[发明专利]一种石油化工有机废水生物处理剩余污泥资源化利用方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种以石油化工有机废水生物处理过程中产生的剩余污泥（简记：石化剩余污泥）及河道底泥、粉煤灰、民用建筑废玻璃等大宗量固体废弃物为原料制备水处理滤料的制备方法。

背景技术

石油化工有机废水作为一种典型的有机化工类工业废水，在使用活性污泥法（或生物膜法）净化处理时，剩余污泥中除含有生物残体外，还包括微生物降解过程中产生的中间产物、吸附在活性污泥表面的胶状体和溶解性有机物、部分无机物及少量重金属元素（Cr、Ni、Zn、Co、Pb等）。这些污泥含水率通常大于99.5%。为减少污泥体积，脱水过程中一般通过添加调理剂（生石灰），使得脱水后的污泥含水率小于40%。我国对这类石油化工污泥广泛采用焚烧或填埋处置，但存在操作成本高、二次污染等问题，特别是焚烧过程中的二噁英污染。而国外采用的溶剂萃取、固液分离等技术，由于投资、操作成本及技术等原因，在国内也很难得到应用和推广。同时，这些含有生石灰的生物污泥，由于大量Ca的存在，使得其也不能像市政污泥那样直接用作制砖、水泥及工业陶粒原料。因而，寻求一种资源化石化剩余污泥处置方法意义重大。

滤料作为生物膜法微生物载体，其性能的好坏直接影响着水处理效果。传统陶粒滤料主要使用粘土、页岩等不可再生资源为原料，限制了陶粒滤料的产量。近年来，分别以粉煤灰、煤矸石、市政污泥、各类工业污泥（如电镀污泥、造纸污泥、电解污泥等）、河浜底泥等大宗量固体废弃物为原料的陶粒滤料制备逐渐成为研究热点。本发明人（张文艺）利用河浜底泥为原料（专利授权公告号：CN101711931B）成功烧制出比表面积大、孔隙率高、性价比高的水处理专用滤料。南京工业大学分别利用化工企业经过机械压滤脱水后的污泥、化工污泥焚烧灰渣（专利授权公告号：CN102285786B；CN102285787B）烧制出污泥陶粒，陶粒的重金属浸出浓度远低于《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》中规定的浸出液最高允许浓度。

发明内容

本发明的目的是提供一种石化剩余污泥资源化利用方法，即以石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、民用建筑废玻璃、粘土按一定比例混合作为原料制备球形、轻质水处理滤料的方法。由此方法制造的滤料专门用于污水处理。

本发明采用的污泥取自中石化集团某石化污水处理厂，为石油化工有机废水生物处理过程中产生的污泥（含水率99.5%以上）通过添加调理剂（生石灰）脱水后的污泥饼（含水率小于40%）。该污泥有机物含量高、热值大，CaO含量较高（干燥后的污泥CaO质量分数为30-40%），含有一定量的Si、Al、Fe矿物成分和少量的Mg、K、Na等无机成分。

本发明的水处理滤料的原料各组分的质量配比为：石化剩余污泥10-20%；粉煤灰20-30%；河道底泥30-50%，废玻璃粉10%；粘土0-25%；另加原料总重量25-30%的水，依次经过造粒、干燥与高温烧结形成本发明的水处理滤料。

本发明滤料制造方法包含以下步骤：

（1）原料干化

将石化剩余污泥、河道底泥、粘土分别在105℃条件下烘干，随后置于行星式球磨机中粉碎，过100目筛分后，收集备用。粉煤灰经105℃条件下烘干，过100目筛后备用。将民用建筑废玻璃，经机械破碎至5mm以下后，置于行星式球磨机中粉碎，过100目筛分后，收集备用。

（2）原料混合、造粒及干燥

将石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、废玻璃粉等原料按照一定比例混合均匀，加入原料重量25-30%的水进行造粒得到污泥生料颗粒，该生料颗粒粒径控制在4-7mm；并将其置于烘箱中于105℃条件下烘干。

（3）滤料煅烧

将烘干后的污泥生料颗粒置于管式烧结炉中，以4℃/min的升温速率升温至300-450℃，在此温度下恒温20min，使污泥中有机质充分燃烧，形成内外相通的孔隙。再以2-4℃/min的升温速率将温度升至1130-1150℃，在此温度下恒温20min，使生料颗粒开始软化并形成液相，同时产生少量的气体，进一步促进内部孔隙的形成。

（4）最后，关闭管式烧结炉，自然冷却至室温，即得到污泥水处理滤料成品。

按上述方法制备的水处理滤料各项理化指标均达到国家《CJ-T299-2008水处理用人工陶粒滤料》标准规定要求。其中：堆密度710-790kg/m³，空隙率46-52%，1h吸水率12%-26%，盐酸可溶率＜2%，比表面积2.0-2.7m²/g。

本发明的有益效果：