[发明专利]一种污水厂高有机质污泥的脱水固化/稳定化药剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于污泥处理处置技术领域，涉及一种污水厂污泥的脱水固化/稳定化药剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国污水处理率的提高，污水处理程度的加强，城市污水厂污泥产量急剧增加。据估计，我国每年排放的污泥以每年10％的速度增加；预计2015年，我国城市污泥年排放量将达到800-900万吨左右。城市污水厂污泥中含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等，如果处理不当会造成严重的二次污染。污泥处理处置方法有填埋、焚烧、堆肥及土地利用等，其中卫生填埋方法由于建设周期短、投资相对较低、可分段投入、管理方便、现场运行简单；根据我国目前的经济状况和未来的发展趋势，在今后相当长的时间里，填埋仍然是我国最重要的污泥处置方式之一。

由于脱水污泥的高含水率、高持水性和易流变性，其含水率和抗压能力均难以满足填埋场机械作业要求；同时，污泥中的重金属等有害物质有填埋二次污染风险。我国2007年颁布的《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》(CJ/T249-2007)明确要求垃圾填埋场混合填埋泥质含水率应小于60%，且规定了污泥中的重金属含量。根据德国标准，为保证填埋场机械作业的安全性，入场污泥的抗压强度与抗剪强度应分别大于50kN/m²与25kN/m²。因此，对污水厂脱水污泥进行适当的处理使之满足填埋场入场要求是污泥填埋处置的前提条件。

污泥固化/稳定化方法是近年来应用较多且日益被重视的污泥预处理方法。此技术利用物理-化学手段将污泥颗粒胶结、掺合并包裹在密实的惰性基材中，形成整体性较好的固化体。此方法不仅高效低能、操作简单，可以有效地降低污泥含水率，提高其力学稳定性，同时还可固定污泥中重金属等污染物，降低其环境迁移能力，为污泥的无害化处置提供了先决条件。针对我国污泥量大、含水率高、地域性质差异大、污染物种类多等特点，研发高效污泥脱水固化/稳定化药剂，开发污泥脱水固化/稳定化处理技术显得尤为重要，市场前景广阔、经济及社会效益明显。

目前，有关污泥脱水固化/稳定化药剂、污泥固化/稳定化方法的文献有：

中国专利CN102424511A公开了一种以石灰、硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和粉煤灰组成的固化剂。其主要优点是药剂成分简单易得，经济成本低，在较低温度下(10±0℃)仍可有效的进行固化；但不足之处在于该药剂添加比例较高，占污泥湿重比达11.9～17.7%。

中国专利CN102603153A公开了一种可在1天或数小时内将污泥固化并达到填埋强度50kN/m²的污泥固化剂，主料与其比例为：SiO₂:3～8%，A1₂O₃:25～35%，CaO:32～43%，SO₃:15～23%，Fe₂O₃:1～3%，Li₂O:0.1～0.3%。其主要优点是固化时间较短，固化剂成分简单易得；但不足之处在于该专利所属药剂无法保障固化污泥的脱水与重金属稳定化效果，且添加比例较高，药剂占污泥湿重的比例达8.7～13.6%。

中国专利CN102225858A，公开了一种铝基凝胶固化剂，由普通硅酸盐水泥：合成铝酸钙12CaO·7Al₂O₃：促凝早强剂无水CaSO₄：三乙醇胺：NaAlO₂=50～85%：10～40%：2.5～5%：0.5～1%-2～4%组成。其主要优点为高效，固化剂的添加比例较低，且该固化剂以低碱铝、钙、硅原料为主，固化污泥具有低碱高强特性，可实现NH₃等恶臭气体释放量的大幅削减，环境效益显著；但不足之处为成分较为复杂。

以上发明尽管各具特色，但应用于污泥固化/稳定化处理时仍存在添加比例较大，成分较为复杂等缺点。此外这些药剂虽有较强的固化/稳定化效果，但对不同性质污泥的脱水效果不是很理想。

随着我国经济的发展与生活水平的提高，大量的有机物流入污水中，进而使污水厂污泥中的有机质含量升高；目前，一些城市污水厂脱水污泥的有机质含量可达60～70%。由于高有机质污水厂脱水污泥中含有大量的结合水，用上述脱水固化/稳定化剂时，污泥中的水分难以脱除，进而影响了固化体强度的形成和重金属的稳定化，使高有机质污泥的固化体无法满足填埋场入场要求。因此，开发一种集脱水、固化与稳定化为一体的污水厂高有机质污泥脱水固化/稳定化药剂，在较低添加比例下实现高有机质污泥的高效脱水固化/稳定化具有重要意义。