CN102557367A - 一种铝盐混凝污泥的资源化及安全处置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝盐混凝污泥的资源化及安全处置方法，包括：用酸浸出法对铝盐印染污泥进行资源化处理，重力浓缩污泥，将含铝盐的印染污泥泵入污泥处理池中处理，加入浓度为0.5mol/L的硫酸，充分混合反应至泥水分层并用离心机进行脱水，回收后的铝盐资源化再利用；在分离的污水中加入酸性膨润土和七水硫酸亚铁；将分离后的印染污泥中加入作为固化剂的水泥、粉煤灰和煤渣，以固化印染污泥；对污泥进行固化养护，进行卫生填埋。该方法能够封闭污染物，最大程度地减少污染物的释放，且提高废物的物理力学性质和操作性能，降低污染物的可溶性，现场操作可行，成本低，同时实现混凝污泥中铝盐的循环再生利用，降低铝盐的投加量，同步实现铝盐混凝污泥的无害化与资源化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝盐混凝污泥的资源化及安全处置方法，该方法适用于印染废水中用铝盐混凝剂处理而产生的铝盐混凝污泥的无害化与资源化处理。
背景技术
印染污泥由于含有染料、浆料、助剂等，成分非常复杂，其中染料的结构具有硝基和氨基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素，具有较大的生物毒性，对环境的污染很强。目前污泥处置的方法主要有填埋、焚烧、填海及资源化利用。脱水之后的印染污泥，由于其中含有大量的重金属离子以及其他一些化学药剂，所以并不适用于农业及土地利用，一般来说只能进行卫生填埋处理。
印染污泥属于高含水率(75％～85％)、高有机质、土力学性质很差的偏碱性物质，且印染污泥与雨水混合后，有机质随渗滤液流出，对后续渗滤液处理造成不利影响。印染污泥中的铝盐主要源于污水处理工艺流程中铝盐混凝剂的投加。在用铝盐作为混凝剂的过程中必然产生大量的含铝化学污泥。目前，对于这种印染污泥的处理方法一般是进行填埋，此种处置方法不但容易产生二次污染，而且今后填埋场土地也不易获得。早在20世纪70年代，污泥酸化处理技术已实际应用于美国市场，且日本亦有应用。酸化法回收净水污泥中的铝盐，不但可以大大减少污泥固体的排放量，回收的铝盐混凝剂经过再生可以继续应用于工业废水的混凝处理过程，因而对资源的有效利用具有非常重要的意义。然而由于酸的用量较大，应用上受到一定的限制。
因而必须对含有铝盐的印染污泥进行稳定固化处理后方可进场填埋。稳定固化方法是一种廉价、可行的污泥处理技术，可以降低污泥流动性、提高污泥强度、稳定污泥中重金属等污染物，它不仅可作为污泥卫生填埋、最终处置及利用的预处理方法，而且固化的污泥块也可转为土质材料进行资源化再利用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种含铝盐混凝污泥的资源化及稳定固化方法，实现铝盐的循环使用，降低铝盐混凝污泥中蓄含的大量有机污染物和重金属等毒害污染物，从而使污泥能够满足填埋场填埋要求，并改善污泥填埋场的环境质量。
本发明的铝盐混凝污泥的稳定固化方法，其特征在于该方法包括以下操作步骤：
(1)用酸浸出法对铝盐印染污泥进行资源化处理，具体方法是将含铝盐的印染污泥泵入污泥处理池中处理，对其进行重力浓缩，以减少污泥的含水率，缩小污泥的体积，再加入浓度为0.5mol/L的硫酸，使印染污泥的pH值达到3，充分混合反应至泥水分层，上层污水中的铝盐回收率达80％以上，采用离心机对酸浸提后的污泥进行脱水，分离上层污水至另外的处理池中；
(2)将步骤(1)中分离后的印染污泥中加入作为固化剂的水泥、粉煤灰和煤渣，搅拌均匀形成絮体，以固化印染污泥，降低污泥印染浸出液中重金属以及COD浓度，上述材料的质量比为印染污泥1∶水泥0.1～0.3∶粉煤灰0.1～0.2∶煤渣0.1～0.35；
(3)搅拌完毕后将上述污泥清理出污泥处理池，置于正方体模具中，分三次填料，每次填料须经震实和压实后方可进行第二次填料，污泥成型后24小时脱模，固化块置于阴凉处继续养护；
(4)将酸性膨润土粉碎成300-500目，投入从步骤(1)中分离出的污水中，搅拌15分钟使其完全混合均匀，去除其中可溶性COD，污水与投入的酸性膨润土用量的质量比为1000∶1～1000∶10；
(5)向步骤(4)中处理后的污水中加入适量的七水硫酸亚铁，搅拌15分钟使其完全溶解，进一步净化污水水质，处理后的污水与加入的七水硫酸亚铁的质量比为1000∶1，之后排放经净化处理后的污水；
(6)待步骤(2)中的污泥固化块养护5-7天后，对其进行卫生填埋。
进一步的，该稳定固化方法的步骤(2)中各组成成分的质量比为印染污泥1∶水泥0.2∶粉煤灰0.15∶煤渣0.2。
进一步的，该稳定固化方法的步骤(4)中污水与投入的酸性膨润土用量的质量比为1000∶5。
进一步的，该稳定固化方法的步骤(6)中污泥固化块的养护时间为6天。
浓缩是为了减少污泥的含水率，缩小污泥的体积，加入浓度为0.5mol/L的硫酸，它不仅调节pH，而且还提供硫酸根离子，使之与印染污泥中铝成份结合成为可溶性硫酸铝盐的聚凝剂，从而达到使污泥中的铝成份转化为可溶性的硫酸铝，从而与污泥分离，并且加入浓硫酸为放热反应，有利于铝溶出反应，溶出后的铝盐可循环再生利用，因此本发明优选为加入浓度为0.5mol/L的硫酸。通过脱水，可进一步缩小污泥的体积。
固化稳定化方法是一种廉价、可行的污泥处理技术，可以降低污泥流动性、提高污泥强度、稳定污泥中重金属等污染物，它不仅可作为污泥卫生填埋、最终处置及利用的预处理方法，而且固化的污泥块也可转为土质材料进行资源化再利用。
水泥对印染污泥具有很好的固化效果，其水化反应产生的Ca(OH)2、钙矾石和水化硅酸钙等水硬性物质，使固化产物具有很好的力学性质。但利用水泥处理含有大量有机污染物的污泥时，有机污染物阻碍了水泥的水化反应，使固化效果受到了严重的影响，如凝结时间延缓、强度形成滞后，污染物的稳定性失效等。同时污泥固化块具有强碱性，其与水体接触会危害生态系统的水质。
而在处理过程中添加其他固化辅助材料可减少上述不利影响。粉煤灰和煤渣作为固化辅助材料，与水泥组成新型固化剂可有效地固化处理城市污水处理厂的污泥。粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料，具有无机离子交换特性和吸附脱色作用，在一定程度上能吸附污泥中的污染物质。粉煤灰与煤渣中SiO2和Al2O3成分在碱的激发作用下具有活性，生成硅酸盐类的钙矾石类物质，使固化块强度增加。
利用酸性膨润土进行污水处理成本低，吸附与絮凝能力强，沉降时间较短。合适用量的七水硫酸亚铁可调节碱性水中的pH值，与水中悬浮物有机结合，并加速沉淀，净化水质。本发明中经多次试验，处理后的污水与加入的七水硫酸亚铁的质量比为1000∶5，既能够保证净化水质的效果，又可以防止产生过多沉淀，影响水处理效果。添加酸性膨润土和七水硫酸亚铁对污水进行处理，使其符合排放标准，避免污染环境。
该铝盐混凝污泥的稳定固化方法通过添加水泥、粉煤灰、煤渣作为固化剂处理印染污泥，所形成的固化块具有较好的物理力学性质，抗压强度为330kPa，含水率均保持在44.6％，符合填埋处理要求。同时固化稳定后的污泥浸出液中重金属以及COD浓度同固化前相比，均有较大程度的降低，固化后浸出毒性满足国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)，固化剂对污泥中重金属以及COD等污染物具有较好的固定作用。
本发明的有益效果是：能够封闭污染物，最大程度地减少污染物的释放，且提高废物的物理力学性质和操作性能，降低污染物的可溶性，现场操作可行，成本低，同时实现混凝污泥中铝盐的循环再生利用，降低铝盐的投加量，同步实现铝盐混凝污泥的无害化与资源化处理。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。以下实施例不构成对本发明的限定。
实施例1
(1)用酸浸出法对铝盐印染污泥进行资源化处理，具体方法是将含铝盐的印染污泥泵入污泥处理池中处理，对其进行重力浓缩，以减少污泥的含水率，缩小污泥的体积，再加入浓度为0.5mol/L的硫酸，使印染污泥的pH值达到3，充分混合反应至泥水分层，上层污水中的铝盐回收率达80～90％，采用离心机对其进行脱水，分离上层污水至另外的处理池中；
(2)将步骤(1)中分离后的印染污泥中加入作为固化剂的水泥、粉煤灰和煤渣，搅拌均匀形成絮体，以固化印染污泥，降低污泥印染浸出液中重金属以及COD浓度，上述材料的质量比为印染污泥1∶水泥0.1∶粉煤灰0.1∶煤渣0.1；
(3)搅拌完毕后将上述污泥清理出污泥处理池，置于正方体模具中，分三次填料，每次填料须经震实和压实后方可进行第二次填料，污泥成型后24小时脱模，固化块置于阴凉处继续养护；
(4)将酸性膨润土粉碎成300目，投入从步骤(1)中分离出的污水中，搅拌15分钟使其完全混合均匀，去除其中可溶性COD，污水与投入的酸性膨润土用量的质量比为1000∶1；
(5)向步骤(4)中处理后的污水中加入适量的七水硫酸亚铁，搅拌15分钟使其完全溶解，进一步净化污水水质，处理后的污水与加入的七水硫酸亚铁的质量比为1000∶1，之后排放经净化处理后的污水，其完全符合排放标准，不会对周围环境产生不利影响；
(6)待步骤(2)中的污泥固化块养护5天后，对其进行卫生填埋。
按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(GB/T5086.2-1997)进行稳定化前后污泥浸出毒性实验，采用ICP(电感耦合等离子发射光谱)测定浸出液中的重金属浓度和快速密闭消解法测定浸出液中COD浓度，试验结果见表1，固化后浸出毒性满足国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)。
表1浸出液中COD和重金属浓度(mg/L)
注：L为未检出，B为GB/T5086.2-1997。
采用压力试验机测定固化块抗压强度，结果见表2，符合填埋处理要求(填埋处理＞50kPa，建筑填土处理＞100kPa)。
表2固化块抗压强度
实施例2
(1)用酸浸出法对铝盐印染污泥进行资源化处理，具体方法是将含铝盐的印染污泥泵入污泥处理池中处理，对其进行重力浓缩，以减少污泥的含水率，缩小污泥的体积，再加入浓度为0.5mol/L的硫酸，使印染污泥的pH值达到3，充分混合反应至泥水分层，上层污水中的铝盐回收率达80～97％，采用离心机对其进行脱水，分离上层污水至另外的处理池中；
(2)将步骤(1)中分离后的印染污泥中加入作为固化剂的水泥、粉煤灰和煤渣，搅拌均匀形成絮体，以固化印染污泥，降低污泥印染浸出液中重金属以及COD浓度，上述材料的质量比为印染污泥1∶水泥0.2∶粉煤灰0.15∶煤渣0.2；
(3)搅拌完毕后将上述污泥清理出污泥处理池，置于正方体模具中，分三次填料，每次填料须经震实和压实后方可进行第二次填料，污泥成型后24小时脱模，固化块置于阴凉处继续养护；
(4)将酸性膨润土粉碎成400目，投入从步骤(1)中分离出的污水中，搅拌15分钟使其完全混合均匀，去除其中可溶性COD，污水与投入的酸性膨润土用量的质量比为1000∶5；
(5)向步骤(4)中处理后的污水中加入适量的七水硫酸亚铁，搅拌15分钟使其完全溶解，进一步净化污水水质，处理后的污水与加入的七水硫酸亚铁的质量比为1000∶1，之后排放经净化处理后的污水，其完全符合排放标准，不会对周围环境产生不利影响；
(6)待步骤(2)中的污泥固化块养护6天后，对其进行卫生填埋。
按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(GB/T5086.2-1997)进行稳定化前后污泥浸出毒性实验，采用ICP(电感耦合等离子发射光谱)测定浸出液中的重金属浓度和快速密闭消解法测定浸出液中COD浓度，试验结果见表3，固化后浸出毒性满足国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)。
表3浸出液中COD和重金属浓度(mg/L)
注：L为未检出，B为GB/T5086.2-1997。
采用压力试验机测定固化块抗压强度，结果见表4，符合填埋处理要求(填埋处理＞50kPa，建筑填土处理＞100kPa)。
表4固化块抗压强度
实施例3
(1)用酸浸出法对铝盐印染污泥进行资源化处理，具体方法是将含铝盐的印染污泥泵入污泥处理池中处理，对其进行重力浓缩，以减少污泥的含水率，缩小污泥的体积，再加入浓度为0.5mol/L的硫酸，使印染污泥的pH值达到3，充分混合反应至泥水分层，上层污水中的铝盐回收率达80～97％，采用离心机对其进行脱水，分离上层污水至另外的处理池中；
(2)将步骤(1)中分离后的印染污泥中加入作为固化剂的水泥、粉煤灰和煤渣，搅拌均匀形成絮体，以固化印染污泥，降低污泥印染浸出液中重金属以及COD浓度，上述材料的质量比为印染污泥1∶水泥0.3∶粉煤灰0.2∶煤渣0.35；
(3)搅拌完毕后将上述污泥清理出污泥处理池，置于正方体模具中，分三次填料，每次填料须经震实和压实后方可进行第二次填料，污泥成型后24小时脱模，固化块置于阴凉处继续养护；
(4)将酸性膨润土粉碎成500目，投入从步骤(1)中分离出的污水中，搅拌15分钟使其完全混合均匀，去除其中可溶性COD，污水与投入的酸性膨润土用量的质量比为1000∶10；
(5)向步骤(4)中处理后的污水中加入适量的七水硫酸亚铁，搅拌15分钟使其完全溶解，进一步净化污水水质，处理后的污水与加入的七水硫酸亚铁的质量比为1000∶1，之后排放经净化处理后的污水，其完全符合排放标准，不会对周围环境产生不利影响；
(6)待步骤(2)中的污泥固化块养护7天后，对其进行卫生填埋。
按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(GB/T5086.2-1997)进行稳定化前后污泥浸出毒性实验，采用ICP(电感耦合等离子发射光谱)测定浸出液中的重金属浓度和快速密闭消解法测定浸出液中COD浓度，试验结果见表5，固化后浸出毒性满足国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)。
表5浸出液中COD和重金属浓度(mg/L)
注：L为未检出，B为GB/T5086.2-1997。
采用压力试验机测定固化块抗压强度，结果见表6，符合填埋处理要求(填埋处理＞50kPa，建筑填土处理＞100kPa)。
表6固化块抗压强度
对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。
Claims (4)
1.一种铝盐混凝污泥的资源化及安全处置方法，其特征在于该方法包括以下操作步骤：
(1)用酸浸出法对铝盐印染污泥进行资源化处理，具体方法是将含铝盐的印染污泥泵入污泥处理池中处理，对其进行重力浓缩，以减少污泥的含水率，缩小污泥的体积，再加入浓度为0.5mol/L的硫酸，使印染污泥的pH值达到3，充分混合反应至泥水分层，上层污水中的铝盐回收率达80～90％，采用离心机对其进行脱水，分离上层污水至另外的处理池中；
(2)将步骤(1)中分离后的印染污泥中加入作为固化剂的水泥、粉煤灰和煤渣，搅拌均匀形成絮体，以固化印染污泥，降低污泥印染浸出液中重金属以及COD浓度，上述材料的质量比为印染污泥1∶水泥0.1～0.3∶粉煤灰0.1～0.2∶煤渣0.1～0.35。
(3)搅拌完毕后将上述污泥清理出污泥处理池，置于正方体模具中，分三次填料，每次填料须经震实和压实后方可进行第二次填料，污泥成型后24小时脱模，固化块置于阴凉处继续养护；
(4)将酸性膨润土粉碎成300-500目，投入从步骤(1)中分离出的污水中，搅拌15分钟使其完全混合均匀，去除其中可溶性COD，污水与投入的酸性膨润土用量的质量比为1000∶1～1000∶10；
(5)向步骤(4)中处理后的污水中加入适量的七水硫酸亚铁，搅拌15分钟使其完全溶解，进一步净化污水水质，处理后的污水与加入的七水硫酸亚铁的质量比为1000∶1，之后排放经净化处理后的污水；
(6)待步骤(2)中的污泥固化块养护5-7天后，对其进行卫生填埋。
2.根据权利要求1所述的铝盐混凝污泥的稳定固化方法，其特征在于该稳定固化方法的步骤(2)中各组成成分的质量比为印染污泥1∶水泥0.2∶粉煤灰0.15∶煤渣0.2。
3.根据权利要求1-2所述的铝盐混凝污泥的稳定固化方法，其特征在于该稳定固化方法的步骤(4)中污水与投入的酸性膨润土用量的质量比为1000∶5。
4.根据权利要求1-3所述的铝盐混凝污泥的稳定固化方法，其特征在于该稳定固化方法的步骤(6)中污泥固化块的养护时间为6天。
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