專利名稱：一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法，具體涉及含重金屬的城鎮(zhèn)污泥無害化和資源化利用的方法，屬于固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施經(jīng)過“十五”和“十一五”時期的高速建設(shè)，已經(jīng)形成規(guī)?；奶幚砟芰?。截至2010年9月底，全國設(shè)市城市、縣及部分重點建制鎮(zhèn)(以下簡稱“城鎮(zhèn)”)累計建成和在建污水處理能力達(dá)到I. 69億m3/d ;其中36個大中城市(直轄市、省會城市和計劃單列市)建有污水處理廠376座，處理能力達(dá)4368萬m3/d。在縣城及鄉(xiāng)、鎮(zhèn)中建有污水處理廠1008座，處理能力達(dá)1826萬m3/d。城鎮(zhèn)污水處理廠和污泥的特點是(I)中小規(guī)模城鎮(zhèn)污水處理廠占有較高比例，其數(shù)量為大中城市污水處理廠的3倍，而污水處理廠規(guī)模偏小，處理能力僅為大中城市污水處理廠的42%，平均處理能力僅為
I.8萬m3/d，南方一些小規(guī)模城鎮(zhèn)污水處理廠的處理規(guī)模甚至只有1000-5000m3/d。(2)污水來源、性質(zhì)不穩(wěn)定中小規(guī)模城鎮(zhèn)進(jìn)水包括工業(yè)污水和生活污水，工業(yè)廢水所占比例較高，部分污水處理廠進(jìn)水中工業(yè)污水比例達(dá)到80%以上，甚至95%。另外，中小企業(yè)性質(zhì)差別大，由于季節(jié)的變化、生產(chǎn)目的的不同、生產(chǎn)工藝的不穩(wěn)定性導(dǎo)致污水性質(zhì)波動顯著，最終導(dǎo)致污水廠進(jìn)水性質(zhì)波動大，污泥成分波動大。(3)污泥的有機(jī)質(zhì)含量較低、灰分高、熱值低大中城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥有機(jī)質(zhì)含量高，占干基60%左右，經(jīng)消化處理后的污泥有機(jī)物含量仍占40%左右，而城鎮(zhèn)污水處理廠由于工業(yè)污水比例高，導(dǎo)致污泥有機(jī)質(zhì)含量低，相當(dāng)比例的污水處理廠有機(jī)質(zhì)含量低于30%，甚至只有18. 1% ;與此同時，灰分的含量顯著增高，甚至達(dá)78% ;污泥的低位收到基熱值基本為負(fù)值。(4)污泥中重金屬種類繁多，且含量差別顯著由于進(jìn)水中工業(yè)污水占有很高比例，且工業(yè)企業(yè)的性質(zhì)差別顯著，導(dǎo)致污泥中重金屬種類繁多，且含量差別顯著，As、Cd、Ni、Pb、Cr、Cu和Zn等含量變化幅度很大，極差最高達(dá)幾千mg/kg，導(dǎo)致污泥處理處置過程中易產(chǎn)生環(huán)境污染嚴(yán)重、高濃度重金屬的滲濾液，二次污染嚴(yán)重。城鎮(zhèn)污泥的這些特征嚴(yán)重限制了污泥已有處理技術(shù)的使用，而低有機(jī)質(zhì)含量特征使得堆肥不利于順利開展，高重金屬濃度特征限制了污泥堆肥產(chǎn)品的農(nóng)用和填埋處理，也使得焚燒過程的二次污染嚴(yán)重，低揮發(fā)份、高灰分含量和低位收到基熱值為負(fù)值導(dǎo)致焚燒過程需要消耗更多的燃料。城鎮(zhèn)污泥帶來的環(huán)境問題尚沒有引起足夠的重視，有針對性的處理技術(shù)也非常匱乏。如何妥善處置城鎮(zhèn)污泥，同時達(dá)到污染控制與資源利用的雙重目標(biāo)，兼顧環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)，是亟待解決的科技難題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以解決上述問題為目的，針對城鎮(zhèn)污泥有機(jī)質(zhì)含量較低(VS〈40%)而重金屬含量較高且污泥性質(zhì)不穩(wěn)定，并且含水率高難于運輸?shù)募夹g(shù)難題，而提供一種經(jīng)濟(jì)、低污染的城鎮(zhèn)污泥資源化利用方法。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法，該方法是通過下述步驟實現(xiàn)的先對城鎮(zhèn)污泥的成分和含水率進(jìn)行測定，污泥的PH值通常在6-8范圍內(nèi)，在此pH值或填埋條件下遇到滲濾液，重金屬易于溶出，提高污泥的PH值有利于重金屬的鈍化，降低重金屬的溶出。然后與廢石灰混合，保證混合物的PH值為9-10，室溫下穩(wěn)定2-7天，然后從預(yù)分解爐下方進(jìn)入新型干法水泥窯，污泥中的硅質(zhì)、鈣質(zhì)成分以及石灰中鈣質(zhì)成分可以生產(chǎn)硅酸鹽水泥，污泥中的有機(jī)質(zhì)燃燒可以替代部分水泥窯燃料。具體作法先將含水率為80%的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥與廢石灰混合，置于污泥混合攪拌機(jī)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，保證混合物的PH值為9-10，均勻混合產(chǎn)物自然堆放2-7天，呈松散顆粒狀或團(tuán)狀，然后以污泥干重1%_10%的替代比例，即城鎮(zhèn)污泥占生料(生產(chǎn)水泥的原料)的質(zhì)量比例為1%_10%。從預(yù)分解爐下方進(jìn)入新型干法水泥窯，實現(xiàn)資源化利用，同時污泥由于具有高熱值可以替代部分水泥窯用煤，實現(xiàn)水泥窯的節(jié)能(此句話刪掉)。煅燒產(chǎn)物為普通硅酸鹽水泥熟料。所應(yīng)用的水泥窯必須帶有符合國家環(huán)保要求的環(huán)保設(shè)備。協(xié)同處理城鎮(zhèn)污泥和廢石灰后，所產(chǎn)生的窯灰需全部或部分回用。所達(dá)到的煅燒溫度的熱源中部分由所述的城鎮(zhèn)污泥有機(jī)質(zhì)燃燒提供。熟料率值是控制水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)，主要包括石灰飽和系數(shù)(KH)、硅率(SM)、鋁率(AM)三個率值。硅率表示水泥熟料中SiO2與Al2O3和Fe2O3之和的比值，常用SM表示。
權(quán)利要求
1.一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法，該方法是通過下述步驟實現(xiàn)的先對城鎮(zhèn)污泥的成分和含水率進(jìn)行測定，污泥的PH值通常在6-8范圍內(nèi)，在此pH值或填埋條件下遇到滲濾液，重金屬易于溶出，提高污泥的PH值有利于重金屬的鈍化，降低重金屬的溶出，然后與廢石灰混合，從預(yù)分解爐下方進(jìn)入新型干法水泥窯，污泥中的硅質(zhì)、鈣質(zhì)成分以及石灰中鈣質(zhì)成分可以生產(chǎn)硅酸鹽水泥，污泥中的有機(jī)質(zhì)燃燒可以替代部分水泥窯燃料。
2.如權(quán)利要求I所述的一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法，具體作法是先將含水率為80%的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥與廢石灰混合，置于污泥混合攪拌機(jī)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，保證混合物的pH值為9-10，均勻混合產(chǎn)物自然堆放2-7天，呈松散顆粒狀或團(tuán)狀，然后以污泥干重1%_10%的替代比例，即城鎮(zhèn)污泥占生料的質(zhì)量比例為1%_10%，從預(yù)分解爐下方進(jìn)入新型干法水泥窯。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法，該方法采用的城鎮(zhèn)污泥，含水率為78. 2%，揮發(fā)分含量為18. 1%，重金屬Zn、Cu、Cr、Ni的含量分別為 1046mg/kg、293mg/kg、244mg/kg 和 221mg/kg, Sr、Mn、Ba 的含量分別為 766mg/kg、535mg/kg和386mg/kg,按質(zhì)量百分比添加10%的廢石灰,采用螺旋輸送機(jī)輸送至置于污泥混合攪拌機(jī)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，在陽光直射條件下自然堆放7d，污泥和廢石灰的含水率為40%,與生料按照2%，以污泥和廢石灰干重進(jìn)行計算的替代比例混合，滿足熟料的SM = 2. 5，IM= I. 5, KH = 0.9,熟料煅燒方法為污泥和廢石灰的均勻混合物與水泥生料均勻混合，加水壓制成小IOOmmX 15mm生料片，105°C烘干24h后在升降電爐中以20°C /min的升溫速率升高到1450°C并鍛燒lh，空氣中急冷，冷卻后將熟料塊在行星研磨儀上磨成0. 08mm篩余小于10%的細(xì)粉，該方法燒制的熟料與工業(yè)生產(chǎn)水泥熟料質(zhì)量相當(dāng)，對經(jīng)過煅燒后硅酸鹽水泥熟料進(jìn)行檢測，熟料中四種主要成分硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的含量分別為54%、22. 2%、8. 1%和9. 4%，經(jīng)過煅燒后的普通硅酸鹽水泥l(xiāng)d、3d和28d抗壓強(qiáng)度分別為 10MPa、24MPa和 52MPa。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法，該方法中添加質(zhì)量百分比15%的廢石灰，采用螺旋輸送機(jī)輸送至置于污泥混合攪拌機(jī)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，在陽光直射條件下自然堆放7d，污泥和廢石灰的含水率為38%，與生料按照5%污泥和廢石灰干重進(jìn)行計算的替代比例混合，滿足熟料的SM = 2. 4，IM = I. 5，KH = 0. 9，對經(jīng)過煅燒后硅酸鹽水泥熟料進(jìn)行檢測，熟料中四種主要成分硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的含量分別為56%、20%、7. 9%和9. 2，經(jīng)過煅燒后的普通硅酸鹽水泥l(xiāng)d、3d和28d抗壓強(qiáng)度分別為llMPa、22MPa和54MPa。
5.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法，該方法中添加質(zhì)量百分比20%的廢石灰，采用螺旋輸送機(jī)輸送至置于污泥混合攪拌機(jī)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁陉柟庵鄙錀l件下自然堆放7d，污泥和廢石灰的含水率為30%，與生料按照10%以污泥和廢石灰干重進(jìn)行計算的替代比例混合，滿足熟料的SM = 2. 5，IM = I. 5，KH=0. 9，對經(jīng)過煅燒后硅酸鹽水泥熟料進(jìn)行檢測，熟料中四種主要成分硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的含量分別為53%、20%、8. 1%和9. 0，經(jīng)過煅燒后的普通硅酸鹽水泥Id,3d和28d抗壓強(qiáng)度分別為10MPa、21MPa和51MPa。
全文摘要
一種城鎮(zhèn)污泥增鈣鈍化后進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的方法，針對城鎮(zhèn)污泥有機(jī)質(zhì)含量較低而重金屬含量較高且污泥性質(zhì)不穩(wěn)定，并且含水率高難于運輸?shù)募夹g(shù)難題。實現(xiàn)步驟先對城鎮(zhèn)污泥的成分和含水率進(jìn)行測定，污泥的pH值通常在6-8范圍內(nèi)，在此pH值或填埋條件下遇到滲濾液，重金屬易于溶出，提高污泥的pH值有利于重金屬的鈍化，降低重金屬的溶出。然后與廢石灰混合，保證混合物的pH值為9-10，室溫下穩(wěn)定2-7天，然后從預(yù)分解爐下方進(jìn)入新型干法水泥窯，污泥中的硅質(zhì)、鈣質(zhì)成分以及石灰中鈣質(zhì)成分可以生產(chǎn)硅酸鹽水泥，污泥中的有機(jī)質(zhì)燃燒可以替代部分水泥窯燃料。本發(fā)明是一種經(jīng)濟(jì)、節(jié)約燃料、低污染的城鎮(zhèn)污泥資源化利用方法。
文檔編號C04B7/24GK102718378SQ201210235669
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者劉耀鑫, 孫洋, 徐杰, 李彥龍, 李潤東, 楊天華, 王雷, 賀業(yè)光, 魏礫宏 申請人:沈陽航空航天大學(xué)