[发明专利]一种市政脱水污泥固化和稳定化的固化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种市政脱水污泥固化和稳定化的固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设随之高速发展，截止2010年，城镇污水处理能力达到1.22亿立方米，“十二五”期间还将增加污水处理能力9000万立方米，但是污水处理厂污水处理运营规模扩大伴随产生大量的市政脱水污泥，以含水率80%计算，我国污泥产生量将突破3000万t/年，预计到2020年将达到6000万t/年。由于我国处于市政污水处置发展初期，污水处理设施建设过程中存在严重的“重水轻泥”发展思路，相比于发达国家污水处理厂的污泥处置成本占污水处理厂总投资的30%~50%，我国“十一五”期间污泥处置的投资比例仅占10%~20%，大多数中小型污水处理厂仅完成了污泥初步脱水过程，并未建立有效的后续处置设施。

从污水处理厂排出的原始市政污泥一般是含水量在95%?99%的胶溶状膏体物，具有体积庞大（是所含固体物体积的数十倍）、持水性好（不易脱水）、顶配曲线差、散发腐败恶臭气味的理化特点，因而十分不利于处理和运输。

市政污泥在经过初步浓缩脱水后变成已成型的泥块或泥饼，一般含水率在80%左右，其成分复杂,含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等，若不妥善处理将会导致严重的二次污染。目前国内污泥的处置方法主要有填埋、堆肥农用、焚烧、自然干化及外运等。从环境污染、卫生安全和经济有效等方面考虑，有将近80%的市政污泥并未得到有效处置。

近年来，安全填埋技术发展迅速，但是我国污泥填埋处置绝大部分采取简易填埋方法，污泥坑内部及周边未采取任何防渗及防水措施，市政污泥也并未进行有效稳定化和固化处理，便运转到污泥坑中进行填埋处置。因此，当前亟需一种经济实惠、实用性较好，能够对市政脱水污泥进一步进行有效稳定化和固化处理的污泥固化剂。

发明内容

为了解决上述技术问题，针对具有高有机质、重金属含量特点的市政脱水污泥，可进行稳定化/固化处理，快速降低污泥的含水率，将污泥中重金属等有害物质无害化及钝化，选用的改性固化剂成分能够有效降低有机质对于固化剂水化反应遏制的影响，同时固化剂所组成成分在市场上通用常见、成本较低、制作工艺简易。本发明提供一种市政脱水污泥固化和稳定化的固化剂及其制备方法和应用。

本发明提供一种市政脱水污泥固化和稳定化的固化剂，该固化剂为颗粒固体，颗粒直径小于1cm，包括如下重量百分比的成分：

硅酸盐水泥30%~50%，

粉煤灰10%~30%，

生石灰10%~30%，

膨润土和海泡石10%~25%，

氯化钙2%~5%。

以上各组成成分的比例是以纯度百分比形式所计算的，各组分在固化剂中所占的比例均是以选择100%纯度的物料所计算。

所述硅酸盐水泥规格为通用硅酸盐水泥PC32.5及以上，所述粉煤灰为二级粉煤灰，所述膨润土为钙基膨润土；

进一步地，所述膨润土和海泡石质量比为2:1；

进一步优选地，所述市政脱水污泥固化和稳定化的固化剂包括如下重量百分比的成分：

硅酸盐水泥43%，

粉煤灰17%，

生石灰21%，

膨润土和海泡石16%，

氯化钙3%。

本发明还提供一种所述市政脱水污泥固化和稳定化的固化剂的制备方法：选取上述固化剂中各组成成分的粉剂，颗粒直径均须小于1cm，依所述量取各成分后混合均匀，无成分添加先后顺序要求，即完成制备，制备后固化剂须在密封干燥条件下保存。

本发明还提供一种所述市政脱水污泥固化和稳定化的固化剂的应用：针对一般市政脱水污泥含水率80%左右、有机质含量50%以下的特性，将所述固化剂加入市政脱水污泥中，然后将污泥和药剂混合物置于搅拌机中搅拌20min左右，至污泥和药剂均匀混合，然后将固化污泥置于室内避雨水条件下，静置养护3d~7d。一般市政脱水污泥性质为含水率80%左右、有机质含量50%以内，超出此范围的脱水污泥，本发明的固化剂也能够适用，添加比例对应增加即可。

作为优选技术方案，所述固化剂的添加质量与污泥的质量比为0.08~0.15:1。

本发明具有的优点在于：

（1）本发明的固化剂能够快速发生水化反应生成水化硅酸钙、羟基聚合物胶体和氢氧化钙等水化产物，从而将脱水污泥内部结合水、自由水、毛细水等难以析出的水分反应消耗，同时一部分转变成结合水，有效降低污泥含水率；