一种污泥的无害化处理及资源化利用方法与流程

本发明涉及污泥回收利用技术领域，更具体地说，涉及一种污泥的无害化处理及资源化利用方法。

背景技术：

污泥(sludge)是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质。随着环境保护意识的提高，污泥的处理和利用成为重要研究内容，现有的污泥处理方法繁多，但是都存在较多弊端。

常见污泥处理方法有：1.用污泥制备污泥基吸附材料，处理过程中通常是热解直接炭化再进行活化，这种处理方式制备的污泥基吸附材料吸附能力差。2.采用微波处理同时进行炭化和活化，一步完成，但是处理过程使用的氯化锌活化剂对环境存在污染问题，不适宜污泥的无害化处置。

同时，现有的污泥处理方式无法实现重金属脱除，只能将含较高含量重金属的污泥原料直接掩埋，造成二次污染，无法适用于污泥的大规模处理，处理产物利用率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种污泥的无害化处理及资源化利用方法，用以解决上述背景技术中存在的技术问题。

本发明技术方案一种污泥的无害化处理及资源化利用方法，包括如下处理过程：

s1：将淤泥和水以10：50～150配比混合、搅拌和蒸汽预热，将秸秆破碎至0.2cm～1cm加入污泥液中得到污泥浆料；

s2：向污泥浆料中加入浓度为1％～19％的酸溶液并同时进行加热、搅拌和微波辐照处理；

s3：将s2反应结束的污泥浆料依次进行换热冷却和压滤，得到液体混合物和固体混合物；

s4：固体混合物制备吸附材料：向固体混合物中加入碳酸钙调节ph至5～8，同时进行微波辐照处理，得到多孔吸附材料；

s5：液体混和物制备微生物有机营养液：向液体混和液中加入碱化剂生成金属沉淀物；通过压滤机压滤进行固液分离，分离液为有机营养液；将分离液和微生物以100：0.1～5的比例混料后进入发酵罐，在25～40℃下先经过24h好氧培养，再进行36h厌氧培养，得到微生物有机营养液。

在一个优选地实施例中，s1中搅拌转速为150～250rpm，加热温度均为50～120℃，微波辐照的微波频率为500～5000mhz，辐照时间为15～120min。

在一个优选地实施例中，s2中的酸溶液为醋酸、乳酸、柠檬酸、草酸和盐酸中的一种或多种。

在一个优选地实施例中，s3中污泥浆料通过冷却罐换热冷却，通过压滤机压滤。

在一个优选地实施例中，s4中微波辐照的微波频率为500～5000mhz，辐照时间均为15～120min。

在一个优选地实施例中，通过该方法制得的多孔吸附材料用于砖块烧制中。

在一个优选地实施例中，通过该方法制得的微生物有机营养液用于园林作物种植中。

本发明技术方案的有益效果是：

1.通过两次活化提升多孔吸附材料的吸附能力；一次活化为步骤s2，酸溶液可以刻蚀有机质，产生小分子碳氢化合物与水蒸气后逸出，形成有发达空隙结构的碳微晶；二次活化为步骤s4，加入碳酸钙调和一方面目的为中和，增加造孔能力；另一方面，在中和过程中可产生大量二氧化碳气体，形成多孔吸附材料，从而进一步提升吸附功能。

2.经过本系统处理后，有机物大分子水解为小分子，污泥中无机物被压滤出，即可大比例添加至建材烧结原料中，在不影响砖块质量的情况下添加比例可提高至30％-40％，提升污泥利用率，节约生产成本。

3.在获得高吸附能力吸附材料的同时还可以快速制备得到微生物有机营养液用于园林作物种植。因为微波和催化剂的作用下对污泥中的菌体及其他蛋白、炭基原料进行快速消解、使其转变为水溶性氨基酸、多肽、糖等小分子物质。由于有机液中均为小分子有机物能快速微生物吸收利用，提升微生物增殖速度。

4.污泥水解后液体在调碱中和时oh-离子会立即与游离的,cu2+、fe2+和hg2+等重金属离子结合为不可溶的cu(oh)2、fe(oh)2fe和hg(oh)2等沉淀，并通过压滤去除，保证制得的有机营养液的无害性。

附图说明

图1为本发明整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

图1为本工艺的整体流程图，污泥浆料通过两条路径处理，最后得到多孔吸附材料和微生物有机营养液。

实施例1

本发明技术方案一种污泥的无害化处理及资源化利用方法，包括如下处理过程：

s1：将淤泥和水以10：50配比混合、搅拌和蒸汽预热，将秸秆破碎至0.2cm加入污泥液中得到污泥浆料；s2：向污泥浆料中加入浓度为1％的酸溶液并同时进行加热、搅拌和微波辐照处理；s3：将s2反应结束的污泥浆料依次进行换热冷却和压滤，得到液体混合物和固体混合物；s4：固体混合物制备吸附材料：向固体混合物中加入碳酸钙调节ph至5，同时进行微波辐照处理，得到多孔吸附材料；s5：液体混和物制备微生物有机营养液：向液体混和液中加入碱化剂生成金属沉淀物；通过压滤机压滤进行固液分离，分离液为有机营养液；将分离液和微生物以100：0.1的比例混料后进入发酵罐，在25℃下先经过24h好氧培养，再进行36h厌氧培养，得到微生物有机营养液。

s1中搅拌转速为150rpm，加热温度均为50℃，微波辐照的微波频率为500mhz，辐照时间为15min。

s2中的酸溶液为盐酸。

s3中污泥浆料通过冷却罐换热冷却，通过压滤机压滤。

s4中微波辐照的微波频率为5000mhz，辐照时间均为120min。

实施例2

本发明技术方案一种污泥的无害化处理及资源化利用方法，包括如下处理过程：

s1：将淤泥和水以10：150配比混合、搅拌和蒸汽预热，将秸秆破碎至1cm加入污泥液中得到污泥浆料；s2：向污泥浆料中加入浓度为119％的酸溶液并同时进行加热、搅拌和微波辐照处理；s3：将s2反应结束的污泥浆料依次进行换热冷却和压滤，得到液体混合物和固体混合物；s4：固体混合物制备吸附材料：向固体混合物中加入碳酸钙调节ph至8，同时进行微波辐照处理，得到多孔吸附材料；s5：液体混和物制备生物有机肥：向液体混和液中加入碱化剂生成金属沉淀物；通过压滤机压滤进行固液分离，分离液为有机营养液；分离液为有机营养液。

s1中搅拌转速为1250rpm，加热温度均为120℃，微波辐照的微波频率为5000mhz，辐照时间为120min。

s2中的酸溶液为醋酸。

s3中污泥浆料通过冷却罐换热冷却，通过压滤机压滤。换热冷却可节约大量生产能耗，减少后续资源化利用冷却等待时间

s4中微波辐照的微波频率为5000mhz，辐照时间均为120min。

实施例3

本发明技术方案一种污泥的无害化处理及资源化利用方法，包括如下处理过程：

s1：将淤泥和水以10：100配比混合、搅拌和蒸汽预热，将秸秆破碎至0.5cm加入污泥液中得到污泥浆料；s2：向污泥浆料中加入浓度为10％的酸溶液并同时进行加热、搅拌和微波辐照处理；s3：将s2反应结束的污泥浆料依次进行换热冷却和压滤，得到液体混合物和固体混合物；s4：固体混合物制备吸附材料：向固体混合物中加入碳酸钙调节ph至7，同时进行微波辐照处理，得到多孔吸附材料；s5：液体混和物制备微生物有机营养液：向液体混和液中加入碱化剂生成金属沉淀物；通过压滤机压滤进行固液分离，分离液为有机营养液；将分离液和微生物以100：3的比例混料后进入发酵罐，在30℃下先经过24h好氧培养，再进行36h厌氧培养，得到微生物有机营养液。

s1中搅拌转速为200rpm，加热温度均为80℃，微波辐照的微波频率为3000mhz，辐照时间为70min。

s2中的酸溶液为醋酸、乳酸、柠檬酸、草酸和盐酸的混合物。

s3中污泥浆料通过冷却罐换热冷却，通过压滤机压滤。

s4中微波辐照的微波频率为3000mhz，辐照时间均为700min。

实施例4

本发明技术方案一种污泥的无害化处理及资源化利用方法，包括如下处理过程：

s1：将淤泥和水以10：125配比混合、搅拌和蒸汽预热，将秸秆破碎至0.8加入污泥液中得到污泥浆料；s2：向污泥浆料中加入浓度为5％的酸溶液并同时进行加热、搅拌和微波辐照处理；s3：将s2反应结束的污泥浆料依次进行换热冷却和压滤，得到液体混合物和固体混合物；s4：固体混合物制备吸附材料：向固体混合物中加入碳酸钙调节ph至6，同时进行微波辐照处理，得到多孔吸附材料；s5：液体混和物制备微生物有机营养液：向液体混和液中加入碱化剂生成金属沉淀物；通过压滤机压滤进行固液分离，分离液为有机营养液；将分离液和微生物以100：1的比例混料后进入发酵罐，在35℃下先经过24h好氧培养，再进行36h厌氧培养，得到微生物有机营养液。

s1中搅拌转速为220rpm，加热温度均为110℃，微波辐照的微波频率为1000mhz，辐照时间为30min。

s2中的酸溶液为柠檬酸、草酸和盐酸的混合物。

s3中污泥浆料通过冷却罐换热冷却，通过压滤机压滤。

s4中微波辐照的微波频率为1000mhz，辐照时间均为30min。

通过实施例1-实施例4制备的多孔吸附材料用于砖块烧制中，制得的有机营养液和微生物有机营养液主要用于园林作物种植中。

目前，污泥烧砖的添加比例一般低于10％,除因为烧制会产生臭味外最主要原因是添加比例较大时因污泥中有机物含量过高烧制时产生大量的气泡，造成砖的结构强度不高，容易粉碎。经过本系统处理后，有机物大分子水解为小分子，污泥中无机物被压滤出，即可大比例添加至建材烧结原料中，在不影响砖块质量的情况下添加比例可提高至30％-40％，提升污泥利用率，节约生产成本。

在获得高吸附能力吸附材料的同时还可以快速制备得到有机营养液和微生物有机营养液。因为微波和催化剂的作用下对污泥中的菌体及其他蛋白、炭基原料进行快速消解、使其转变为水溶性氨基酸、多肽、糖等小分子物质。由于有机液中均为小分子有机物能快速被微生物吸收利用，提升增殖速度，培养24h后，培养基表面便有大量毛絮状菌丝体长出，再厌氧36h后便得到微生物有机营养液。相较于传统的发酵方式，大大缩短发酵时间。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。