[發明專利]一種污水廠高有機質污泥的脫水固化/穩定化藥劑及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201410105967.6
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN104926072A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 柴曉利;辛丹慧;侯琳琳;武博然
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/14
• 分類號: C02F11/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于污泥處理處置技術領域，涉及一種污水廠污泥的脫水固化/穩定化藥劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著我國污水處理率的提高，污水處理程度的加強，城市污水廠污泥產量急劇增加。據估計，我國每年排放的污泥以每年10％的速度增加；預計2015年，我國城市污泥年排放量將達到800-900萬噸左右。城市污水廠污泥中含有大量的微生物、病原體、重金屬以及有機污染物等，如果處理不當會造成嚴重的二次污染。污泥處理處置方法有填埋、焚燒、堆肥及土地利用等，其中衛生填埋方法由于建設周期短、投資相對較低、可分段投入、管理方便、現場運行簡單；根據我國目前的經濟狀況和未來的發展趨勢，在今后相當長的時間里，填埋仍然是我國最重要的污泥處置方式之一。

由于脫水污泥的高含水率、高持水性和易流變性，其含水率和抗壓能力均難以滿足填埋場機械作業要求；同時，污泥中的重金屬等有害物質有填埋二次污染風險。我國2007年頒布的《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質》(CJ/T249-2007)明確要求垃圾填埋場混合填埋泥質含水率應小于60%，且規定了污泥中的重金屬含量。根據德國標準，為保證填埋場機械作業的安全性，入場污泥的抗壓強度與抗剪強度應分別大于50kN/m²與25kN/m²。因此，對污水廠脫水污泥進行適當的處理使之滿足填埋場入場要求是污泥填埋處置的前提條件。

污泥固化/穩定化方法是近年來應用較多且日益被重視的污泥預處理方法。此技術利用物理-化學手段將污泥顆粒膠結、摻合并包裹在密實的惰性基材中，形成整體性較好的固化體。此方法不僅高效低能、操作簡單，可以有效地降低污泥含水率，提高其力學穩定性，同時還可固定污泥中重金屬等污染物，降低其環境遷移能力，為污泥的無害化處置提供了先決條件。針對我國污泥量大、含水率高、地域性質差異大、污染物種類多等特點，研發高效污泥脫水固化/穩定化藥劑，開發污泥脫水固化/穩定化處理技術顯得尤為重要，市場前景廣闊、經濟及社會效益明顯。

目前，有關污泥脫水固化/穩定化藥劑、污泥固化/穩定化方法的文獻有：

中國專利CN102424511A公開了一種以石灰、硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥和粉煤灰組成的固化劑。其主要優點是藥劑成分簡單易得，經濟成本低，在較低溫度下(10±0℃)仍可有效的進行固化；但不足之處在于該藥劑添加比例較高，占污泥濕重比達11.9～17.7%。

中國專利CN102603153A公開了一種可在1天或數小時內將污泥固化并達到填埋強度50kN/m²的污泥固化劑，主料與其比例為：SiO₂:3～8%，A1₂O₃:25～35%，CaO:32～43%，SO₃:15～23%，Fe₂O₃:1～3%，Li₂O:0.1～0.3%。其主要優點是固化時間較短，固化劑成分簡單易得；但不足之處在于該專利所屬藥劑無法保障固化污泥的脫水與重金屬穩定化效果，且添加比例較高，藥劑占污泥濕重的比例達8.7～13.6%。

中國專利CN102225858A，公開了一種鋁基凝膠固化劑，由普通硅酸鹽水泥：合成鋁酸鈣12CaO·7Al₂O₃：促凝早強劑無水CaSO₄：三乙醇胺：NaAlO₂=50～85%：10～40%：2.5～5%：0.5～1%-2～4%組成。其主要優點為高效，固化劑的添加比例較低，且該固化劑以低堿鋁、鈣、硅原料為主，固化污泥具有低堿高強特性，可實現NH₃等惡臭氣體釋放量的大幅削減，環境效益顯著；但不足之處為成分較為復雜。

以上發明盡管各具特色，但應用于污泥固化/穩定化處理時仍存在添加比例較大，成分較為復雜等缺點。此外這些藥劑雖有較強的固化/穩定化效果，但對不同性質污泥的脫水效果不是很理想。

隨著我國經濟的發展與生活水平的提高，大量的有機物流入污水中，進而使污水廠污泥中的有機質含量升高；目前，一些城市污水廠脫水污泥的有機質含量可達60～70%。由于高有機質污水廠脫水污泥中含有大量的結合水，用上述脫水固化/穩定化劑時，污泥中的水分難以脫除，進而影響了固化體強度的形成和重金屬的穩定化，使高有機質污泥的固化體無法滿足填埋場入場要求。因此，開發一種集脫水、固化與穩定化為一體的污水廠高有機質污泥脫水固化/穩定化藥劑，在較低添加比例下實現高有機質污泥的高效脫水固化/穩定化具有重要意義。