污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910271961.9 (22)申请日 2019.04.04 (71)申请人 肇庆市珈旺环境技术研究院 地址 526238 广东省肇庆市高新区工业大 道21号登骏数码城3楼 (72)发明人 侯浩波雷杰妮刘石香黄一洪 李维李政家 (74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所(普 通合伙) 43114 代理人 蒋太炜 (51)Int.Cl. C02F 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法 (57)摘要 本发明涉及一种污泥混烧灰重金属。

2、固化稳 定化的方法； 属于环保和资源重复利用的技术领 域。 本发明所述方法包括下述步骤： 步骤一按质 量比， 干污泥： 稻壳灰3： 71： 9配取稻壳灰和 干污泥； 混合均匀后， 在600900进行有氧 煅烧； 得到污泥混烧灰； 步骤二按质量比， 污泥混 烧灰： 水泥3-5： 5-7的比例， 配取污泥混烧灰： 水泥， 加入水调浆， 得到水灰比为0.45-0.55的调 浆； 装模震实后固化， 得到固化料； 固化料经养 护， 得到产物。 本发明所设计的方案在确保热量 能得到合理利用的前提下， 实现了污泥中重金属 的固化稳定化， 浸出量大大降低， 同时实现了污 泥的资源化应用。 权利要求书1页 说明。

3、书5页 附图1页 CN 109912141 A 2019.06.21 CN 109912141 A 1.一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于： 步骤一 按质量比， 干污泥： 稻壳灰3： 71： 9配取稻壳灰和干污泥； 混合均匀后， 在600 900进行有氧煅烧； 得到污泥混烧灰； 步骤二 按质量比， 污泥混烧灰： 水泥3-5： 5-7的比例， 配取污泥混烧灰： 水泥， 加入水调浆， 得 到水灰比为0.45-0.55的调浆； 装模震实后固化， 得到固化料； 固化料经养护， 得到产物。 2.根据权利要求1所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于： 所述 干污泥的含水量。

4、小于等于1wt。 3.根据权利要求1所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于： 所述 稻壳灰的含水量小于等于1wt。 4.根据权利要求1所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于： 步骤 一中， 按质量比， 干污泥： 稻壳灰3： 71： 9。 5.根据权利要求4所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于： 步骤 一中， 按质量比， 干污泥： 稻壳灰2： 8。 6.根据权利要求1所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于： 步骤 一中， 在750850进行有氧煅烧； 得到污泥混烧灰。 7.根据权利要求1所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化。

5、的方法； 其特征在于： 步骤 一中， 在800进行有氧煅烧； 得到污泥混烧灰。 8.根据权利要求1所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于： 步骤 二中， 污泥混烧灰： 水泥3:7的比例配取污泥混烧灰:水泥， 加入水调浆， 得到水灰比为0.5 的调浆。 9.根据权利要求1所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于； 包括 下述步骤： 步骤一 按质量比， 干污泥： 稻壳灰2： 8配取稻壳灰和干污泥； 混合均匀后， 在600进行有氧 煅烧； 得到污泥混烧灰； 步骤二 按质量比， 污泥混烧灰： 水泥3： 7的比例， 配取污泥混烧灰： 水泥， 加入水调浆， 得到水 灰比为。

6、0.5的调浆； 装模震实后固化； 得到固化料； 固化料经养护， 得到产物。 10.根据权利要求9所述的一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 其特征在于： 产 物养护3天， 强度即可达到7.0MPa； 对7天和28天养护固化后产物进行浸出实验， 其中7天Cr 的浸出量小于等于0.018mg/L、 Cu的浸出量小于等于0.049mg/L、 锌的浸出量小于等于 1.721mg/L； 28天固化体Cr的浸出量小于等于0.007mg/L、 Cu的浸出量小于等于0.017mg/L、 锌的浸出量小于等于0.34mg/L。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109912141 A 2 一种污泥混烧灰重金属固。

7、化稳定化的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 属于环保和资源循环利用 的技术领域。 背景技术 0002 随着我国各地污水处理厂的兴建， 污水问题得到了一定程度的缓解， 但伴随而来 的新问题是如何有效的处理城市污泥。 数据显示， 我国每年新增淤泥近300万吨， 且年增长 高于10， 如果全国的污水全部得到处理， 产生的污泥量(干重)更是近840万吨， 这一值达 到了我国废弃物总量的3.2。 在我国现有的污水处理厂中， 配备了污泥处理设施的不足1/ 4， 配备了较为完善的处理工艺的不足1/10， 在仅有的十几座消化池中， 能够正常运行的也 不足一半， 部分地。

8、区更是直接排放污水污泥造成二次污染， 严重威胁到周边居民的卫生安 全及饮水健康。 0003 随着污泥量的逐渐增加， 污泥的处理处置问题应该得到重视， 如果不妥善处理， 会 产生以下危害： 污泥的密度大， 含水率高， 不能有效控制会侵占土地。 污泥的堆积会产 生大量有害成分， 这些有害成分会随着环境的变化发生化学反应， 杀灭土壤微生物， 导致土 壤结构破坏或使土壤丧失腐蚀分解能力。 污泥中的机物会被微生物分解释， 分解后释放 出的有害气体及尘埃会对大气造成污染。 若大量污泥排入江河湖泊， 会发生污泥堆积， 污 染水体。 污泥中含有大量寄生虫、 肠道细菌及病毒等病原菌， 这些病原菌大部分浓缩在污 。

9、泥颗粒上， 比水体中数量高出数十倍， 威胁人类健康与国外相比较， 我国的污泥处理技术起 步较晚， 直接填埋法占主导地位。 但通过该方法处理， 需要等待较长时间， 且填埋后会产生 一系列有害物质， 这些有害物质会逐渐渗透到地下， 污染地下水源。 而堆肥、 焚烧、 建材利用 等方式也是目前对污泥的主要处理方式， 但上述处理方法均存在重金属浸出毒性污染难以 控制的问题。 发明内容 0004 本发明针对现有技术的不足； 在焚烧污泥的基础上提供一种污泥混烧灰重金属固 化稳定化的方法。 0005 本发明一种污泥混烧灰重金属固化稳定化的方法； 包括下述步骤： 0006 步骤一 0007 按质量比， 干污泥：。

10、 稻壳灰3： 71： 9配取稻壳灰和干污泥； 混合均匀后， 在600 900进行有氧煅烧； 得到污泥混烧灰； 0008 步骤二 0009 按质量比， 污泥混烧灰： 水泥3-5： 5-7的比例， 配取污泥混烧灰： 水泥， 加入水调 浆， 得到水灰比为0.45-0.55的调浆； 装模震实后固化； 得到固化料； 固化料经养护， 得到产 物。 0010 作为优选方案， 所述干污泥的含水量小于等于1wt。 说明书 1/5 页 3 CN 109912141 A 3 0011 作为优选方案， 所述稻壳灰的含水量小于等于1wt。 0012 作为优选方案， 步骤一中， 按质量比， 干污泥： 稻壳灰3:71:9。。

11、 作为更进一步的 优选方案， 步骤一中， 按质量比， 干污泥： 稻壳灰小于等于2： 8。 这一优化比例， 实现混烧产生 热量资源化的前提。 同时， 该优化比例结合优化的有氧煅烧温度， 是实现其固化后拥有高强 度的必要条件。 0013 作为优选方案， 步骤一中， 在785815进行有氧煅烧； 得到污泥混烧灰。 进一 步优选为800进行有氧煅烧； 得到污泥混烧灰。 0014 作为优选方案， 步骤二中， 污泥混烧灰： 水泥3： 7的比例配取污泥混烧灰： 水泥， 加入水调浆， 得到水灰比为0.5的调浆。 0015 本发明的最佳实施方案为： 0016 步骤一： 0017 按质量比， 干污泥： 稻壳灰2：。

12、 8配取稻壳灰和干污泥； 混合均匀后， 在600进行 有氧煅烧； 得到污泥混烧灰； 0018 步骤二： 0019 按质量比， 污泥混烧灰： 水泥3： 7的比例， 配取污泥混烧灰： 水泥， 加入水调浆， 得 到水灰比为0.5的调浆； 装模震实后固化； 得到固化料； 固化料经养护， 得到产物。 所述养护 的温度为： 203， 湿度为953。 0020 本发明， 产物养护3天， 强度即可达到7.0MPa； 7天养护固化后进行浸出， 其Cr的浸 出量小于等于0.018mg/L、 Cu的浸出量小于等于0.049mg/L、 锌的浸出量小于等于1.721mg/ L； 28天养护固化后进行浸出， 其Cr的浸出。

13、量小于等于0.007mg/L、 Cu的浸出量小于等于 0.017mg/L、 锌的浸出量小于等于0.711mg/L。 0021 本发明的原理和优势 0022 本发明通过有优化干污泥与稻壳灰的比例， 尤其是当干污泥： 稻壳灰等于2： 8时， 配合适当的有氧煅烧温度(优选为800)； 可以实现对Cr的高效固定， 同时对污泥中的重金 属Cu、 Zn、 Mn也有不错的固定效果， 浸出量大大降低然后结合后期与适量水泥的复配； 在固 化上述重金属的同时， 还可以得到强度较高的产物。 本发明所设计的工艺对污泥中的Cr、 Cu、 Zn特别有适用效果。 附图说明 0023 图1为本发明燃烧稻壳实施例中不同温度下的。

14、稻壳灰XRD定性分析。 具体实施方式 0024 实施例1： 燃烧稻壳案例 0025 将稻壳在600-800三个温度进行燃烧， 得到三种不同的稻壳灰， 刚烧制的稻壳灰 呈蓬松的状态， 灰的粒径比较大， 是不能直接像水泥一样加以利用的， 其细度不满足规范要 求， 所以稻壳灰在使用前需要对其进行粉磨。 分别对600800下稻壳灰分别进行XRD定 性分析， 结果如图1所示。 0026 实施例2： 混合有氧煅烧案例 0027 先将来自广东省某污水处理厂的污泥在105下干燥3天， 使得其含水量约等于 说明书 2/5 页 4 CN 109912141 A 4 0； 再将稻壳放置在105烘箱下烘3h， ， 即。

15、可使得其含水量约等于0。 0028 设定焚烧温度为800、 污泥的掺量分别占20和30。 将污泥与稻壳混合均匀在 马弗炉中稳定焚烧1h， 将所得灰渣分别用行星球磨机在转速3000转/min下粉磨10min。 根据 粉末的组成， 分别将20污泥+80稻壳的焚烧灰记为H； 将30污泥+70稻壳的焚烧灰记 为W。 0029 对产物进行浸出毒性检测； 其结果如表1； 0030 本实施例中用的是毒性特性浸出程序(TCLP)浸出方法， 采用的是醋酸缓冲液作为 浸出剂对混烧灰的浸出毒性进行考察， 并用浸出毒性鉴别标准进行评定。 本文针对稻壳污 泥混烧灰的污染特性， 主要是提出一个严格的指标， 最小化其对环境。

16、的污染， 避免以后还需 要进行二次处理， 故以我国GB5085.3-2007 危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别 和GB8978 污水综合排放标准 对各元素的浸出浓度进一步评定， 以便于综合判断混烧灰浸出液对环 境的影响。 根据姜永海博士做的研究， 为了验证重金属元素长期的安全性， 应该对重金属元 素作多次浸出， 由于混烧灰未强碱性， 一次浸出不能准确的其浸出毒性， 故本实验对固化体 做两次浸出试验， 并将两次浸出的和加起来用以表示浸出毒性， 并测量其PH值， 其结果如表 1所示。 0031 表1浸出毒性 0032 0033 0034 实施例3： 固化/稳定化实施例案例 0035 本发明中， 采用。

17、水泥固化法； 所述水泥固化发是以水泥为固化剂将危险废物固化 的一种处理方法。 在用水泥稳定化时， 废物被掺入水泥的基质中， 水泥与废物中的水分或另 外添加的水分， 发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体。 本实验选用复合硅酸盐水泥作为 基础固化剂， 由于实验材料W和H是由稻壳和污泥混烧而成， 稻壳灰中含有大量的无定形态 SiO2， 在做稻壳灰的化学组成分析时， 其成分类似于硅灰或粉煤灰， 故不再添加固化添加剂 (如粉煤灰、 硅灰)。 采用水灰比0.5将混烧灰、 水泥和水按表2所示的比例在容器中均匀混 合， 再注入40mm*40mm*40mm的正方体固化容器中压制成型， 每个样品成型三组， 室温静置。

18、 24h后脱模养护， 养护温度控制在(251)。 到达规定龄期(实验采用的龄期分别是3d、 7d 和28d)后测定其抗压强度、 冻融性能和浸出毒性。 0036 表2固化比例及编号 说明书 3/5 页 5 CN 109912141 A 5 0037 0038 表3固化体抗压强度 0039 0040 表4固化体中重金属二次浸出量 0041 0042 由表4可知， 混烧灰经过固化后， 其固化后的目标元素(Cr， Cu， Zn)的累计浸出浓度 有明显的降低。 S1和S2中的Cr经过7天的固化， 其浸出即达到地下水三类标准； 而S3和S4中 的Cr经过28天的固化， 接近地下水三类标准。 S1、 S2、。

19、 S3和S4中的Cu经过7天的固化皆满足地 下水三类标准。 S1、 S2、 S3和S4中的Zn经过28天的养护达到地下水三类标准。 而Mn元素在固 化体中累计浸出量大大超过地下水三类标准， 在后续研究中应重点关注Mn元素。 当工业固 体废物经处理后， 其浸出液中危害成分质量浓度低于GB16889-2008规定的限值， 可以进入 生活垃圾填埋场填埋处置。 S1-S4的固化体浸出浓度均未超过GB 16889-2008 生活垃圾填 埋场污染控制标准 中规定可以进入填埋场填埋的固体废物的浸出限值， 因此， 固化后的重 金属浸出浓度符合填埋要求， 且比规定限制低很多。 0043 由固化体的浸出结果和混烧。

20、灰的累计浸出量相比可明显发现， 除了Mn元素， 其他 三个目标元素的浸出量均大大降低， 除个别浸出结果外， 大部分的结果表明随着养护龄期 增加及混烧灰掺量的减少， 其重金属的浸出结果明显减少。 固化体中Mn的浸出量与混烧灰 相近， 这主要是由于本实验所选用的水泥为复合硅酸盐水泥， 因此水泥中本就含有Mn元素， 造成Mn元素的浸出规律与其他元素相悖。 同时易知， 在相同养护龄期及掺量的条件下， W的 固化体的各元素的浸出量均大于H固化体中的重金属的浸出。 本研究可知， 混烧灰经过水泥 说明书 4/5 页 6 CN 109912141 A 6 固化稳定化后， 其对环境的影响大大减少， 能有效达到无害化的目的。 说明书 5/5 页 7 CN 109912141 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 109912141 A 8 。