專利名稱：一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài)肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水廠污泥處理處置技術(shù)，屬于固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)城市污水處理率的提高，污泥產(chǎn)量逐漸增多，伴生而來(lái)的污泥無(wú)害化問(wèn) 題日益嚴(yán)重，許多污泥未經(jīng)處理或者經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單減量處理后隨意堆放，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到衛(wèi)生填埋 標(biāo)準(zhǔn)；這樣就嚴(yán)重得削弱了污水處理得凈化作用，給環(huán)境造成了嚴(yán)重得二次污染。因?yàn)槲鬯?中很多污染物會(huì)進(jìn)入污泥，如果一個(gè)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的處理處置不當(dāng)，不僅不能充分 發(fā)揮消除污染、保護(hù)環(huán)境的作用，反而會(huì)大大弱化污水凈化的功能，污泥不處理就等于污水 廠一半的功能被浪費(fèi)了。因污泥引發(fā)的二次污染及生態(tài)環(huán)境矛盾頻頻暴發(fā)，建立和完善城 鎮(zhèn)污泥處理政策規(guī)章體系及配套機(jī)制，加快推進(jìn)城鎮(zhèn)污水、污泥同步治理刻不容緩。污泥的 主要處理處置方法有填埋、堆肥、焚燒等，但成本往往很高，主要原因是污泥內(nèi)的水分含量 通常較高，污泥的這種高含水率使得通過(guò)機(jī)械的方式大幅降低水分變得非常艱難，目前比 較好的方法就是采用熱處理。然而，盡管這種方法效果不錯(cuò)，但是往往非常耗能，在當(dāng)前能 源價(jià)格大幅上漲的情況，費(fèi)用已成了污泥處理企業(yè)不得不面對(duì)的一個(gè)大問(wèn)題，在當(dāng)前情況 下，許多企業(yè)都不堪重負(fù)。腐殖酸是污泥顆粒結(jié)構(gòu)的重要組成部分。腐殖酸目前主要從泥炭、褐煤、風(fēng)化煤等 中提取。相對(duì)于商品腐殖酸，污泥腐殖酸含有的有機(jī)物種類更多，脂肪類物質(zhì)和氮化合物含 量更高，氧化度更低，但兩者對(duì)植物的生長(zhǎng)促進(jìn)作用沒(méi)有明顯差異。污泥好氧堆肥具有操作 較簡(jiǎn)單，處理成本較低，便于土地利用等特點(diǎn)；但是，堆肥二次發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品肥效低，長(zhǎng) 期施用引起土壤重金屬污染，因此要提升污泥肥料品質(zhì)。污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)，從污泥 中提取腐殖酸，用于生產(chǎn)液態(tài)肥，不僅可以節(jié)約煤炭等不可再生資源，而且可以提高污泥肥 料品質(zhì)，擴(kuò)大污泥資源化產(chǎn)品市場(chǎng)。污泥中含有大量的氮、磷、鉀及多種微量元素等，都有利 于植物的生長(zhǎng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的污泥處理方式的不足，提供一種部分改變污泥內(nèi)部結(jié) 構(gòu)，有利于污泥脫水干化，從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài)肥的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下工藝(1)在污泥(含水率為75 85% (wt/wt)，有機(jī)質(zhì)含量大于50% (wt/wt))中加入 硝酸，攪拌3小時(shí)后離心，收集提取液El，所述硝酸的濃度0. 4 0. 6mol/L,加入量為0. 1 0. 3L/kg污泥，優(yōu)選為硝酸的濃度為0. 5mol/L，加入量為0. 2L/kg污泥；(2)將步驟(1)剩余沉淀物中加入氫氧化鈉，攪拌提取6小時(shí)后離心，收集提取液 記為E2，所述氫氧化鈉的濃度0. 1 0. 3mol/L,加入量0. 8 1. 2L/kg污泥，優(yōu)選為所述氫 氧化鈉的濃度0. lmol/L，加入量lL/kg污泥；(3)將步驟(2)剩余沉淀物中加入氫氧化鈉，攪拌提取6小時(shí)后進(jìn)行高壓機(jī)械脫
3水，收集提取液記為E3，所述氫氧化鈉的濃度0. 1 0. 3mol/L，加入量0.8 1.2L/kg污泥， 優(yōu)選為所述氫氧化鈉的濃度0. lmol/L，加入量lL/kg污泥；(4)將步驟(1)所得El和步驟(2)所得E2混合，混合液經(jīng)濃縮即為腐殖酸液態(tài) 肥。本發(fā)明所述離心機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)選為4000轉(zhuǎn)/分鐘；所述高壓機(jī)械脫水的壓力優(yōu)選為 2MPa。本發(fā)明提取液E3可以回用作為下一批污泥的氫氧化鈉提取劑。該方法不僅完成了 污泥進(jìn)一步的脫水干化過(guò)程，將污泥含水率從80%左右降到40%以下，而且可有效的提取 污泥中的腐殖酸、微量元素等植物所需要的營(yíng)養(yǎng)成分。本發(fā)明的主要原理為通過(guò)在污泥中添加硝酸，氧化污泥中部分物質(zhì)，氫氧化鈉用 于提取污泥中的腐殖類物質(zhì)。同時(shí)硝酸和氫氧化鈉能夠改變污泥的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部水和間隙水 容易釋放，從而有利于污泥進(jìn)一步脫水干化。本發(fā)明取得的有益效果是(1)該方法可有效的提取污泥中的腐殖酸、微量元素等植物所需要的營(yíng)養(yǎng)成分 (直接提取物中腐殖酸含量大于2%、微量元素的含量大于1. 5% )。腐殖酸是高分子復(fù)合 有機(jī)膠體，在其各單元結(jié)構(gòu)上帶有一個(gè)或多個(gè)活性基團(tuán)，其主要的活性基團(tuán)是羧基、酚羥基 和醌基。它們被植物吸收后，可促進(jìn)植物體內(nèi)多酚氧化酶的活性，從而促進(jìn)作物的新陳代謝 和醣類及干物質(zhì)的積累。對(duì)谷物和薯類作物噴灑腐殖酸鈉后，能顯著降低空殼率，提高作物 的產(chǎn)量。腐殖酸活性基團(tuán)還有改善土壤物理性質(zhì)的作用。(2)能夠明顯降低污泥的含水率，將污泥的含水率從80%左右降到40%以下，減 量化效果顯著，且與其它脫水干化技術(shù)相比，成本較低。(3)所提取的腐殖酸液態(tài)肥含有植物所必需的微量元素，病原菌被滅活，施用后能 提高作物的抗逆性、促進(jìn)作物植株生長(zhǎng)旺盛，同時(shí)具有改良土壤、培肥地力、肥效長(zhǎng)短結(jié)合、 速緩效結(jié)合、施用方便省時(shí)省力(可結(jié)合農(nóng)藥噴灑施肥、可結(jié)合灌溉施肥、可葉面噴施根部 沖施、可作基肥亦可作追肥)之明顯特效。
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1某污水處理廠污泥主要指標(biāo)如表1所示。表1某污水處理廠污泥主要指標(biāo) 將污泥放置于攪拌罐中，向其中加入0. 5mol/L的硝酸(加入量為0. 2L/kg污泥)， 以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌3小時(shí)后以4000轉(zhuǎn)/每分鐘的速度離心，收集提取液El。沉 淀加入0. lmol/L氫氧化鈉(加入量為lL/kg污泥)，以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌提取6小時(shí)后以4000轉(zhuǎn)/每分鐘的速度離心，收集提取液記為E2，沉淀再加入0. lmol/L氫氧化鈉 (加入量為lL/kg污泥)調(diào)節(jié)，以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌提取6小時(shí)后進(jìn)行高壓機(jī)械脫 水，收集提取液記為E3，脫水泥餅含水率為38%。將El與E2混合，測(cè)得混合液腐殖酸含量 2. 1%，微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B)含量1. 7%，將此混合液濃縮即可制得有機(jī)腐殖酸 葉面肥。實(shí)施例2某造紙廠污泥主要指標(biāo)如表2所示。表2某造紙廠污泥主要指標(biāo) 將污泥放置于攪拌罐中，向其中加入0. 55mol/L的硝酸(加入量為0. 3L/kg污 泥)，以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌3小時(shí)后以4000轉(zhuǎn)/每分鐘的速度離心，收集提取液El。 沉淀加入0. lmol/L氫氧化鈉(加入量為1. lL/kg污泥)，以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌提取 6小時(shí)后以4000轉(zhuǎn)/每分鐘的速度離心，收集提取液記為E2，沉淀再加入0. lmol/L氫氧化 鈉(加入量為lL/kg污泥)調(diào)節(jié)，以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌提取6小時(shí)后進(jìn)行高壓機(jī)械 脫水，收集提取液記為E3，脫水泥餅含水率為35%。將El與E2混合，測(cè)得混合液腐殖酸含 量2.9%，微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B)含量1. 9%，將此混合液濃縮即可制得有機(jī)腐殖 酸葉面肥。實(shí)施例3某污水處理廠污泥主要指標(biāo)如表3所示。表3某污水處理廠污泥主要指標(biāo) 將污泥放置于攪拌罐中，向其中加入0. 6mol/L的硝酸(加入量為0. 15L/kg污 泥)，以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌3小時(shí)后以4000轉(zhuǎn)/每分鐘的速度離心，收集提取液El。 沉淀加入0. 15mol/L氫氧化鈉(加入量為0. 8L/kg污泥)，以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌提取 6小時(shí)后以4000轉(zhuǎn)/每分鐘的速度離心，收集提取液記為E2，沉淀再加入0. 15mol/L氫氧 化鈉(加入量為0. 8L/kg污泥)調(diào)節(jié)，以5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌提取6小時(shí)后進(jìn)行高壓 機(jī)械脫水，收集提取液記為E3，脫水泥餅含水率為37%。將El與E2混合，測(cè)得混合液腐殖 酸含量2.0%，微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B)含量1. 5%，將此混合液濃縮即可制得有機(jī) 腐殖酸葉面肥。
權(quán)利要求
一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài)肥的方法，其特征是，包括以下步驟(1)在污泥中加入硝酸，攪拌3小時(shí)后離心，收集提取液E1；所述污泥的含水率重量百分含量為75～85％，有機(jī)質(zhì)重量百分含量大于50％；(2)將步驟(1)剩余沉淀物中加入氫氧化鈉，攪拌提取6小時(shí)后離心，收集提取液記為E2；(3)將步驟(2)剩余沉淀物中加入氫氧化鈉，攪拌提取6小時(shí)后進(jìn)行高壓機(jī)械脫水，收集提取液記為E3；(4)將步驟(1)所得E1和步驟(2)所得E2混合，混合液經(jīng)濃縮即為腐殖酸液態(tài)肥。
2.如權(quán)利要求1所述的一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài)肥的方法，其特 征是，所述步驟(1)硝酸的濃度0. 4 0. 6mol/L，加入量為0. 1 0. 3L/kg污泥，所述步驟 (2)和(3)氫氧化鈉的濃度0. 1 0. 3mol/L，加入量為0. 8 1. 2L/kg污泥。
3.如權(quán)利要求2所述的一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài)肥的方法，其特 征是，所述步驟(1)硝酸的濃度為0. 5mol/L，加入量為0. 2L/kg污泥。
4.如權(quán)利要求2所述的一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài)肥的方法，其特 征是，所述步驟(2)氫氧化鈉的濃度0. lmol/L，加入量為lL/kg污泥。
5.如權(quán)利要求2-4中任意一項(xiàng)所述的一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài) 肥的方法，其特征是，所述步驟(3)氫氧化鈉的濃度0. lmol/L，加入量為lL/kg污泥。
6.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài) 肥的方法，其特征是，所述步驟(1)、(2)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/分鐘。
7.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài) 肥的方法，其特征是，所述步驟(3)高壓機(jī)械脫水的壓力為2Mpa。
8.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài) 肥的方法，其特征是，所述提取液E3回用作為下一批污泥的氫氧化鈉提取劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從污泥中提取富含微量元素的腐殖酸液態(tài)肥的方法。它包括以下步驟(1)在污泥中加入硝酸，攪拌3小時(shí)后離心，收集提取液E1；(2)將步驟(1)剩余沉淀物中加入氫氧化鈉，攪拌提取6小時(shí)后離心，收集提取液記為E2；(3)將步驟(2)剩余沉淀物中加入氫氧化鈉，攪拌提取6小時(shí)后進(jìn)行高壓機(jī)械脫水，收集提取液記為E3；(4)將步驟(1)所得E1和步驟(2)所得E2混合，混合液經(jīng)濃縮即為腐殖酸液態(tài)肥。該方法不僅完成了污泥進(jìn)一步的脫水干化過(guò)程，將污泥含水率從80％左右降到40％以下，而且可有效的提取污泥中的腐殖酸、微量元素等植物所需要的營(yíng)養(yǎng)成分。
文檔編號(hào)C05G3/00GK101905994SQ20101020551
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者劉豐, 劉秀玉, 朱英, 李靜, 王兆光 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院新材料研究所