污泥的分类和特性

污泥的分类和特性

　在城市污水和工业废水处理过程中，不可避免地产生一定量的污泥，可以用泵输送，但是很难通过沉降进行固液分离。污泥一般含有有机物、病菌等，若不加处理随意堆放，将对周围环境造成污染。

　1污泥的分类

　⑴按污水的来源特征，可分为生活污水污泥和工业废水污泥。

　⑵按污水的成分和特征，可分为有机污泥、无机污泥、亲水性污泥和疏水性污泥。

　⑶按污泥处理的不同阶段，可分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥和干化污泥。

　⑷按污泥的来源，可分为栅渣、沉砂池沉渣、浮渣、初次沉淀污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥和化学污泥。

　初次沉淀污泥：来自初次沉淀池，其性质随废水的成分而不同。有机物含量为55%～70%之间。

　腐殖污泥：来自生物膜法后的二次沉淀池的污泥。

　剩余活性污泥：来自活性污泥法后的二次沉淀池的污泥。

　消化污泥：指生污泥(包括初次沉淀污泥、腐殖污泥和剩余活性污泥)经厌氧消化处理后产生的污泥。

　化学污泥：用混凝和化学沉淀等化学方法处理废水所产生的污泥。特点是易于脱水。

　2污泥的特性

　⑴含水率与含固率

　含水率是污泥中水含量的百分数，含固率是污泥中固体或干泥含量的百分数。在含水率高、污泥呈流态时，污泥的体积与含固量基本上呈反比关系式中：V1、V2分别是含水率为Pw1(含固率为Ps1)、Pw2(含固率为Ps2)时的湿污泥的体积。

　例：污泥的原始含水率为995%，求将含水率降低为985%和95%时污泥体积降低的'百分比。

　解：设V1为含水率为995%时的污泥体积，、分别V2、V3分别含水率为985%和95%时的体积，将各值代入上式，得

　从上例可以看出，当污泥的含水率自995%降低至985%时，污泥的体积减缩成原污泥的三分之一左右，再降低至95%

　(含固率为5%)时，污泥的体积减缩成原污泥的十分之一左右。

　⑵挥发性固体

　挥发性固体，是指污泥中在600℃时的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，能反映污泥的稳定化程度。

　⑶污泥中的有毒有害物质

　城市污水处理厂的污泥中含有相当数量的氮、磷和钾，有一定肥效，可用于改善土壤。但其中也含有病菌、病毒和寄生虫卵等，在施用前应采取必要的处理措施。污泥中的重金属是主要的有害物质，重金属含量超过规定的污泥不能用作农肥。

　⑷污泥的脱水性能

　用过滤法分离污泥的水份时，常用指数比抗阻值或毛细吸水时间来评价污泥脱水性能。

　⑸污泥比重

　是指污泥的重量与同体积水重量的比值。污泥的比重主要取决于含水率和固体的比重。生活污泥及类似的工业污泥的比重一般大于1。

　3污泥的产量

　废水处理中产生的污泥量因废水水质和处理工艺而异。

　4污泥的处理

　污泥含水率高，常含有高浓度有机物，不稳定，易在微生物作用下发臭，并常常含有有害物质，必须进行相应处理。污泥处理与处置的原则有四方面：一是稳定化，通过稳定化处理消除恶臭，二是无害化，通过无害化处理，杀灭生物固体中的虫卵及致病微生物，三是减量化，通过减量化处理，使之易于运输处置，四是利用，实现污泥的资源化。

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大多数氟化钙污泥最终采用集中堆放的方式贮存或固化处理，仅有少量的氟化钙污泥综合利用回收制备氟化钙。而氟化钙由于具有腐蚀性风险和浸出风险高的特点，填埋处置和固化处理都不是理想的处置方式，因此，寻求合理可行的氟化钙污泥综合利用回收的技术方法势在必行。

综合利用回收的方法是将氟化钙污泥作为添加剂使用，以代替部分原料或改善产物性能。如将氟化钙污泥添加至原料中可提高陶瓷烧结后矿物相结构的稳定性；将氟化钙污泥代替部分原料可提供水泥生产所需的部分钙源；氟化钙污泥可被用来替代混凝土生产中所需的河砂；将氟化钙污泥作为添加剂用于固体废弃物焚烧飞灰的固化稳定；氟化钙污泥在钢铁行业中可用作冶金助熔剂。上述处理处置工艺虽然可以减少一定量氟化钙污泥，但是依然存在消耗量小，处理复杂，会造成一定氟资源浪费和环境污染等问题。

萤石作为一种重要的非金属矿物，主要成分为caf2，其中高品位(97％～98％)称为制酸级，主要用于制氢氟酸和炼铝，目前世界上萤石产量一半用作制氢氟酸及其衍生物，我国化学工业对制酸级萤石的需求巨大且增长明显。此外，在熔制玻璃时加入少量萤石，可起到助熔作用，萤石可降低玻璃液的粘度，有利于玻璃的均化及澄清,提高玻璃质量。在熔制玻璃时加入萤石也是有效的节能措施，但玻璃助熔剂用的萤石质量要求:caf2>80％，因此，从氟化钙污泥中制备高纯度氟化钙替代萤石矿具有广阔的市场前景。

萤石或氟化钙污泥的纯化方法一般为浮选富集法，是指caf2与水形成的悬浮液中加入油酸捕获剂，选择酸性水玻璃作为诱导剂避免钙、镁、铁离子的影响，利用物料表面性质差异，达到气浮分离的目的，但是该方法浮选剂的消耗量大，经济效益较差；同时会产生大量含有金属离子及二氧化硅的杂泥和污水，给环境带来二次污染。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种由氟化钙污泥制备高纯氟化钙的方法。本发明可以对氟化钙污泥进行有效处置，制备出高纯度氟化钙，解决氟资源紧张的问题，具有良好的经济与环境效益以及广阔的市场应用前景。

本发明由氟化钙污泥制备高纯氟化钙的方法，是将氟化钙污泥放入烘箱干燥后，经球磨机球磨并过200目筛，得到筛下物a；取一定量的a，加入一定量的酸溶液搅拌反应，得到固液混合物b，过滤得到滤渣c和滤液d，将上述滤液d进行离心分离，得到沉淀物e；取一定量的沉淀物e，加入氢氧化钠溶液，过滤得到氟化钙和滤液f，将氟化钙烘干粉碎即得到粉末状高纯氟化钙。具体包括如下步骤：

步骤1：污泥烘干：将氟化钙污泥放入烘箱干燥后，使用球磨机球磨并过200目筛，得到筛下物a；

步骤2：污泥酸化：将上述筛下物a与水混合，搅拌均匀，加入盐酸将碱性沉淀溶解，得到固液混合物b；

步骤3：过滤：将上述固液混合物b用不同粒径的滤布过滤筛分得到滤渣c(含不溶性杂质杂质)和滤液d(主要含微细粒径的氟化钙和可溶性杂质)；

步骤4：离心：将上述滤液d进行离心洗涤，得到沉淀物e；

步骤5：碱浸除硅：在上述沉淀物e中加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，将污泥中的二氧化硅转化为硅酸钠，过滤，得到氟化钙和滤液f；

步骤6：烘干粉碎：将获得的氟化钙放于烘箱中烘干，用球磨机粉碎后即可得到粉末状高纯氟化钙。

步骤2中，所述筛下物a与水的质量比为1:1～1:10；所述盐酸中酸当量与氟化钙污泥中钙含量的摩尔比为1:1～3:1。

步骤2中，酸化反应体系中氢离子摩尔浓度为10～30mol/l，酸化反应时间90min，酸化反应温度为室温。

步骤3中，过滤筛分时所使用的滤布目数为200～1000目。

步骤4中，离心转速为1000～5000r/min，离心时间为15min，洗涤次数为3次。

步骤5中，所述氢氧化钠溶液的质量分数为15％～40％，氢氧化钠溶液与沉淀物e的质量比为2～5:1，反应时间为30～120min，反应温度为70～95℃。

本发明有益的技术效果在于：

与现有技术相比，本发明以工业固体废弃物氟化钙污泥为原料，通过分步除杂操作去除污泥中杂质，得到高品位高纯度的氟化钙；本发明工艺简单，易于实现连续化批量生产；不同成分含量的污泥可通过调节试剂添加量来进行合理处理；既可对氟化钙污泥进行有效处置，又可制备出高纯氟化钙，解决氟资源紧张的问题，具有良好的经济与环境效益。本发明得到的氟化钙样品中氟化钙含量达到98％以上，属于高品位制酸级人造萤石，可用以生产氢氟酸及其衍生品，市场应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明所采用的工艺流程示意图。

图2、图3为氟化钙污泥和样品高纯氟化钙的xrd图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。

本实施案例中以光伏行业产生的氟化钙污泥为原料，原泥中氟化钙纯度为60％，按照本发明实验方法进行处理，具体步骤见实施例。

实施例1：

1、污泥烘干：将氟化钙污泥放入烘箱彻底干燥后，经球磨机球磨并以200目筛过筛，得到筛下物a；

2、污泥酸化：称取10g上述筛下物a与60ml20mol/l盐酸溶液混合，并将其搅拌反应，得到固液混合物b；

3、过滤：将固液混合物b用不同的滤布过滤筛分得到滤渣c和滤液d；

4、离心：滤液d进行离心洗涤，离心转速为5000r/min，离心时间为15min，去离子水洗涤次数为3次，得到沉淀e；

5、碱浸除硅：称取87375g固体氢氧化钠加入去离子水溶解，制成50ml质量分数为15％的氢氧化钠溶液；称取10g上述沉淀e中加入3004ml配制的氢氧化钠溶液，以300r/min的速率搅拌30min后过滤，得到氟化钙和滤液f；

6、烘干粉碎：将经碱浸处理后的氟化钙烘干，经球磨机粉碎，即得粉末状高纯氟化钙，经检测其纯度达到9650％。

实施例2：

1、污泥烘干：将氟化钙污泥放入烘箱彻底干燥后，经球磨机球磨并以200目筛过筛，得到筛下物a；

2、污泥酸化：称取10g上述筛下物a与5333ml15mol/l盐酸溶液混合，并将其搅拌反应，得到固液混合物b；

3、过滤：将固液混合物b用不同目数的滤布过滤筛分得到滤渣c和滤液d；

4、离心：滤液d进行离心洗涤，离心转速为5000r/min，离心时间为15min，去离子水洗涤次数为3次，得到沉淀e；

5、碱浸除硅：称取12191g固体氢氧化钠加入去离子水溶解，制成50ml质量分数为20％的氢氧化钠溶液；称取10g上述沉淀e中加入2871ml配制的氢氧化钠溶液，以300r/min的速率搅拌60min后过滤，得到氟化钙和滤液f；

6、烘干粉碎：将经碱浸处理后的氟化钙放于烘箱中烘干，经球磨机粉碎即得到粉末状高纯氟化钙，经检测其纯度达到9828％。

实施例3：

1、污泥烘干：将氟化钙污泥放入烘箱彻底干燥后，使用球磨机球磨并用200目筛过筛，得到筛下物a；

2、污泥酸化：称取100g上述筛下物a与600ml20mol/l盐酸溶液混合，并将其搅拌均匀，将碱性沉淀溶解，得到固液混合物b；

3、过滤：将固液混合物b用不同的滤布过滤筛分得到滤渣c和滤液d；

4、离心：将上述滤液d进行离心洗涤，离心转速为5000r/min，离心时间为15min，去离子水洗涤次数为3次，得到沉淀e；

5、碱浸除硅：称取75g固体氢氧化钠加入去离子水溶解，制成50ml质量分数为15％的氢氧化钠溶液；称取10g上述沉淀e中加入3004ml配制的氢氧化钠溶液，以300r/min的速率搅拌90min后过滤，得到氟化钙和滤液f；

6、烘干粉碎：将经过碱浸处理后的氟化钙放于烘箱中烘干，用球磨机粉碎后即可得到粉末状高纯氟化钙，经检测其纯度达到9711％。

污泥要用于做肥料必须满足一定要求，工业污泥的有害成分会更复杂，可参照《GBT23486-2009 城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》标准及《CJ/T309-2009城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》等标准的规定。

生活污水

生活污水主要来自家庭、机关、商业和城市公用设施其中主要是粪便和洗涤污水,集中排入城市下水道管网系统,输送至污水处理厂进行处理后排放其水量水质明显具有昼夜

周期性和季节周期变化的特点

工业废水

工业废水在城市污水中的比重,因城市工业生产规模和水平而不同,可从百分之几到百分之几十其中往往含有腐蚀性、有毒、有害、难以生物降解的污染物因此,工业废水必须进行处理,达到一定标准后方能排入生活污水系统

生活污水和工业废水的水量以及两者的比例决定着城市污水处理的方法、技术和处理程度