施例對本發(fā)明的效果給予進一步說明，實施例中原料配比以質(zhì)量為基準， 配料為100g。

　　實施例1

　　(1)原料干化

　　將石化剩余污泥、粘土、河道底泥分別在105℃條件下烘干，隨后置于行星式球磨機中 粉碎，過100目篩分后，收集備用。粉煤灰經(jīng)105℃條件下烘干，過100目篩后備用。將民 用建筑廢玻璃，經(jīng)機械破碎至5mm以下后，置于行星式球磨機中粉碎，過100目篩分后，收 集備用。

　　(2)原料混合、造粒及干燥

　　稱取石油化工生化剩余污泥20g、粉煤灰30g、河道底泥40g、玻璃粉10g，混合均勻后 加入25-30g的水進行造粒得到污泥生料顆粒，該生料顆粒粒徑控制在4-7mm;并將其置于烘 箱中于105℃條件下烘干。

　　(3)濾料煅燒

　　將烘干后的污泥生料顆粒置于管式燒結(jié)爐中，以4℃/min的升溫速率升溫至300℃，在此 溫度下恒溫20min，使污泥中有機質(zhì)充分燃燒，形成內(nèi)外相通的孔隙。再以2-4℃/min的升溫 速率將溫度升至1130℃，在此溫度下恒溫20min，使生料顆粒開始軟化并形成液相，同時產(chǎn) 生少量的氣體，進一步促進內(nèi)部孔隙的形成。

　　(4)最后，關(guān)閉管式燒結(jié)爐，自然冷卻至室溫，即得到污泥水處理濾料成品。

　　實施例2-4

　　實施例2與實施例1的不同之處在于石化剩余污泥量的減少以及河道底泥量的增加，預(yù) 熱溫度和預(yù)熱時間有所增高，其他操作條件不變。實施例3與實施例1的不同之處在于石化 剩余污泥和粉煤灰用量的減少以及河道底泥用量的增加，預(yù)熱溫度有所提高和預(yù)熱時間有所 延長，其他操作條件不變。實施例4與實施例1的同之處在于石化剩余污泥、粉煤灰和河道 底泥用量的減少以及粘土用量的增加，預(yù)熱溫度有所提高和預(yù)熱時間有所延長，其他操作條 件不變。

　　實施例1-4具體原料配比見表1，所得的濾料產(chǎn)品理化性能指標均達到了國家