申請日2013.08.28
公開(公告)日2015.08.12
IPC分類號C02F11/00; C05F7/00
摘要
本發(fā)明涉及1、一種利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于，它是采用以污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥為原料，按照以下步驟進(jìn)行的：(1)重金屬離子的檢出;(2)重金屬離子的處置;(3)有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出;(4)有毒有害難降解的有機(jī)物的處置;(5)配料制肥。該方法工藝簡便，能實(shí)現(xiàn)對淤泥成分的全分析檢測，并能對其中可能存在的重金屬和有毒有害有機(jī)物加以處置，進(jìn)而可充分利用淤泥批量制備肥料。
權(quán)利要求書
1.一種利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于，它是采用以污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥為原料，按照以下步驟進(jìn)行的：
(1)重金屬離子的檢出
�、俑鶕�(jù)對區(qū)域功能污水調(diào)研，初步確定淤泥中可能存在的重金屬種類;
�、诓捎贸Ｒ�(guī)的化學(xué)分析方法，對以淤泥配制的溶液進(jìn)行初步定性檢測，以檢測出可能含有的重金屬離子的存在和形態(tài);
�、垡粤_丹明6G熒光猝滅法測定以淤泥配制的溶液中重金屬離子的總量;
�、茉僖匀軇┹腿�-Rh6G熒光猝滅法分別測定以淤泥配制的溶液中各種重金屬離子的含量;
(2)重金屬離子的處置
若檢測出淤泥中含有的重金屬離子的含量在10-2mg/kg以上，或是超過我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，則應(yīng)處置除去該重金屬離子，其處置方法包括：①沸石吸附消除;②微波穩(wěn)固失活，使得污水中活性重金屬離子濃度降低到10-2mg/kg以下;
(3)有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出
�、俑鶕�(jù)對區(qū)域功能污水的調(diào)研，初步確定淤泥中可能存在的有毒有害難降解的有機(jī)物;
�、诓捎渺褵y定淤泥中總有機(jī)質(zhì)的含量;
③以測得的此總有機(jī)質(zhì)的含量為標(biāo)準(zhǔn)值建模，用近紅外光譜快速檢測淤泥中總有機(jī)質(zhì)的化學(xué)耗氧量;
④再以高效液相色譜定性定量測定以淤泥配制的溶液中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物，并分別建模，采用近紅外光譜檢測固體淤泥樣本中的各種有毒有害難降解的有機(jī)物的含量;
(4)有毒有害難降解的有機(jī)物的處置
若檢測出淤泥中含有的有毒有害難降解的有機(jī)物的含量在10-2mg/kg以上，或是超過我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，則應(yīng)處置除去該有毒有害難降解的有機(jī)物，其處置方法包括：①微波消解，使得淤泥中有毒有害難降解的有機(jī)物的濃度降低到10-2mg/kg以下，達(dá)到上述我國農(nóng)用控標(biāo);
(5)配料制肥
所述配料制肥，其主要操作為：①將經(jīng)所述步驟處理后的淤泥檢測pH值，之后根據(jù)需要添加市售常規(guī)肥料或/和常規(guī)的肥料填料，以調(diào)節(jié)其pH最終為6.0～7.0即可;②后再經(jīng)堆肥發(fā)酵、烘干、成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述重金屬離子的檢出中的步驟②中具體采用的常規(guī)化學(xué)分析方法為硫化氫組系統(tǒng)分析方法;其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：a)取淤泥樣本配制溶液，利用微波充分降解，使其重金屬游離;b)分為鹽酸組、硫化氫組、硫化銨組和碳酸銨組這四組分別進(jìn)行試驗(yàn);所述以Rh6G熒光猝滅法測定以淤泥配制的溶液中重金屬離子的總量，其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：取淤泥配制成溶液，微波消解處理后離心過濾，取澄清液稀釋，調(diào)節(jié)pH值后，用1-(2-吡啶偶氮)-2萘酚與所得溶液中的重金屬離子絡(luò)合形成Men+-PAN配合物，之后加入Rh6G溶液中，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，進(jìn)而可測量其金屬離子的總濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述以溶劑萃取-Rh6G熒光猝滅法分別測定以淤泥配制的溶液中各種重金屬離子的含量，其主要操作步驟為：取淤泥配制成溶液，經(jīng)微波消解處理后離心過濾，取澄清液稀釋后，分多次分別針對檢出的某一金屬離子添加過量的相應(yīng)其他離子的掩蔽劑進(jìn)行絡(luò)合，其每掩蔽一重金屬離子后用CHCl3萃取，之后解析該重金屬離子;其解析過程是這樣進(jìn)行的：調(diào)節(jié)pH值后，用PAN與解析的各個(gè)重金屬離子絡(luò)合形成Men+-PAN配合物，之后加入Rh6G溶液中，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，進(jìn)而可測量其各個(gè)重金屬離子的濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用沸石吸附消除處置重金屬離子的步驟，其主要操作步驟為：在污水處理過程中淤泥形成之前，調(diào)節(jié)污水沉淀池的pH值為6.5～7.5，用市售的以無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁鐵(PAFC)改性沸石吸附重金屬離子;所述采用微波穩(wěn)固失活處置重金屬離子的步驟，其主要操作步驟為：根據(jù)檢出的金屬離子的存在和形態(tài)，調(diào)適微波頻率，微波降解流動(dòng)路徑中的污水，并根據(jù)檢出的重金屬離子加入常規(guī)的對應(yīng)失活穩(wěn)固劑，致使重金屬化合物降解或轉(zhuǎn)變形態(tài)，而被鈍化失活。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用沸石吸附消除處置重金屬離子的步驟，其主要操作步驟為：在污水處理過程中淤泥形成之前，調(diào)節(jié)污水沉淀池的pH值為6.5～7.5，用市售的以無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁鐵(PAFC)改性沸石吸附重金屬離子;所述采用微波穩(wěn)固失活處置重金屬離子的步驟，其主要操作步驟為：根據(jù)檢出的金屬離子的存在和形態(tài)，調(diào)適微波頻率，微波降解流動(dòng)路徑中的污水，并根據(jù)檢出的重金屬離子加入常規(guī)的對應(yīng)失活穩(wěn)固劑，致使重金屬化合物降解或轉(zhuǎn)變形態(tài)，而被鈍化失活。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用煅燒法測定總有機(jī)質(zhì)的含量，其主要操作步驟為：精確稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的坩堝中，升溫至600℃，恒溫6～8h后取出，冷卻后稱重，從而可計(jì)算得到淤泥中的總有機(jī)質(zhì)的含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用煅燒法測定總有機(jī)質(zhì)的含量，其主要操作步驟為：精確稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的坩堝中，升溫至600℃，恒溫6～8h后取出，冷卻后稱重，從而可計(jì)算得到淤泥中的總有機(jī)質(zhì)的含量。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用煅燒法測定總有機(jī)質(zhì)的含量，其主要操作步驟為：精確稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的坩堝中，升溫至600℃，恒溫6～8h后取出，冷卻后稱重，從而可計(jì)算得到淤泥中的總有機(jī)質(zhì)的含量。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用煅燒法測定總有機(jī)質(zhì)的含量，其主要操作步驟為：精確稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的坩堝中，升溫至600℃，恒溫6～8h后取出，冷卻后稱重，從而可計(jì)算得到淤泥中的總有機(jī)質(zhì)的含量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
19.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
20.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
21.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
22.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
23.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
24.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
25.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
26.根據(jù)權(quán)利要求10所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
27.根據(jù)權(quán)利要求11所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
28.根據(jù)權(quán)利要求12所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
29.根據(jù)權(quán)利要求13所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
30.根據(jù)權(quán)利要求14所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
31.根據(jù)權(quán)利要求15所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
33.根據(jù)權(quán)利要求17所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于：所述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于，它是采用以污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥為原料，按照以下步驟進(jìn)行的：
(1)污水調(diào)研
根據(jù)對區(qū)域功能污水的調(diào)研，初步確定淤泥中可能存在的重金屬離子和有毒有害難降解的有機(jī)物;
(2)重金屬離子的檢出
①采用常規(guī)的化學(xué)分析方法，對以淤泥配制的溶液進(jìn)行初步定性檢測，以檢測出可能含有的重金屬離子的存在和形態(tài);其中，具體采用硫化氫組系統(tǒng)進(jìn)行初步定性檢測，其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：a)取淤泥樣本配制溶液，利用微波充分降解，使其重金屬游離;b)分為鹽酸組、硫化氫組、硫化銨組和碳酸銨組四組分別進(jìn)行試驗(yàn);
②以羅丹明6G熒光猝滅法測定以淤泥配制的溶液中重金屬離子的總量;其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：取淤泥配制成溶液，微波消解處理后離心過濾，取澄清液稀釋，調(diào)節(jié)pH值后，用PAN與所得溶液中的重金屬離子絡(luò)合形成Men+-PAN配合物，之后加入Rh6G溶液中，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，進(jìn)而可測量其金屬離子的總濃度;
�、墼僖匀軇┹腿�-Rh6G熒光猝滅法分別測定以淤泥配制的溶液中各種重金屬離子的含量;其主要操作步驟為：取淤泥配制成溶液，經(jīng)微波消解處理后離心過濾，取澄清液稀釋，針對檢測的金屬離子分別添加相應(yīng)其他離子的掩蔽劑絡(luò)合所有存在的其他重金屬離子，然后用CHCl3萃取多次，再分別解析各個(gè)重金屬離子，調(diào)節(jié)pH值后，用PAN與解析出的各個(gè)絡(luò)合重金屬離子絡(luò)合形成Men+-PAN配合物，之后加入Rh6G溶液中，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，進(jìn)而可測量其各個(gè)重金屬離子的濃度;
(3)重金屬離子的處置
若檢測出淤泥中含有的重金屬離子的含量在10-2mg/kg以上，或是超過我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，則應(yīng)處置除去該重金屬離子，其處置方法包括：①沸石吸附消除：在污水處理過程中淤泥形成之前，調(diào)節(jié)污水沉淀池的pH值為6.5～7.5，以常規(guī)市售的無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁鐵改性沸石吸附重金屬離子，其沸石空穴的腔徑和表面積，根據(jù)檢出的金屬離子的存在和形態(tài)進(jìn)行選擇，以吸附不同形態(tài)和不同粒徑的重金屬化合物微粒，形成沉淀先期排除;②微波穩(wěn)固失活：根據(jù)檢出的金屬離子的存在和形態(tài)，調(diào)適微波頻率，微波降解流動(dòng)路徑中的污水，并根據(jù)檢出的重金屬離子加入對應(yīng)添加劑，致使重金屬化合物降解或轉(zhuǎn)變形態(tài)，而被鈍化失活，再經(jīng)沉淀、過濾除去;
(4)有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出
①采用煅燒法測定總有機(jī)質(zhì)的含量;其主要操作步驟為：精確稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的瓷坩堝中，于馬弗爐中升溫至600℃，恒溫6～8h后取出坩堝移入干燥器中，冷卻后稱重，從而可計(jì)算得到淤泥中的總有機(jī)質(zhì)的含量;
�、谝詼y得的此總有機(jī)質(zhì)的含量為標(biāo)準(zhǔn)值建模，用近紅外光譜快速檢測總有機(jī)質(zhì)的化學(xué)耗氧量;
�、燮渲饕僮鞑襟E為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用;
(5)有毒有害難降解的有機(jī)物的處置
若檢測出淤泥中含有的有毒有害難降解的有機(jī)物的含量在10-2mg/kg以上，或是超過我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，則應(yīng)處置除去該有毒有害難降解的有機(jī)物，其處置方法包括：①微波消解：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波到相應(yīng)的工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解，以消除病原細(xì)菌，消解有毒有害難降解的有機(jī)物;
(6)配料制肥
其主要操作為：①將經(jīng)處理后的淤泥檢測pH值，若呈酸性，則加入由草木灰和鋸末組成的混合物;若呈堿性，則加入由桐殼灰和鋸末組成的混合物，至測其pH最終為6.0～7.0即可;②后再經(jīng)堆肥發(fā)酵、烘干、成型。
說明書
一種利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥的資源化再處置，具體涉及一種利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法。
背景技術(shù)
為使生產(chǎn)和生活中得到的污水達(dá)到排水某一水體或再次使用的水質(zhì)要求，需要對其進(jìn)行凈化處理，這一過程即為污水處理。目前單就三峽庫區(qū)所轄二省市二十九個(gè)市區(qū)縣、上百個(gè)沿岸城鎮(zhèn)，按國務(wù)院三建委要求都應(yīng)建一至三個(gè)廢水處理廠，經(jīng)處理后的生活廢水或工業(yè)生產(chǎn)廢水達(dá)標(biāo)后方可排入長江庫區(qū)段內(nèi)。在處理污水的同時(shí)，這上百座廢水處理廠日產(chǎn)數(shù)十萬噸的淤泥。
這些污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥，其成分復(fù)雜，產(chǎn)生量巨大。通常不同功能區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的污水是不同的，其產(chǎn)生的淤泥的成分也是不同的，比如生活廢水和工業(yè)廢水。其淤泥的產(chǎn)生量也大不相同，一般依據(jù)廢水處理廠日處理廢水量而定，通常其占比在日處理廢水總量的1～15%的范圍內(nèi)。
目前國內(nèi)外普遍感到這些淤泥的處理是一個(gè)相當(dāng)大的難題。而之所以難處理，是由于沒有定性定量分析清楚并處置淤泥中的有毒有害有異味的成分，而盲目的對淤泥加以處置，這樣不管用什么方法都會(huì)帶來二次環(huán)境問題。也正是由于后續(xù)淤泥處理工藝未能跟上，這些淤泥未得到及時(shí)處置，而造成了亟待解決的次生環(huán)境問題。
雖然目前針對淤泥的處理，常規(guī)采用的方法也有以下幾種，但這些方法都存在諸多問題：
(1)、簡易傾倒，露置或填壑;其未經(jīng)無害化處理，在不清楚淤泥是否有害有毒有異味的情況下，露置堆積或填壑會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的次生環(huán)境問題。
(2)、直接焚燒處理;但易產(chǎn)生多環(huán)芳烴和二噁英等二次大氣污染物，且重金屬仍存于焚燒灰中，其焚燒處理設(shè)備成本昂貴。
(3)、發(fā)酵堆肥;但其周期太長，過程煩瑣，占用場地較寬。且由于沒有檢測是否含有重金屬和有毒有害難降解的有機(jī)物，所生產(chǎn)的肥料不能直接用作糧食肥料，且大多存在養(yǎng)分不全，肥效較低的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，該方法工藝簡便，能實(shí)現(xiàn)對淤泥成分的全分析檢測，并能對其中可能存在的重金屬和有毒有害有機(jī)物加以處置，進(jìn)而可充分利用淤泥批量制備肥料。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于，它是采用以污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥為原料，按照以下步驟進(jìn)行的：
(1)重金屬離子的檢出
�、俑鶕�(jù)對區(qū)域功能污水的調(diào)研，初步確定淤泥中可能存在的重金屬種類;
�、诓捎贸Ｒ�(guī)的化學(xué)分析方法，例如硫化氫組系統(tǒng)等，對以淤泥配制的溶液進(jìn)行初步定性檢測，以檢測出可能含有的Al、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Zn等重金屬離子的存在和形態(tài);
③以羅丹明6G(Rh6G)熒光猝滅法測定以淤泥配制的溶液中重金屬離子的總量;
�、茉僖匀軇┹腿�-Rh6G熒光猝滅法分別測定以淤泥配制的溶液中各種重金屬離子的含量;
(2)重金屬離子的處置
若檢測出淤泥中含有的重金屬離子的含量在10-2mg/kg以上，或是超過我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，則應(yīng)處置除去該重金屬離子，其處置方法包括：①沸石吸附消除：利用沸石表面具有的空穴，吸附除去污水中的重金屬離子;②微波穩(wěn)固失活：借助微波降解，并針對檢出的金屬離子添加相應(yīng)的不同失活穩(wěn)固劑使重金屬穩(wěn)固失活，以降低污水中具有生物活性的重金屬的含量;經(jīng)這兩步處理，使得污水中活性重金屬離子濃度降低到10-2mg/kg以下;
(3)有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出
�、俑鶕�(jù)對區(qū)域功能污水的調(diào)研，初步確定淤泥中可能存在的有毒有害難降解的有機(jī)物;
�、诓捎渺褵y定淤泥中總有機(jī)質(zhì)的含量;
�、垡詼y得的此總有機(jī)質(zhì)的含量為標(biāo)準(zhǔn)值建模，用近紅外光譜快速檢測淤泥中總有機(jī)質(zhì)的化學(xué)耗氧量(COD);
�、茉僖愿咝б合嗌V(HPLC) 定性定量測定以淤泥配制的溶液中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物，并分別建模，采用近紅外光譜檢測固體淤泥樣本中的各種有毒有害難降解的有機(jī)物的含量;
(4)有毒有害難降解的有機(jī)物的處置
若檢測出淤泥中含有的有毒有害難降解的有機(jī)物的含量在10-2mg/kg以上，或是超過我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，則應(yīng)處置除去該有毒有害難降解的有機(jī)物，其處置方法包括：①微波消解：根據(jù)檢出的結(jié)果，采用微波消除病原細(xì)菌，消解有毒有害難降解的有機(jī)物;經(jīng)該方法處置，使得淤泥中有毒有害難降解的有機(jī)物的濃度降低到10-2mg/kg以下，達(dá)到上述我國農(nóng)用控標(biāo);
(5)配料制肥。
上述硫化氫組系統(tǒng)分析方法是較為成熟的一種化學(xué)分析方法，其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：a)取淤泥樣本配制溶液，利用微波充分降解，使其重金屬游離;b)分四組分別進(jìn)行試驗(yàn)，第一組為鹽酸組，可分析鑒定Ag+、Hg2+、Pb2+等離子;第二組為硫化氫組，可以鑒定Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、As(III,VI)、Sb(III,VI)、Sn4+等離子;第三組為硫化銨組，可鑒定Al3+、Cr3+、Fe(III,II)、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+等離子，第四組為碳酸銨組，可鑒定Ba2+、Sr2+、Ca2+等離子。該方法屬于常規(guī)的化學(xué)分析方法，其檢測限為1‰，屬常微量分析，一般分析化學(xué)教科書上都能查閱，其方法中用到的儀器為普通玻璃儀器，主要試劑為HCl、H2S、(NH4)2S和(NH4)2CO3等組試劑。本步驟僅僅是為上述常規(guī)的化學(xué)分析方法提供一種選擇，當(dāng)然，也可以采用其他常規(guī)的化學(xué)分析方法，以檢測出淤泥中可能含有的重金屬離子的存在和形態(tài)。
上述以Rh6G熒光猝滅法測定以淤泥配制的溶液中重金屬離子的總量，其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：取淤泥配制成溶液，微波消解處理后離心過濾，取澄清液稀釋，調(diào)節(jié)pH值后，用1-(2-吡啶偶氮)-2萘酚(PAN)與所得溶液中的重金屬離子絡(luò)合形成Men+-PAN配合物，之后加入Rh6G溶液中，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，進(jìn)而可測量其金屬離子的總濃度。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：羅丹明6G(Rh6G)有很強(qiáng)的熒光(λex/λem=543nm/558nm)，而以淤泥配制的溶液中的重金屬離子均能與PAN絡(luò)合，將其絡(luò)合物PAN-Me3+和PAN-Me2+加入Rh6G溶液中，則會(huì)導(dǎo)致Rh6G的熒光發(fā)生猝滅，且熒光猝滅程度與金屬離子的總濃度呈正比，基于此可以建立起測定淤泥中的重金屬離子總濃度的快速簡捷方法，該方法的檢測限可達(dá)10-2mg/kg，屬痕微量分析。其定量方法中用到的儀器為普通熒光儀，主要試劑為Rh6G、PAN，以及常規(guī)的pH調(diào)節(jié)緩沖液等。
上述以溶劑萃取-Rh6G熒光猝滅法分別測定以淤泥配制的溶液中各種重金屬離子的含量，其主要操作步驟為：取淤泥配制成溶液，經(jīng)微波消解處理后離心過濾，取澄清液稀釋后，分多次分別針對檢出的某一金屬離子添加過量的相應(yīng)其他離子的掩蔽劑進(jìn)行絡(luò)合，其每掩蔽一重金屬離子后用CHCl3萃取，之后分別解析該重金屬離子;其解析過程是這樣進(jìn)行的：調(diào)節(jié)pH值后，用PAN與解析的各個(gè)重金屬離子絡(luò)合形成Men+-PAN配合物，之后加入Rh6G溶液中，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，進(jìn)而可測量其各個(gè)重金屬離子的濃度。其熒光猝滅程度與各種金屬離子的濃度成正比，基于此建立起溶劑萃取-Rh6G熒光猝滅法測定淤泥中各種重金屬離子含量的快速簡捷的方法，此方法的檢測限可達(dá)10-2mg/kg以下。本步驟中針對不同重金屬離子的掩蔽和解析過程，其所添加的掩蔽劑等根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況，按照現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于掩蔽劑的研究報(bào)道情況，進(jìn)行常規(guī)選擇，其屬于成熟技術(shù)。
上述采用沸石吸附消除處置重金屬離子的步驟，其主要操作步驟為：調(diào)節(jié)污水沉淀池的pH值為6.5～7.5，用市售的以無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁鐵(PAFC)改性沸石吸附Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、Al3+、Cr3+、Fe(III,II)、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+等重金屬離子，其沸石空穴的腔徑和表面積，根據(jù)檢出的金屬離子的存在和形態(tài)進(jìn)行選擇，以吸附不同形態(tài)和不同粒徑的重金屬化合物微粒，形成沉淀先期排除。其中，該聚合氯化鋁鐵改性沸石是一種新型的吸附材料，它經(jīng)聚合無機(jī)材料后致使沸石增加親水性和親合能，提高了吸附效率，這種材料市場已有銷售，故此處不再贅述。本處置操作過程當(dāng)在污水處理過程中淤泥形成之前進(jìn)行，而采用聚合氯化鋁鐵改性沸石吸附消除處理前已出的少量淤泥可再返污水中來進(jìn)行處置，該方法屬于物理吸附，其重金屬離子的消除率可達(dá)75%～89%。
上述采用微波穩(wěn)固失活處置重金屬離子的步驟，其主要操作步驟為：根據(jù)檢出的金屬離子的存在和形態(tài)，調(diào)適微波頻率，微波降解流動(dòng)路徑中的污水，并根據(jù)檢出的重金屬離子加入常規(guī)的對應(yīng)失活穩(wěn)固劑，致使重金屬化合物降解或轉(zhuǎn)變形態(tài)，而被鈍化失活。該方法利用微波將重金屬化合物降解后，與不同的對應(yīng)失活穩(wěn)固劑反應(yīng)，而進(jìn)行物理-化學(xué)作用，以降低經(jīng)污水處理后所得的淤泥中具有生物活性的重金屬的含量。例如，芳烴類重金屬經(jīng)微波降解游離后，再加無機(jī)穩(wěn)固劑被束縛失活。
上述采用煅燒法測定總有機(jī)質(zhì)的含量，其主要操作步驟為：精確稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的坩堝中，升溫至600℃，恒溫6～8h后取出，冷卻后稱重，從而可計(jì)算得到淤泥中的總有機(jī)質(zhì)的含量。該方法按城市生活垃圾有機(jī)質(zhì)測定的煅燒法標(biāo)準(zhǔn)(CJ/T96-1999)進(jìn)行，以600℃高溫煅燒淤泥后測得的失重計(jì)算總有機(jī)質(zhì)的含量。
上述有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出中的步驟④，其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜(HPLC)定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用。該方法可連續(xù)無損快速地測定各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物，其檢測限可達(dá)10-4mg/kg以下。
上述采用微波消解以處置有毒有害難降解的有機(jī)物的步驟，其主要操作為：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波的相應(yīng)工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解，以消除病原細(xì)菌，消解有毒有害難降解的有機(jī)物。
上述配料制肥，其主要操作為：①將經(jīng)上述步驟處理后的淤泥檢測pH值，之后根據(jù)需要添加市售常規(guī)肥料或/和常規(guī)的肥料填料，以調(diào)節(jié)其pH最終為6.0～7.0即可;②后再經(jīng)堆肥發(fā)酵、烘干、成型。
更為詳細(xì)的，上述利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，其特征在于，它是采用以污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥為原料，按照以下步驟進(jìn)行的：
(1)污水調(diào)研
根據(jù)對區(qū)域功能污水的調(diào)研，初步確定淤泥中可能存在的重金屬離子和有毒有害難降解的有機(jī)物;
(2)重金屬離子的檢出
�、俨捎贸Ｒ�(guī)的化學(xué)分析方法，對以淤泥配制的溶液進(jìn)行初步定性檢測，以檢測出可能含有的Al、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Zn等重金屬離子的存在和形態(tài);其中，具體采用硫化氫組系統(tǒng)進(jìn)行初步定性檢測，其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：a)取淤泥樣本配制溶液，利用微波充分降解，使其重金屬游離;b)分四組分別進(jìn)行試驗(yàn)，第一組為鹽酸組，分析鑒定Ag+、Hg2+、Pb2+等離子;第二組為硫化氫組，分析鑒定Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、As(III,VI)、Sb(III,VI)、Sn4+等離子;第三組為硫化銨組，分析鑒定Al3+、Cr3+、Fe(III,II)、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+等離子，第四組為碳酸銨組，分析鑒定Ba2+、Sr2+、Ca2+等離子;
�、谝粤_丹明6G(Rh6G)熒光猝滅法測定以淤泥配制的溶液中重金屬離子的總量;其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：取淤泥配制成溶液，微波消解處理后離心過濾，取澄清液稀釋，調(diào)節(jié)pH值后，用PAN與所得溶液中的重金屬離子絡(luò)合形成Men+-PAN配合物，之后加入Rh6G溶液中，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，進(jìn)而可測量其金屬離子的總濃度;
�、墼僖匀軇┹腿�-Rh6G熒光猝滅法分別測定以淤泥配制的溶液中各種重金屬離子的含量;其主要操作步驟為：取淤泥配制成溶液，經(jīng)微波消解處理后離心過濾，取澄清液稀釋，分多次分別針對檢出的某一金屬離子添加過量的相應(yīng)其他離子的掩蔽劑進(jìn)行絡(luò)合，其每掩蔽一重金屬離子后用CHCl3萃取，再分別解析各個(gè)重金屬離子，調(diào)節(jié)pH值后，用PAN與解析出的各個(gè)絡(luò)合重金屬離子絡(luò)合形成Men+-PAN配合物，之后加入Rh6G溶液中，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，進(jìn)而可測量其各個(gè)重金屬離子的濃度;
(3)重金屬離子的處置
若檢測出淤泥中含有的重金屬離子的含量在10-2mg/kg以上，或是超過我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，則應(yīng)處置除去該重金屬離子，其處置方法包括：①沸石吸附消除：在污水處理過程中淤泥形成之前，調(diào)節(jié)污水沉淀池的pH值為6.5～7.5，以常規(guī)市售的無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁鐵(PAFC)改性沸石吸附Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、Al3+、Cr3+、Fe(III,II)、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+等重金屬離子，其沸石空穴的腔徑和表面積，根據(jù)檢出的金屬離子的存在和形態(tài)進(jìn)行選擇，以吸附不同形態(tài)和不同粒徑的重金屬化合物微粒，形成沉淀先期排除;②微波穩(wěn)固失活：根據(jù)檢出的金屬離子的存在和形態(tài)，調(diào)適微波頻率，微波降解流動(dòng)路徑中的污水，并根據(jù)檢出的重金屬離子加入對應(yīng)添加劑，致使重金屬化合物降解或轉(zhuǎn)變形態(tài)，而被鈍化失活，再經(jīng)沉淀、過濾除去;
(4)有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出
①采用煅燒法測定總有機(jī)質(zhì)的含量;其主要操作步驟為：精確稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的瓷坩堝中，于馬弗爐中升溫至600℃，恒溫6～8h后取出坩堝移入干燥器中，冷卻后稱重，從而可計(jì)算得到淤泥中的總有機(jī)質(zhì)的含量;
�、谝詼y得的此總有機(jī)質(zhì)的含量為標(biāo)準(zhǔn)值建模，用近紅外光譜快速檢測總有機(jī)質(zhì)的化學(xué)耗氧量(COD);
③其主要操作步驟為：a.取淤泥樣本配制成若干份澄清的溶液樣品;b.以高效液相色譜(HPLC)定性定量測定溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;c.掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;d.利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型;e.模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用;
(5)有毒有害難降解的有機(jī)物的處置
若檢測出淤泥中含有的有毒有害難降解的有機(jī)物的含量在10-2mg/kg以上，或是超過我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，則應(yīng)處置除去該有毒有害難降解的有機(jī)物，其處置方法包括：①微波消解：根據(jù)檢出的有毒有害難降解的有機(jī)物的情況，調(diào)整微波到相應(yīng)的工作波頻和時(shí)間，而分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解，以消除病原細(xì)菌，消解有毒有害難降解的有機(jī)物;
(6)配料制肥
其主要操作為：①將經(jīng)上述步驟處理后的淤泥檢測pH值，若呈酸性，則加入由草木灰和鋸末組成的混合物;若呈堿性，則加入由桐殼灰和鋸末組成的混合物，至測其pH最終為6.0～7.0即可，以提高淤泥肥質(zhì)，并改善其酸堿性和疏松性;②后再經(jīng)堆肥發(fā)酵、烘干、成型。其中，加入的桐殼灰(酸性灰分)或草木灰(堿性灰分)是用來調(diào)節(jié)pH，加鋸末是要改善肥料的顆粒結(jié)構(gòu)和松散度。
實(shí)際應(yīng)用中，若檢測不出個(gè)別重金屬離子和有毒有害難降解的有機(jī)物，則在其重金屬離子的處置和有毒有害難降解的有機(jī)物的處置步驟中減少相應(yīng)的處置步驟，所謂檢不出，即其濃度在10-2mg/kg以下，也就是十分之一ppm，則可認(rèn)為它不存在即可。當(dāng)然，在進(jìn)行檢測之前也可對污水來源作詳細(xì)調(diào)研，比如純粹的生活廢水就可以考慮不檢測一些不常見的重金屬或有毒有害物，這樣就減少了一些后續(xù)工作量。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明通過結(jié)合化學(xué)方法和儀器方法對不同淤泥的成分進(jìn)行全分析檢測，主要針對其中的無機(jī)重金屬和有毒有害有機(jī)物兩大類進(jìn)行檢測和有針對性地消除處置，最后加入調(diào)節(jié)功能的添加劑，干燥壓制成肥料，實(shí)現(xiàn)了對污水處理中生成的淤泥資源化再處理，批量生產(chǎn)淤泥肥料，切實(shí)變廢為寶，化害為利，減少了二次環(huán)境污染。本發(fā)明綜合定性定量的方法檢測，具有全面可靠靈敏度高、操作簡便快捷、選擇性好和多種成分同時(shí)測定，且其檢測和處置周期較短，對環(huán)境友善，成本不高的特點(diǎn)，其中，重金屬檢測限可達(dá)10-5mg/kg以下，有毒有害有機(jī)物的檢測限也可達(dá)10-4mg/kg，其檢測指標(biāo)或結(jié)果的可靠可行是顯而易見的，可不再用其它方法驗(yàn)證�？傊�，本方法解決了污水處理中產(chǎn)生的固廢的次生環(huán)境問題，整個(gè)過程目的明確，工藝簡單，環(huán)境友善，可作為不同淤泥成分全檢測與處置的通用方法而值得推廣。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，但以下實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，不能理解為對其保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例 1
一種利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，它是采用以污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥為原料，具體按照以下步驟進(jìn)行制備：
(1)污水調(diào)研：
根據(jù)對區(qū)域功能污水的調(diào)研，初步確定淤泥中可能存在的重金屬離子和有毒有害難降解的有機(jī)物;本例中的污水是重慶武隆縣污水處理廠涉及武隆縣城及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)所產(chǎn)生的污水，該區(qū)域靠烏江邊，取用生活水源為烏江水，其轄區(qū)內(nèi)無化工等污染企業(yè)，該廠所處理污水為城鎮(zhèn)生活污水，其污水處理是按城鎮(zhèn)二級污水處理廠設(shè)置和運(yùn)作的，所達(dá)標(biāo)準(zhǔn)按《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)執(zhí)行，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排入烏江。
(2)重金屬離子的檢出
�、俨捎昧蚧瘹浣M系統(tǒng)進(jìn)行初步定性檢測，其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：a)取淤泥樣本配制溶液：每日上午和下午分別取所生產(chǎn)的淤泥各一次，每次1000g，連續(xù)取一周后將所得淤泥混均，配制成質(zhì)量濃度為20%的懸濁液;之后設(shè)置微波降解儀為高頻檔，利用高頻微波充分批量降解每批20分鐘，使其重金屬游離;再經(jīng)離心過濾得澄清液，分成若干份備用;b)分四組分別進(jìn)行試驗(yàn)，第一組為鹽酸組，分析鑒定Ag+、Hg2+、Pb2+等離子;第二組為硫化氫組，分析鑒定Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、As(III,VI)、Sb(III,VI)、Sn4+等離子;第三組為硫化銨組，分析鑒定Al3+、Cr3+、Fe(III,II)、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+等離子，第四組為碳酸銨組，分析鑒定Ba2+、Sr2+、Ca2+等離子;因硫化氫組系統(tǒng)定性分析屬于成熟的經(jīng)典分析方法，操作是規(guī)范統(tǒng)一的操作，此處不再贅述;經(jīng)檢測確定該區(qū)域提供淤泥樣本中含的重金屬元素有Hg和Mn;
�、谌〔襟E①中經(jīng)微波消解處理、離心過濾所得的澄清液，稀釋10倍后得待測溶液，調(diào)節(jié)其pH值至弱酸性 (pH范圍為5～7,用常規(guī)鹽酸和氫氧化鈉稀溶液調(diào)節(jié)) 后，取所得處理后的試樣5份，各為5mL，分別加入1mol/L的PAN 5mL，攪拌讓其充分反應(yīng)后，靜置30分鐘，再分別加入2mol/L的Rh6G 10mL, 攪拌混均后，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，取其五次平均值進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算過程具體為：根據(jù)事先用已知準(zhǔn)確含量的重金屬離子的系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，在與本步驟同樣反應(yīng)和操作條件下測得的總量標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而據(jù)此計(jì)算出試樣中重金屬離子的含量，再根據(jù)配制溶液時(shí)的稀釋放大倍數(shù)，推算出淤泥樣品中實(shí)際的重金屬離子的總含量;
③取步驟②中經(jīng)稀釋后所配制的待測溶液兩等份，針對檢出的Hg和Mn離子分別進(jìn)行檢測：先取一份待測溶液，調(diào)節(jié)為酸性溶液后加入三乙醇胺，之后用NaOH調(diào)至pH為12.5，攪拌進(jìn)行氧化，后加入預(yù)先配制好的略為過量的KCN溶液，以掩蔽Mn離子，至以Mn離子的特效鑒定反應(yīng)檢不出為準(zhǔn)， 之后加入CHCl3萃取三次，來進(jìn)行測定Hg離子，依上述步驟②方法和操作分別加入PAN和Rh6G后測量熒光猝滅程度，再在根據(jù)預(yù)先測定的已知準(zhǔn)確含量的Hg的標(biāo)準(zhǔn)曲線的基礎(chǔ)上，可計(jì)算得到Hg的含量;同樣再取另一份待測溶液加入常規(guī)的由二巰基丙醇、NH2OH和HCl組成的組合掩蔽劑，掩蔽Hg離子，至以Hg離子的特效鑒定反應(yīng)檢不出為準(zhǔn)，之后加入CHCl3萃取三次，來進(jìn)行測定Mn離子，依上述步驟②方法和操作分別加入PAN和Rh6G后測量熒光猝滅程度，再在根據(jù)預(yù)先測定的已知準(zhǔn)確含量的Mn的標(biāo)準(zhǔn)曲線的基礎(chǔ)上，可計(jì)算得到Mn的含量;檢測結(jié)果可見，該區(qū)域提供的淤泥樣本中含的總Hg、總Mn均在0.05mg/kg以下，說明其重金屬離子的濃度較大，可推測這兩類重金屬均屬烏江水源所致;
(3)重金屬離子的處置
經(jīng)檢測分析確認(rèn)總Hg和總Mn兩類重金屬超標(biāo)后，在污水處理的最后一步設(shè)置消化池，調(diào)節(jié)該池污水中的pH值為中性 (添加常規(guī)的鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié))，之后在池中加入市售的聚合氯化鋁鐵(PAFC)改性沸石流動(dòng)吸附，并在污水流動(dòng)路徑中設(shè)置微波，調(diào)適微波頻率設(shè)置為高頻檔，后添加作為有機(jī)穩(wěn)固劑的胺羧絡(luò)合劑改變重金屬形態(tài)致失活，最后加入無機(jī)絮凝劑經(jīng)沉淀、過濾先行去除;
(4)有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出
�、倬_稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的瓷坩堝中，于馬弗爐中升溫至600℃，恒溫7h后取出坩堝移入干燥器中，冷卻后稱重，計(jì)算得到所供淤泥樣本中的總有機(jī)質(zhì)的含量為260mg/kg;
�、谝詼y得的此總有機(jī)質(zhì)的含量為標(biāo)準(zhǔn)值使用Bruker公司的OPUS軟件建模，用Bruker公司Victory/n22型近紅外光譜儀進(jìn)行近紅外光譜的快速檢測總有機(jī)質(zhì)的化學(xué)耗氧量(COD)為400mg/kg;
③取上述用淤泥樣本配制成的待測溶液90份 (此采集樣品數(shù)量理論上越多越好，越能表達(dá)統(tǒng)計(jì)可靠性，但實(shí)際上以100個(gè)樣品以內(nèi)為宜) ，以常規(guī)測定有機(jī)物的的高效液相色譜(HPLC)方法定量測定該溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;然后掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;之后再利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型，最后進(jìn)行模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用;經(jīng)檢測主要的有機(jī)物為蛋白質(zhì)、纖維素、酯肪酸、氨氮類、有機(jī)磷等，含量均在10~45mg/kg之間;
(5)有毒有害難降解的有機(jī)物的處置
根據(jù)檢測出的主要的有機(jī)物，調(diào)整微波到相應(yīng)的工作波頻、設(shè)置工作時(shí)間，并加入常規(guī)的能加速有機(jī)物分解反應(yīng)的催化劑作為消化劑，而直接分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解，以消除病原細(xì)菌，消解有毒有害難降解的有機(jī)物，直至達(dá)到《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》;
(6)配料制肥
檢測經(jīng)上述步驟處理后的淤泥pH值為偏堿性，則按照占淤泥的重量百分比為5%~15%的比例添加桐殼灰并攪均，至測其pH最終為6~8，烘干至含水量為10~20%，后按照占淤泥的重量百分比為5%~15%的比例添加鋸末調(diào)整淤泥顆粒結(jié)構(gòu);然后再壓緊堆放，保持35℃~45℃堆肥發(fā)酵，之后再烘干，最后經(jīng)壓制成型出肥。
實(shí)施例 2
一種利用污水處理產(chǎn)生的淤泥生產(chǎn)肥料的方法，它是采用以污水處理過程中產(chǎn)生的淤泥為原料，具體按照以下步驟進(jìn)行制備：
(1)污水調(diào)研：
根據(jù)對區(qū)域功能污水的調(diào)研，初步確定淤泥中可能存在的重金屬離子和有毒有害難降解的有機(jī)物;本例中的污水是重慶涪陵白濤鎮(zhèn)污水處理廠涉及白濤鎮(zhèn)和建峰化工廠等周邊企業(yè)的污水，該區(qū)域靠烏江邊，取用生活水源仍為烏江水，該廠所處理污水為工業(yè)污水和生活污水，其污水處理是按城鎮(zhèn)二級污水處理廠設(shè)置和運(yùn)作的，所達(dá)標(biāo)準(zhǔn)按《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)執(zhí)行，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排入烏江。
(2)重金屬離子的檢出
�、俨捎昧蚧瘹浣M系統(tǒng)進(jìn)行初步定性檢測，其主要實(shí)驗(yàn)步驟為：a)取淤泥樣本配制溶液：每日上午和下午分別取所生產(chǎn)的淤泥各一次，每次1000g，連續(xù)取一周后將所得淤泥混均，配制成質(zhì)量濃度為20%的懸濁液;之后設(shè)置微波降解儀為高頻檔，利用高頻微波充分批量降解，每批20分鐘，使其重金屬游離;再經(jīng)離心過濾得澄清液，分成若干份備用;b)分四組分別進(jìn)行試驗(yàn)，第一組為鹽酸組，分析鑒定Ag+、Hg2+、Pb2+等離子;第二組為硫化氫組，分析鑒定Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、As(III,VI)、Sb(III,VI)、Sn4+等離子;第三組為硫化銨組，分析鑒定Al3+、Cr3+、Fe(III,II)、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+等離子，第四組為碳酸銨組，分析鑒定Ba2+、Sr2+、Ca2+等離子;因硫化氫組系統(tǒng)定性分析屬于成熟的經(jīng)典分析方法，操作是規(guī)范統(tǒng)一的操作，此處不再贅述;經(jīng)檢測確定該區(qū)域提供淤泥樣本中含的重金屬元素有Hg、Mn、Pb、Cu和Zn;
�、谌〔襟E①中經(jīng)微波消解處理、離心過濾所得的澄清液，稀釋10倍后得待測溶液，調(diào)節(jié)其pH值至弱酸性 (pH范圍為5～7,用常規(guī)鹽酸和氫氧化鈉稀溶液調(diào)節(jié)) 后，取所得處理后的試樣5份，各為5mL，分別加入1mol/L的PAN 5mL，攪拌讓其充分反應(yīng)后，靜置30分鐘，再分別加入2mol/L的Rh6G 10mL, 攪拌混均后，在熒光儀上測量其熒光猝滅程度，取其五次平均值進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算過程具體為：根據(jù)事先用已知準(zhǔn)確含量的重金屬離子的標(biāo)準(zhǔn)品，在與本步驟同樣反應(yīng)和操作條件下測得的總量標(biāo)準(zhǔn)曲線，而計(jì)算出試樣中重金屬離子的含量，再根據(jù)配制溶液時(shí)的稀釋放大倍數(shù)，推算出淤泥樣品中實(shí)際的重金屬離子的總含量;
�、廴〔襟E②中經(jīng)稀釋后所配制的待測溶液五等份，針對檢出的Hg、Mn、Pb、Cu和Zn離子分別進(jìn)行檢測;Hg離子含量的檢測：先取一份待測溶液，調(diào)節(jié)為弱酸性后加入預(yù)先配制好的略為過量的二巰基丙醇作為Pb離子掩蔽劑，至以Pb離子的特效鑒定反應(yīng)檢不出為準(zhǔn)，后加入CHCl3萃取三次，再加入略為過量的巰基乙胺作為Cu離子掩蔽劑，至以Cu離子的特效鑒定反應(yīng)檢不出為準(zhǔn)，后加入CHCl3萃取三次，再調(diào)節(jié)溶液至中性，再加入略為過量的巰基乙酸作為Zn掩蔽劑，至以Zn離子的特效鑒定反應(yīng)檢不出為準(zhǔn)，后加入CHCl3萃取三次，再在調(diào)節(jié)為酸性溶液后加入三乙醇胺，之后用NaOH調(diào)至pH為12.5，攪拌進(jìn)行氧化，后加入預(yù)先配制好的略為過量的KCN溶液，以掩蔽Mn離子，至以Mn離子的特效鑒定反應(yīng)檢不出為準(zhǔn)，之后加入CHCl3萃取三次，來進(jìn)行測定Hg離子，依上述步驟②方法和操作分別加入PAN和Rh6G后測量熒光猝滅程度，再在根據(jù)預(yù)先測定的已知準(zhǔn)確含量的Hg的標(biāo)準(zhǔn)曲線的基礎(chǔ)上，可計(jì)算得到Hg的含量;Mn離子含量的檢測：另取一份待測溶液加入常規(guī)的由二巰基丙醇、NH2OH和HCl組成的組合掩蔽劑，掩蔽Hg離子，至以Hg離子的特效鑒定反應(yīng)檢不出為準(zhǔn)，之后加入CHCl3萃取三次，其他的非檢測離子的掩蔽按照Hg離子含量的檢測的方法和步驟進(jìn)行;Pb、Cu和Zn離子含量的檢測：分別結(jié)合Hg和Mn離子含量的檢測過程中，各個(gè)離子對應(yīng)的掩蔽劑的選擇、掩蔽過程和含量檢測的操作進(jìn)行掩蔽和含量檢測;所得檢測結(jié)果為：該區(qū)域提供的淤泥樣本中含的總Hg、總Mn、總Pb、總Cu和總Zn均在0.04~0.07 mg/kg之間，說明其重金屬離子的濃度較大，可推知這幾類重金屬分屬工業(yè)污水和烏江水源所致;
(3)重金屬離子的處置
經(jīng)檢測分析確認(rèn)總Hg、總Mn、總Pb、總Cu和總Zn幾類重金屬超標(biāo)后，在污水處理的最后一步設(shè)置消化池，調(diào)節(jié)該池污水中的pH值為中性 (添加常規(guī)的鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié))，之后在池中加入市售的聚合氯化鋁鐵(PAFC)改性沸石流動(dòng)吸附，并在污水流動(dòng)路徑中設(shè)置微波，調(diào)適微波頻率設(shè)置為高頻，后添加作為有機(jī)穩(wěn)固劑的胺羧絡(luò)合劑改變重金屬形態(tài)致失活，最后加入無機(jī)絮凝劑經(jīng)沉淀、過濾先行去除;
(4)有毒有害難降解的有機(jī)物的檢出
�、倬_稱取一定量淤泥樣品，置于恒重的瓷坩堝中，于馬弗爐中升溫至600℃，恒溫7h后取出坩堝移入干燥器中，冷卻后稱重，計(jì)算得到所供淤泥樣本中的總有機(jī)質(zhì)的含量為260mg/kg;
�、谝詼y得的此總有機(jī)質(zhì)的含量為標(biāo)準(zhǔn)值使用Bruker公司的OPUS軟件建模，用Bruker公司Victory/n22型近紅外光譜儀進(jìn)行近紅外光譜的快速檢測總有機(jī)質(zhì)的化學(xué)耗氧量(COD)為400mg/kg;
�、廴∩鲜鲇糜倌鄻颖九渲瞥傻拇郎y溶液100份，以常規(guī)測定有機(jī)物的的高效液相色譜(HPLC)方法定量測定該溶液樣品中的各種不同的有毒有害難降解的有機(jī)物的化學(xué)參考值;然后掃描批量淤泥樣品的近紅外光譜;之后再利用Bruker OPUS軟件建立關(guān)聯(lián)化學(xué)參考值與近紅外光譜的模型，最后進(jìn)行模型的修正、優(yōu)化、預(yù)測和應(yīng)用;經(jīng)檢測主要的有機(jī)物為蛋白質(zhì)、纖維素、酯肪酸、氨氮類、有機(jī)磷等，含量均在10~40mg/kg之間，還有建峰化工產(chǎn)品：碳氨類和聚氰胺類，含量均在60mg/kg以下;
(5)有毒有害難降解的有機(jī)物的處置
根據(jù)檢測出的主要的有機(jī)物，調(diào)整微波到相應(yīng)的工作波頻、設(shè)置工作時(shí)間，并加入常規(guī)的能加速有機(jī)物分解反應(yīng)的催化劑作為消化劑，而直接分批將淤泥進(jìn)行微波掃描降解，以消除病原細(xì)菌，消解有毒有害難降解的有機(jī)物，直至達(dá)到《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》;
(6)配料制肥
檢測經(jīng)上述步驟處理后的淤泥pH值為偏酸性，則按照占淤泥的重量百分比為5%~15%的比例添加草木灰并攪均，至測其pH最終為6~8，烘干至含水量為10~20%，后按照占淤泥的重量百分比為5%~15%的比例添加鋸末調(diào)整淤泥顆粒結(jié)構(gòu);然后再壓緊堆放，保持35℃~45℃堆肥發(fā)酵，之后再烘干，最后經(jīng)壓制成型出肥。
