CN112250265A - 污泥固化剂及其制备方法，污泥固化稳定化处置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥固化剂的制备方法，制备原料包括如下质量份数比例的各组分：硅酸盐水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨润土4～8份，煤渣7～10份，氯化钛渣4～8份，硫酸亚铁3～6份。还公开了由该方法制得的污泥固化剂。还公开了一种污泥固化稳定化处置方法，包括使用本发明的污泥固化剂进行污泥固化稳定化处置的步骤。其有益效果是：能够显著提高固化污泥的抗融冻性。

Description

污泥固化剂及其制备方法，污泥固化稳定化处置方法

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，尤其是一种污泥固化-稳定化技术。

背景技术

污泥是污水处理厂在水处理过程中产生的沉淀物质，通常占污水总量的0.5～1％。污泥的成分非常复杂，是由多种微生物形成的菌胶团及与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分(可达90％以上)，还含有难以降解的有机物、重金属和盐类，以及病原微生物和寄生虫卵等，污泥中有机物含量高，极易腐败，并产生恶臭，大量未经过处理的污泥堆放和排放造成污染。

随着我国的污水处理产业的快速发展，污水处理能力及处理率增长迅速，同时污泥的产量也迅速增加。因此如何合理的处理、处置污泥，已成为城市污水厂和相关部门重视的问题。国内外处理污泥的方法有很多，目前主要是焚烧处置和固化-稳定化处置。

其中，固化-稳定化处理技术是通过添加固化稳定化材料(也称固化剂)，将污泥颗粒胶结，同时降低污泥含水率，改善其力学性能，固定污泥中的重金属等有毒有害污染物，使污泥能够达到填埋标准。目前，国内外普遍采用水泥、生石灰、粉煤灰等作为固化稳定化材料，主要利用水泥、生石灰、粉煤灰等产生凝胶性水化物，胶结污泥颗粒。研究表明这些固化稳定化材料能较好的改善固化污泥的力学性能，降低含水率，达到填埋或建筑用土标准。

然而，目前的固化污泥耐久性较差，尤其是在北方寒冷地区易遭受融冻破坏，导致其强度显著降低以至于难以满足建筑用土标准，严重影响了污泥固化-稳定化处理技术的推广。

发明内容

为提高经固化-稳定化处理后的固化污泥的抗融冻性，本发明提供了一种污泥固化剂的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：污泥固化剂的制备方法，制备原料包括如下质量份数比例的各组分：硅酸盐水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨润土4～8份，煤渣7～10份，氯化钛渣4～8份，硫酸亚铁3～6份。

需要说明的是，本发明中所述“氯化钛渣”指的是氯化法钛白粉生产中，四氯化钛生产环节所产生的废渣，包括电炉熔炼生产高钛渣过程中飞扬及挥发而收集的烟尘，破碎制取成品高钛渣及氯化配料生产锤碎风选过程中产生的过细钛渣，沸腾氯化生产粗TiCl₄过程中排出的炉渣、收尘渣。废渣成分包括由富钛料和石油焦中带入的多种金属(钛、铝、铁、钙、镁、钾、钴、铬、锰等)及其盐、氧化物、氯化物等化合物以及碳等等。

作为本发明的进一步改进，所述煤渣粒度为5～15mm，所述氯化钛渣能过200目筛。更佳的，所述制备原料还包括聚丙烯酰胺2～4份。更佳的，所述制备原料还包括氧化钙2～5份。更佳的，所述制备原料还包括铝粉1～4份。

容易理解的，按照常规方法将本发明所述的制备原料进行均匀混合即得到污泥固化剂。

本发明还公开了一种污泥固化剂，其即是由上述污泥固化剂的制备方法所制得。

本发明还公开了一种污泥固化稳定化处置方法，该方法包括使用上述污泥固化剂进行污泥固化-稳定化处置的步骤。

作为本发明的进一步改进，上述污泥固化稳定化处置方法具体包括如下步骤：

S1、将污泥与本发明的污泥固化剂按质量比10:1～4的比例混合均匀，得到混合料；

S2、将混合料养护至含水率及强度达到填埋要求，得到固化污泥。

本发明的污泥固化稳定化处置方法适用于处置含水率为70～99％的污泥。

本发明的有益效果是：能够显著提高固化污泥的抗融冻性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例一：

按照如下步骤进行污泥固化稳定化处置：

(1)按照如下质量份数比例准备各原料：硅酸盐水泥30份，生石灰15份，粉煤灰20份，膨润土6份，粒度为9～14mm的煤渣8份，过200目筛的氯化钛渣7份，硫酸亚铁5份，聚丙烯酰胺2.5份，氧化钙4份，铝粉3份。

(2)将上述原料混合均匀，得到污泥固化剂。

(3)将1t污泥(含水率86.48％)和上述污泥固化剂0.2t分别用螺旋输送机送入搅拌机中，充分搅拌30min，形成混合料。

(4)将混合料在养护场养护28天，得到固化污泥。

实施例二：

按照如下步骤进行污泥固化稳定化处置：

(1)按照如下质量份数比例准备各原料：硅酸盐水泥22份，生石灰18份，粉煤灰18份，膨润土8份，粒度为9～14mm的煤渣7份，过200目筛的氯化钛渣8份，硫酸亚铁3份，聚丙烯酰胺2.5份，氧化钙4份，铝粉3份。

(2)将上述原料混合均匀，得到污泥固化剂。

(3)将1t污泥(含水率86.48％)和上述污泥固化剂0.3t分别用螺旋输送机送入搅拌机中，充分搅拌30min，形成混合料。

(4)将混合料在与实施例一相同的养护场同时养护28天，得到固化污泥。

实施例三：

按照如下步骤进行污泥固化稳定化处置：

(1)按照如下质量份数比例准备各原料：硅酸盐水泥35份，生石灰10份，粉煤灰15份，膨润土4份，粒度为9～14mm的煤渣10份，过200目筛的氯化钛渣5份，硫酸亚铁6份，聚丙烯酰胺2.5份，氧化钙4份，铝粉3份。

硅酸盐水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨润土4～8份，煤渣7～10份，氯化钛渣4～8份，硫酸亚铁3～6份

(2)将上述原料混合均匀，得到污泥固化剂。

(3)将1t污泥(含水率86.48％)和上述污泥固化剂0.25t分别用螺旋输送机送入搅拌机中，充分搅拌30min，形成混合料。

(4)将混合料在与实施例一相同的养护场同时养护28天，得到固化污泥。

对比例一：

按照如下步骤进行污泥固化稳定化处置：

(1)按照如下质量份数比例准备各原料：硅酸盐水泥30份，生石灰15份，粉煤灰20份，膨润土6份，粒度为9～14mm的煤渣8份，硫酸亚铁5份，聚丙烯酰胺2.5份，氧化钙4份，铝粉3份。

(2)将上述原料混合均匀，得到污泥固化剂。

(3)将1t污泥(与实施例一为同一批次，含水率86.48％)和上述污泥固化剂0.2t分别用螺旋输送机送入搅拌机中，充分搅拌30min，形成混合料。

(4)将混合料在与实施例一相同的养护场同时养护28天，得到固化污泥。

抗压强度检测：

在养护至第3d和28d时，检测各实施例固化污泥含水率，并在相同条件下将上述实施例一～实施例三和对比例的固化污泥分别制成直径为90mm，高度为150mm的圆柱体试件各20个。采用无侧限抗压强度仪检测试件抗压强度，结果见表1。

表1含水率及无侧限抗压强度检测结果表

注:无侧限抗压强度数据表示为平均值±标准差。

抗融冻试验：

在相同试验条件下，将上述养护至28d时制作的各试件浸泡于水中，水面约高于试件3cm。然后取出试件，给试件编号，将其放入低温箱中，试件与试件之间保留至少10mm空隙，避免空气不流通，冻在一起。设置低温箱温度为-20℃，冷冻的时间为24h。冷冻完成后，取出试件，放入20℃的水浴中，进行融化，水面高于试件约3cm，融化的时间为12h。时间到后，取出试件，上述为一次融冻循环。按照上述步骤重复进行8次融冻循环，并在分别在第2次，第5次，第8次融冻循环完成后采用无侧限抗压强度仪检测试件抗压强度，结果见表2。

表2融冻后的抗压强度检测结果

注:无侧限抗压强度数据表示为平均值±标准差。

由表1可以看出，采用本发明的污泥固化剂处理污泥能在3d时将污泥含水率由86.48％降低至68.66％，抗压强度可达到49.96KPa。并在第28d时将污泥含水率进一步降低至36.43％，抗压强度可进一步提高至84.65KPa。表明本发明的污泥固化剂对于降低污泥固化物含水率和提高污泥固化物抗压强度具有明显作用。

由表1的实施例一和对比例一的检测数据可以看出，在污泥和固化剂的用料比例相同的情况下，含有氯化钛渣的固化剂和不含氯化钛渣的固化剂使用效果差距不大。表明固化剂中是否加入氯化钛渣对固化污泥含水率和抗压强度无明显影响。

由表2可以看出，经过多次融冻循环后各实施例的固化污泥抗压强度均有不同程度的降低，其融冻试验强度损失率如表3所示：

表3融冻试验强度损失率

融冻次数	实施例一	实施例二	实施例三	对比例一
					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％

由表3可以看出，实施例一和对比例一在污泥和固化剂的用料比例相同的情况下，含有氯化钛渣的固化剂相对于不含氯化钛渣的固化剂可以明显提高固化污泥的抗融冻性。

Claims (10)

1.污泥固化剂的制备方法，其特征在于，制备原料包括如下质量份数比例的各组分：硅酸盐水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨润土4～8份，煤渣7～10份，氯化钛渣4～8份，硫酸亚铁3～6份。

2.根据权利要求1所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：所述煤渣粒度为5～15mm，所述氯化钛渣能过200目筛。

3.根据权利要求2所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：所述制备原料还包括聚丙烯酰胺2～4份。

4.根据权利要求3所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：所述制备原料还包括氧化钙2～5份。

5.根据权利要求4所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：所述制备原料还包括铝粉1～4份。

6.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：包括将所述制备原料进行混合的步骤。

7.由权利要求1～5所述的污泥固化剂的制备方法制得的污泥固化剂。

8.污泥固化稳定化处置方法，其特征在于：包括使用权利要求7所述的污泥固化剂进行污泥固化稳定化处置的步骤。

9.根据权利要求8所述的污泥固化稳定化处置方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、将污泥与权利要求7所述的污泥固化剂按质量比10:1～4的比例混合均匀，得到混合料；

S2、将混合料养护至含水率及强度达到填埋要求，得到固化污泥。

10.根据权利要求9所述的污泥固化稳定化处置方法，其特征在于：所述污泥的含水率为70～99％。