本发明涉及环境工程，特别是涉及一种城市污水处理厂污泥全量资源化的处理方法。
背景技术：
1、近年来，污泥作为城市污水处理厂主体工艺的副产物大量产生，已经成为仅次于城市生活垃圾的大宗城市有机固废。
2、当前的污泥处置方式主要包括土地利用、焚烧、填埋和建材利用等途径。然而，由于污泥有机物含量低、硫化物含量高，常规的厌氧消化难以使污泥经过处理后达到稳定化标准；污泥中常富集大量的重金属，还会对后续的处置带来一定的风险，且常规的稳定化方式往往处理成本较高、投资花费巨大，同时造成资源的浪费。
3、因此，如果能实现污泥无害化、减量化和资源化的全量处理，对于降低污水处理厂污泥的处理成本、推动污泥资源化利用具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种城市污水处理厂污泥全量资源化的处理方法，以降低污泥中的有机物含量、高效去除重金属、提高资源利用率，从而实现污泥的低成本处理和资源高效回收利用。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、本发明提供一种城市污水处理厂污泥全量资源化的处理方法，包括以下步骤：
4、(1)向城市污水处理厂的浓缩污泥中添加硫酸亚铁并进行臭氧氧化处理，得到臭氧处理后的污泥；
5、(2)向臭氧处理后的污泥中添加蛹壳粉浆料和聚二甲基二烯丙基氯化铵，使得污泥ph为6.1-6.8，得到调理后的污泥；
6、所述蛹壳粉浆料的制备方法包括以下步骤：将黑水虻虫蛹外壳研磨后，加入硫酸浸泡，得到蛹壳粉浆料；
7、(3)对所述调理后的污泥进行离心处理，将离心得到的固相部分经过干化处理，得到具有保水功能的有机土；将离心得到的液相部分利用石灰水调节ph调节到8-9之间，之后加入硫酸亚铁和双氧水，反应后离心分离，得到沉渣和上清液；
8、(4)将所述沉渣烘干后煅烧得到铁氧体；所述上清液作为碳源回流至污水处理厂。
9、进一步地，步骤(1)中，所述浓缩污泥的含固率为2％-3％，硫酸亚铁的添加量为200-300mg/l。
10、进一步地，步骤(1)中，所述臭氧氧化处理的臭氧浓度为5-30g/m3，处理时长为20-40分钟。
11、进一步地，步骤(2)中，所述硫酸的质量浓度为30％；所述黑水虻虫蛹外壳与所述硫酸的质量体积比为30％-60％；所述浸泡时间在60min以上，更优选为30-75min。
12、进一步地，步骤(2)中，以体积百分比含量计，所述蛹壳粉浆料在所述臭氧处理后的污泥中的添加量为0.5％-2％；以质量体积含量计，所述聚二甲基二烯丙基氯化铵的添加质量为所述臭氧处理后的污泥体积的0.1％-0.3％。
13、进一步地，步骤(3)中，按重量体积比，向调节ph值后的液相部分加入硫酸亚铁200-300mg/l；按体积比，向调节ph值后的液相部分加入0.5％-1.0％的双氧水。优选的，所述双氧水的质量体积浓度为30％。
14、进一步地，步骤(4)中所述煅烧的温度为850℃；步骤(4)中上清液的cod为2000-5000mg/l，碳氮比为12-20。
15、本发明采用臭氧氧化污泥细胞内容物、利用黑水虻虫蛹壳粉浆及聚二甲基二烯丙基氯化铵等作为调理材料及提高残渣保水性能的材料，使污泥中挥发性有机物达到40％以上的降解、污泥中重金属去除40％以上，脱水产物制备成土壤保水材料，污泥中分离出的重金属以铁氧体方式得到回收，液相中的有机碳作为污水处理厂碳源得到利用，实现了污泥的全量资源化利用。
16、本发明的技术原理如下：
17、(1)本发明向污泥中投加硫酸亚铁，之后进行臭氧处理，该处理为铁催化臭氧氧化处理，一方面，臭氧完全破坏污泥中细菌细胞膜，促使细菌中的多糖、蛋白质释放到液相中；另一方面，臭氧对污泥中包括胞外聚合物等有机物进行了降解，并促使与污泥结合的还原态重金属氧化并溶解到液相中，污泥细胞主要剩下细胞壁等骨架，使得污泥脱水后有机物去除率达到40％-53％。
18、(2)污泥中的重金属主要以硫化物形态存在，经臭氧氧化处理后，污泥颗粒中重金属去除率40％-80％，重金属以离子形态大量溶解到液相中。
19、(3)黑水虻外壳类似甲壳素，其酸浸产物具有混凝功能，而聚二甲基二烯丙基氯化铵可对污泥起到絮凝架桥作用，经过两者调理，以污泥细胞壁骨架为主的颗粒物经离心后，形成沉渣。并且，蛹壳粉经硫酸处理后，形成大量的羟基(-oh)和氨基(-nh2)等亲水性基团，不仅对污泥有调理作用，进入污泥沉渣中还提高了沉渣产品的保水效果。
20、(4)污泥细胞壁骨架作为沉渣，在分离的过程中，还以调理剂的方式混入了亲水性与保水性强的蛹壳粉及聚二甲基二烯丙基氯化铵，同时也提高了脱水沉渣的保水性能。
21、(5)污泥中的重金属以离子形态大量溶解到液相后，将液相ph调节到8-9，并加入硫酸亚铁和双氧水处理后，重金属与铁盐发生共沉淀，形成铁氧体类沉渣，铁氧体类沉渣经过煅烧后，即形成铁氧体产品；液相中碳氮比为12-20，远高于进水碳氮比为4左右的污水处理厂进水，由此，可对污水处理厂的脱氮除磷起到补充碳源的作用，降低了污水处理厂碳源购置的成本。
22、本发明更具体的处理步骤如下：
23、(1)将污水处理厂含固率2％-3％的浓缩污泥置入臭氧氧化处理罐中，按重量/污泥体积比，投加200-300mg/l的硫酸亚铁。
24、(2)启动臭氧发生器，对污泥进行臭氧氧化处理，具体参数：臭氧浓度为5-30g/m3，充气速率为0.1-0.5m3/h，处理时长为20-40分钟(处理时长以污泥离心处理后挥发性有机物去除率超过40％为准)。
25、(3)将黑水虻虫蛹提取后废弃的外壳用破碎机进行研磨处理，使其粒径达到1.0-10微米，此为蛹壳粉，按照蛹壳粉与硫酸(浓度为30％)的质量体积比为30％-60％将二者混合，处理30-75分钟，形成蛹壳粉浆料。
26、(4)在臭氧处理后的污泥中，按体积重量比，将蛹壳粉浆料以0.5％-2％的比例(v/v)加入污泥中，混合均匀后，再以0.1％-0.3％的比例(w/v)加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，此时，污泥ph为6.1-6.8，此为调理处理后的污泥。
27、(5)对调理处理后的污泥进行离心处理，再固液分离，形成固相和液相两个部分；固相部分经过干化处理，即可作为具有保水功能的有机沃土进行使用。
28、(6)液相部分加石灰水，将其ph调节到8-9之间，按重量体积比(w/v)加入硫酸亚铁200-300mg/l、按体积比加入0.5％-1.0％(v/v)的浓度为30％(w/v)的双氧水，反应1小时后，进行离心分离，形成沉渣和上清液二部分。沉渣部分经过烘干和850℃的温度下煅烧后，形成了铁氧体(主要成分为fe3o4和fecr2o4，铁质量分数在35.68-38.42％、氧质量分数为42.96-45.32％、铬质量分数为8.68-11.75％)，进入市场销售；上清液cod可高达2000-5000mg/l、碳氮比为12-20，由此可作为高含碳废水回流到污水处理厂中作为生化池脱氮除磷碳源使用，解决了污水处理厂脱氮除磷碳源不足的问题。
29、本发明公开了以下技术效果：
30、本发明可以对城市污水处理厂污泥的有机物和重金属进行高效的去除，并通过添加调理剂提高固相沉渣的保水性能，从而有利于其土地利用，液相产物中的重金属通过铁盐共沉淀的形式可制得铁氧体产品销入市场，从而减轻了污泥的处理成本，含有高有机质、高碳氮比的液相可以代替污水处理厂中用于脱氮除磷的碳源，从而减少了污水处理厂碳源的外购。
1.一种城市污水处理厂污泥全量资源化的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述浓缩污泥的含固率为2％-3％，硫酸亚铁的添加量为200-300mg/l。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述臭氧氧化处理的臭氧浓度为5-30g/m3，处理时长为20-40分钟。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硫酸的质量浓度为30％；所述黑水虻虫蛹外壳与所述硫酸的质量体积比为30％-60％；所述浸泡时间为30-75min。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，以体积百分含量计，所述蛹壳粉浆料在所述臭氧处理后的污泥中的添加量为0.5％-2％；以质量体积含量计，所述聚二甲基二烯丙基氯化铵的添加质量为所述臭氧处理后的污泥体积的0.1％-0.3％。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中，按重量体积比，向调节ph值后的液相部分加入硫酸亚铁200-300mg/l；按体积比，向调节ph值后的液相部分加入0.5％-1.0％的双氧水。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述双氧水的质量体积浓度为30％。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(4)中所述煅烧的温度为850℃；步骤(4)中上清液的cod为2000-5000mg/l，碳氮比为12-20。
