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作品名称： 化工污泥基填料重金属稳定化研究
大类： 科技发明制作 A 类
小类： 能源化工
简介： 化工废水处理过程产生的剩余污泥含多种有机毒物和重金属，属于危险固废。现行
的化工污泥处置方式主要是焚烧，而由此产生的焚烧灰渣也属于危废，须送危险废物填埋场
安全填埋，企业难以承受高额的处置费用，大量的化工污泥被非法转移、倾倒，严重破坏了
生态环境。本作品以化工污泥焚烧灰渣为原料，添加自主研发的 S01 无机重金属稳定剂，
辅以水和粘结剂等辅料，制备出可以用于化工废水处理的新型填料，实现了变废为宝。
详细介绍： 1.研究背景 化工是我国的支柱产业，为我国的经济发展做出了重大贡献，约占
工业 GDP 总量的 25%。这些企业在为我国经济腾飞做出贡献的同时，由于其自身技术、经
济等方面的制约，也存在众多潜在的环境污染风险。我国拥有大小化工园区数百个，大小化
工企业 10 万余家。这些化工企业每天产生数万吨的化工剩余污泥，高额的处置费用对化工
企业的正常运行造成极大困扰。由于缺乏此类污泥针对性处理技术，使得上述污泥未能得到
妥善处理，从而引起严重的二次污染，已成为环境治理过程中需要面对的紧迫问题。 化
工污泥的特性及常规处置方式 化工污泥含水率高、体积大、成分复杂，且含多种有毒有害
有机物及重金属，按照最新颁布的《国家危险废物名录》，属于危险固体废弃物，必须对其
进行安全妥善的处理处置。 由于化工污泥的热值较高，宜用焚烧处理，因此现行的化工污
泥主要是在有资质的的危废焚烧单位焚烧处置。而污泥焚烧产生的灰渣仍是危险固废，须送
危险废物填埋场安全填埋。但由于填埋费用高，企业难以承受高额的填埋处置费用，许多污
泥焚烧灰渣没有得到合理的最终处置，更没有得到合理的综合利用，造成资源的浪费，业已
成为重要的环境风险源。 化工污泥资源化技术 近年来，化工污泥的资源化越来越受到
重视。目前，研究和应用较广的化工污泥资源化技术主要有以下四种。 污泥燃料化技
术 污泥燃料化技术有：1.利用污泥厌氧发酵产生的沼气供热供电，2.通过多效蒸发器脱水把
污泥直接合成燃料。由于化工污泥的碳水化合物、脂肪、蛋白质含量较低，而硫化物、酚含
量较高，故沼气产率较低，因此前者的应用较少。魏昆生等提出了脱水化工污泥与热电厂煤
粉锅炉燃煤掺混燃烧的污泥处理方法，研究发现，污泥掺混比例不大于 6%，对煤粉锅炉受
热面工作安全性不会产生不良影响，掺混比例不大于 2%时，排放的烟气能够满足环保要求。
污泥固化制砖技术 污泥固化处理是把水泥、石膏、水玻璃等凝结剂同污泥加以混合进
行固化，或是在污泥中加入硅酸钠、粘土之类的添加剂烧结固化，污泥中的有害物质被封闭
在固化体中不析出污染环境，达到稳定化、无害化的目的。固化体可以制砖，抗压强度能够
达到普通砖块的标准。徐炎华等以钛石膏为原料，掺合干燥化工污泥，制得轻质砖，成品砖
的浸出毒性测试表明，各指标浓度均远远低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》
(-2007)中规定的浓度值。 污泥堆肥技术 堆肥是在一定条件下通过微生物的
作用，使有机物不断被降解和稳定，并生产出一种适宜于土地利用的产品的过程。堆肥也是
常用的污泥资源化处置技术，但由于化工污泥的重金属、石油类含量高，易对堆肥或土壤中
的微生物产生毒害作用，因此堆肥在化工污泥的处理与处置中应用较少。天津石化公司污水
厂采用机械部环保与技术装备研究所的最近成果“污泥高效好氧发酵技术”，和它的配套专有
设备“污泥快速制备成套设备”转化为工程设计并实施，形成了污泥制肥工艺与生产能力。
污泥制填料(陶粒)技术 污泥制备填料(陶粒)最早是由 Nakouzi S.等提出的。目前污泥填
料(陶粒)的研究主要集中于城市污泥，而对工业污泥制备填料(陶粒)的相关报道较少。刘景
明等以综合化工污泥、膨润土和造孔剂为原料，制成粒径为 3～6mm 水处理用的生料球，
经烘干、预热、焙烧等工艺过程，进行了陶粒填料的合成研究。根据作为水处理填料的材料
应遵循的原则和对陶粒各性能分析的结果，确定了烧制污泥陶粒的最佳工艺参数：造孔剂掺
量 5%、污泥与膨润土比例 4℃6、预热时间 30min、预热温度 400℃、烧结温度 1140℃。
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重金属稳定化技术 污泥制备填料为化工污泥的资源化提供了新思路，但一般的污泥制填料
工艺脱水污泥的添加量仅为 30~40%，利废率不高。如果将化工污泥焚烧，以其灰渣为原料
制备填料，不仅能解决化工污泥基填料有毒有机物溶出的问题，还可提高工艺的利废率。化
工污泥在焚烧过程中，有机物燃烧去除，但其中的重金属仍残留在灰渣中，故重金属稳定化
是化工污泥焚烧灰渣制填料工艺的关键技术。常用的重金属稳定化技术是药剂稳定化技术。
药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性物质的
过程。重金属稳定化药剂可以采用无机和有机两大类。无机稳定剂有碱金属氧化物、磷酸/
磷酸盐、铁盐、粘土矿物、废料稳定剂等；有机稳定剂主要是一些螯合剂。 2.研究目的和
意义 本作品研究的目的在于：第一，解决传统污泥处理与处置方法会带来二次污染的问题；
第二，解决化工污泥传统处置方法，即焚烧-安全填埋，存在成本高的问题；第三，实现化
工污泥的资源化，将化工废水处理过程中产生的化工污泥的焚烧灰渣制成新型填料回用于化
工废水处理，实现综合利用、以废治废的目的。化工污泥焚烧灰渣中重金属的稳定化是其能
否实现无害化、资源化的技术关键。 常规的重金属稳定化方法是添加一些稳定化机理较为
单一的重金属稳定剂，这些稳定剂对重金属的稳定化效果欠佳，且对不同的重金属成分和形
态不具有普适性。本作品研究开发一种新型无机复合重金属稳定剂，将三种主导稳定化机理
不同的药剂复配，以期达到更佳的重金属稳定化效果。这三种物质分别为氧化钙、氧化镁和
沸石。氧化钙和氧化镁的加入可以提高系统的 pH，使得重金属离子在碱性条件下生成难溶
于水的氢氧化物或碳酸盐；沸石具有巨大的比表面积和较强的离子交换性能，易于通过交换
吸附与重金属离子有效结合；氧化镁还具有一定的胶凝性，它可以增强固化体的强度，将重
金属离子包埋在固化体中，以降低重金属离子的迁移能力。本作品通过单因素实验，探讨无
机复合重金属稳定剂的最佳配方，解决化工污泥焚烧灰渣制备填料工艺的技术难点，同时也
为其他危废的重金属稳定化提供参考。 本作品通过单因素实验，考察了化工污泥焚烧灰渣
添加量、无机重金属稳定剂添加量、烧结温度和烧结时间等因素对填料的主要性能指标(堆
积密度和吸水率)的影响，在保证填料的堆积密度和吸水率达到 GB/T -2010(轻集料及
其试验方法 第 1 部分：轻集料)标准要求的前提下(即堆积密度<1100kg/m3，吸水率<10%)，
以堆积密度尽可能小、吸水率尽可能大为优选，确定灰渣和稳定剂的最佳添加量、填料的最
佳烧结温度和烧结时间。最后通过填料微观结构的考察、重金属浸出实验和挂膜实验，检验
填料的质量。本作品提供了一种以化工污泥焚烧灰渣为原料制备可用于化工废水处理的轻质、
多孔、具生物友好性的填料的方法，为属于危废的化工污泥的治理找到了新的出路，同时为
填料生产找到了廉价可得、来源广泛的原料。 3.研究方法 稳定剂的配制 沸石、氧化钙
和氧化镁按一定质量比混合，充分搅拌，混合均匀，配制成无机重金属稳定剂。 填料的
制备 化工污泥焚烧灰渣和粘土研磨成粒度均匀的粉状颗粒，研磨后过 200 目筛。按一定配
比称取总质量为 100g 的污泥焚烧灰渣、粘土和无机重金属稳定剂(灰渣：30%、35%、40%、
45%、50%；稳定剂：2%、4%、6%、8%、10%)，将其置于干净容器内，加水充分搅拌，
搅拌均匀后造粒，制成生料球。生料球先于温度为 105℃的烘箱内干燥 1h；再移入马弗炉中，
升温至 400℃，升温速率为 20℃/min，保温时间为 30min；再以 20℃/min 的升温速率，逐渐
升温至焙烧温度(1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃)，保温一定时间(5min、10min、
15min、20min、25min)。烧结后的填料放置于通风橱内自然冷却至室温。 填料质量的检
验 毒性浸出实验 将质量比为 2℃1 的浓硫酸和浓硝酸混合液加入到 1L 试剂水中，调
节 pH 至 ±，配制成浸提剂。将灰渣或填料研磨成粒度均匀的粉状颗粒，称取 10g，
置于 250mL 具塞锥形瓶中，加入上述浸提剂 100mL。锥形瓶置于恒温振荡箱中，25℃下振
荡 24h。静置 1h 后，于预先安装好滤纸的过滤装置上过滤，收集全部滤出液，即为浸出液，
摇匀后供分析用。采用电感耦合等离子直读光谱仪测定浸出液的重金属浓度，以确定灰渣或
填料的重金属浸出浓度。 堆积密度的测定 取 30 粒填料称重得 m，置于 250mL 量筒
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中，观察最上层填料顶部对应的刻度，记为堆积体积 V。填料的堆积密度ρ=(m/V)*1000。其
中，ρ—填料的堆积密度，kg/m3；m—30 粒填料的重量，g；V—30 粒填料的堆积体积，
cm3。 吸水率的测定 取 20 粒填料称重得 m1，置于小烧杯内，加水浸没填料，1h 后
将水倒出，擦干填料表面残留的水分，再次称重得 m2。吸水率 Wc=(m2-m1)/m1*100%。
Wc—填料的吸水率，%；m1—填料的干重，g；m2—浸水填料重量，g。 填料的微观
结构分析 填料的微观结构观察采用日立 S-3400N II 型扫描电子显微镜(SEM)进行直观分析，
分别观察填料表面和剖面的结构形态。 填料生物挂膜实验 本实验用有机玻璃制作了
尺寸为Φ70mm*250mm 的反应器，采用向上流，气水同向运行。由于高度较小，未设承托
层，填料层厚度 170mm。试验用水为模拟废水，用葡萄糖、(NH4)2SO4、K2HPO4 等配制，
COD：260~310mg/L，NH3-N：20~30mg/L。 以取自江苏某污水处理厂好氧池的活性污泥为
菌种，以泥水比约 1:2(体积)的比例加入模拟废水，在 22℃~25℃间歇进水进气，使污泥逐渐
适应模拟废水，此过程持续 3 天。然后将此混合液用泵缓慢打入反应器内(反应器内温度控
制在 22℃~25℃)，浸没填料后闷曝，每隔 24h 停曝一次，静置 1h 后排除上清液，再补足废
水，继续闷曝。3 天后停止曝气，静置 8h，排掉反应器内污水，然后开始小流量、低气量进
水进气。可以发现部分填料表面及空隙间开始有生物膜附着，颜色逐渐变为黄褐色。之后加
大进水量与进气量，使反应器内溶解氧浓度(DO)保持在 3mg/L 左右，水力停留时间(HRT)
为 。待反应器运行稳定后，每隔 24h 测定出水 COD 和 NH3-N(COD 采用重铬酸钾滴定
法测得，NH3-N 采用蒸馏—滴定法测得)。 4.研究结果与讨论 化工污泥焚烧灰渣的毒性
浸出实验结果 化工污泥焚烧灰渣的毒性浸出实验结果见表 1(详见论文表 3-2)。 无机重
金属稳定剂最佳配方的确定 按污泥焚烧灰渣 30%、粘土 64%、无机重金属稳定剂 6%的质
量比将物料混合，在 1150 ℃的烧结温度下烧结 10 min 制备填料。通过重金属浸出实验测定
不同稳定剂配方下填料的重金属浸出浓度(前已述及稳定剂的成分)，以重金属浸出浓度尽可
能低为优选，确定无机重金属稳定剂的最佳配方。由于灰渣中除 Cr 以外的其他重金属含量
都较低，添加极少量任意配方的稳定剂，其浸出浓度即低于检测限，因此本节仅考察稳定剂
配方对重金属 Cr 的稳定化效果的影响。 氧化镁含量对稳定剂的重金属稳定化效果的
影响 图 1(详见论文图 3-2)是固定稳定剂沸石含量为 40%时，填料中重金属 Cr 浸出浓度随
稳定剂氧化镁含量的变化曲线。 由图 1(详见论文图 3-2)可知，当稳定剂的氧化镁含量为
5~15%时，Cr 的浸出浓度变化不大，且均低于 Cr 的稳定化效率接近于
100%。在稳定剂的氧化镁含量从 15%增加到 35%的过程中，Cr 的浸出浓度有所增加，即稳
定剂对 Cr 的稳定化效果下降；这可能是由于氧化镁和氧化钙遇水生成氢氧化物，提高了系
统的 pH，Cr 离子在碱性条件下生成难溶于水的氢氧化物或碳酸盐沉淀，从而导致 Cr 的迁
移能力减弱，而 Ca(OH)2 较 Mg(OH)2 更易电离出 OH-，随着氧化镁的增加，氧化钙相应减
少，体系碱性减小，Cr 生成氢氧化物或碳酸盐沉淀的可能性减小，故稳定化效果下降。当
稳定剂的氧化镁含量从 35%增加到 45%时，Cr 的浸出浓度又有所下降；这可能是由于起主
导作用的稳定化机理发生了改变，氧化镁具有一定的胶凝性，随着氧化镁含量的增加，稳定
剂对填料体系的固化效果增强，填料结成密实的团聚体，重金属 Cr 被包埋其中，因而迁移
性有所下降，浸出浓度有所减小。稳定剂中氧化镁含量为 15%时，Cr 的浸出浓度最小，稳
定剂的稳定化效果最佳。 添加一定量的氧化镁有助于增大填料的强度，但当氧化镁含量太
大时填料过于密实，孔隙率不佳。故结合浸出实验结果，选择稳定剂中氧化镁的最佳含量
为 15%。 沸石含量对稳定剂的重金属稳定化效果的影响 图 2(详见论文图 3-3)是固定
稳定剂氧化镁含量为 15%时，填料中重金属 Cr 浸出浓度随稳定剂沸石含量的变化曲线。
由图 2(详见论文图 3-3)可知，随着稳定剂沸石含量的增加，Cr 的浸出浓度逐渐增大，即稳
定剂对重金属稳定化效果有所下降。沸石分散度高，比表面积大，结构单元之间空隙较大，
层间域具有净负电荷结构性能，易于通过交换吸附与重金属离子有效结合，从而达到稳定重
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金属的目的。出现上述变化趋势的原因可能是：在该填料体系下，Cr 离子比起与沸石发生
吸附和离子交换，更易与 OH-结合生成沉淀而实现稳定化，后者在稳定化机理中占主导地位。
随着沸石含量的增加，氧化钙含量相应减少，填料体系碱性下降，Cr 离子与 OH-接触的机
会减少，生成氢氧化物的可能性减小，因而稳定剂对 Cr 的稳定化效果有所下降。 由于当稳
定剂的沸石含量为 40%时，Cr 的浸出浓度最小，稳定剂的稳定化效果最佳，故稳定剂中最
佳沸石含量优选 40%。 综上所述，无机重金属稳定剂的最佳配方为：氧化镁含量 15%，沸
石含量 40%，氧化钙含量 45%，本研究小组将该稳定剂标号为 S01。浸出实验结果表明，当
该配方的稳定剂添加量为 6%时，填料的 Cr 浸出浓度为
废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(-2007)中规定的浓度限值，而其他重金属未检出。
填料最佳制备条件的确定 堆积密度和吸水率是填料的主要性能指标。堆积密度越小，填
料越轻质；吸水率越大，填料的孔隙越发达，比表面积越大，但如果吸水率过大，填料在处
理废水过程中易膨胀破裂。本节主要考察化工污泥焚烧灰渣添加量、S01 无机重金属稳定剂
添加量、烧结温度和烧结时间等因素对填料的堆积密度和吸水率的影响，在保证填料的堆积
密度和吸水率达到 GB/T -2010(轻集料及其试验方法 第 1 部分：轻集料)标准要求的
前提下(即堆积密度<1100kg/m3，吸水率<10%)，以堆积密度尽可能小、吸水率尽可能大为
优选，确定填料的最佳制备条件。 无机重金属稳定剂添加量对填料性能的影响 图 3(详
见论文图 3-4)是化工污泥焚烧灰渣添加量为 30%，烧结温度为 1150℃，烧结时间为 10min
时，填料的堆积密度和吸水率随 S01 添加量的变化曲线。 由图 3(详见论文图 3-4)可知，随
着 S01 添加量的增加，填料的堆积密度有所增大，吸水率总体呈下降趋势。这很可能与稳
定剂中的氧化镁有关，随着稳定剂添加量的增加，填料中氧化镁含量相应增加，氧化镁的胶
凝作用使得填料更为密实，孔隙率减小，从而使得堆积密度增大，吸水率减小。当 S01 添
加量在 2~10%之间时，填料的堆积密度都达到了 GB/T -2010 的要求。但当 S01 添加
量大于 4%时，填料的吸水率皆远小于 10%，孔隙率不佳，对填料生物挂膜不利。 当 S01
添加量为 4%时，填料的堆积密度为 %，适于作废水处理用填料。
且为了保证稳定剂的重金属稳定化效果，其添加量不宜过小，故选择 4%作为填料制备工艺
中 S01 无机重金属稳定剂的最佳添加量。 烧结温度对填料性能的影响 图 4(详见论文
图 3-5)是化工污泥焚烧灰渣添加量为 30%，S01 添加量为 4%，烧结时间为 10min 时，填料
的堆积密度和吸水率随烧结温度的变化曲线。 由图 4(详见论文图 3-5)可知，随着烧结温度
的升高，填料的堆积密度变大，吸水率减小。烧结温度从 1150℃升高到 1200℃时，填料的
堆积密度陡然增大，吸水率陡然下降。这主要是因为填料在 1200℃的高温下熔融，冷却后瓷
化现象显著，填料密实，表面如瓷釉般光滑，故吸水率极低，堆积密度很大，不适于作废水
处理用填料。当烧结温度低于 1150℃时，填料的吸水率>10%，不能达到 GB/T -2010
中规定的吸水率<10%的要求。 为了保证填料既达到 GB/T -2010 的要求，又尽可能
轻质多孔，故选择 1150℃作为填料制备工艺的最佳烧结温度。 化工污泥焚烧灰渣添加
量对填料性能的影响 图 5(详见论文图 3-6)是 S01 添加量为 4%，烧结温度为 1150℃，烧结
时间为 10min 时，填料的堆积密度和吸水率随化工污泥焚烧灰渣添加量的变化曲线。 由图
5(详见论文图 3-6)可知，随着化工污泥焚烧灰渣添加量的增加，填料的堆积密度减小，吸水
率有所增大。当灰渣添加量在 30~50%之间时，填料的堆积密度始终达到 GB/T -2010
的要求。当灰渣添加量在 30~40%之间时，填料的吸水率在 9~10%，满足 GB/T -2010
的要求，且孔隙较为发达，适合用作废水处理填料。当灰渣添加量>40%时，填料吸水率略
大于标准限值，可通过增加稳定剂用量或升高烧结温度的方法降低填料的吸水率，以使填料
达到标准规定的性能指标，从而提高本工艺的利废率。 为了使灰渣这种危废的利用率尽可
能大，选择化工污泥焚烧灰渣的最佳添加量为 40%。 烧结时间对填料性能的影响 图
6(详见论文图 3-7)是化工污泥焚烧灰渣添加量为 40%，S01 添加量为 4%，烧结温度为 1150 ℃
5
时，填料的堆积密度和吸水率随烧结时间的变化曲线。 由图 6(详见论文图 3-7)可知，随着
烧结时间的加长，填料的堆积密度增大，吸水率有所减小。当烧结时间在 5~25 min 之间时，
填料的堆积密度始终达到 GB/T -2010 的要求。当烧结时间小于 10 min 时，填料的吸
水率>10%，不满足 GB/T -2010 的要求。当烧结时间在 10~25 min 之间时，填料的吸
水率在 8~10%之间，满足 GB/T -2010 的要求，且孔隙较为发达，适合用作废水处理
填料。 为了保证填料达到 GB/T -2010 的要求，且尽可能降低工艺能耗，选择 10 min
作为填料制备工艺的最佳烧结时间。 综上所述，填料的最佳制备条件为：S01 无机重金属
稳定剂添加量为 4%，烧结温度为 1150℃，化工污泥焚烧灰渣添加量为 40%，烧结时间为
10min。此时填料的堆积密度为 %，达到 GB/T -2010 的
要求。填料的重金属浸出实验结果详见表 2(详见论文表 3-3)。由表可知，在最佳制备条件下
制 备 出 的 填 料 的 重 金 属 浸 出 浓 度 远 远 低 于 《 危 险 废 物 鉴 别 标 准 浸 出 毒 性 鉴 别 》
(-2007)中规定的浓度限值。 填料的微观结构分析 图 7(详见论文图 3-8(a)和(b))
为最佳制备条件下制得填料的表面和剖面 SEM 照片。从照片中可以观察到填料表面粗糙多
孔，内部具有发达的孔隙。粗糙多孔的表面为填料提供了巨大的比表面积，有利于微生物生
长附着，使填料可用于生物挂膜。 填料生物挂膜实验 在曝气生物滤池中，填料是核心
组成部分，其对曝气生物滤池处理效果和运行控制极为重要。首先，填料作为微生物的载体，
为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境；其次，填料是反应器中生物膜与废水接触的场所，且
能对水流有强制性的紊动作用，使废水能够再分布；另外，填料作为去除悬浮物的介质，其
过滤性能又影响着曝气生物滤池对悬浮物的去除效果。 本实验在溶解氧浓度 3mg/L，水力
停留时间 ，反应器温度 22~25℃的条件下，对最佳制备条件下制得的填料(见图 8，详见
论文图 3-9)进行生物挂膜(其效果见图 9，详见论文图 3-10)，考察了填料层对模拟废水 COD
和 NH3-N 的去除效果。 由表 3(详见论文表 3-4)可知，本工艺制得的填料，应用于曝气生物
滤池中，对模拟废水 COD 和 NH3-N 的 14 天去除率分别可达 %和 %。因此，本工
艺制得的填料具有生物友好性，适宜微生物的生长、繁殖，作为生物膜载体是可行的。
S01 和填料制备工艺的适用性分析 关于上述 S01 无机重金属稳定剂和填料制备工艺是否对
所有化工污泥都可用，本节以另外两家化工企业的剩余污泥 A 和 B 为例，对其进行适用性
分析。污泥 A 采用 提供的最佳制备工艺成功制得了轻质多孔低毒的水处理填料，污泥 B
采用调整的制备工艺成功制得了性能较好的水处理填料。可见本作品发明的重金属稳定化方
法和填料制备工艺不完全适用于所有的化工污泥，但可以根据污泥的性质对 S01 配方和填
料制备工艺作适当的调整，以适应不同的化工污泥。 5.研究结论 (1)无机重金属稳定剂(S01)
的最佳配方为：氧化镁含量 15%，沸石含量 40%，氧化钙含量 45%。 (2)填料的最佳制备条
件为：S01 无机重金属稳定剂添加量为 4%，化工污泥焚烧灰渣添加量为 40%，烧结温度为
1150℃，烧结时间为 10 min。此时填料的堆积密度为 %，Cr 浸出
浓度为 (3)填料表面和剖面 SEM 图表明：最佳制备条件下
制得的填料表面粗糙多孔，内部具有发达的孔隙。 (4)本工艺制得的填料，应用于曝气生物
滤池中，对模拟废水 COD 和 NH3-N 的 14 天去除率分别可达 %和 %，作为生物膜
载体是可行的。 (5) 本作品发明的重金属稳定化方法和填料制备工艺不完全适用于所有的
化工污泥，但可以根据污泥的性质对 S01 配方和填料制备工艺作适当的调整，以适应不同
的化工污泥。 6.使用说明 沸石、氧化钙和氧化镁按一定质量比混合(沸石 40%，氧化钙
45%，氧化镁 15%)，充分搅拌，混合均匀，配制成无机重金属稳定剂 S01。将粒度均匀的
化工污泥焚烧灰渣和粘土的粉状颗粒及无机重金属稳定剂 S01 按一定质量比混合均匀(化工
污泥焚烧灰渣 40%，粘土 56%，S01 4%)，加水搅拌，机械挤压成粒径为 10~20mm 的生料
球。生料球先于 105℃温度下干燥 1h，再移入电阻炉中高温焙烧，具体升温程序为：℃以 20
℃/min 的升温速率，从室温升温至 400℃，保持 30min；℃再以 20℃/min 的升温速率，逐渐
6
升温至 1150℃，保持 10min。烧结后的填料自然冷却至室温，即可得到所要制备的废水处理
新型填料。 7.作品先进性 (1)实现了“变废为宝，以废治废”。本作品以属于危险固废的化工
污泥焚烧灰作为原料，添加自主研发的 S01 无机重金属稳定剂，再辅以水和粘土等辅料，
将其加工成一种可以用于化工废水处理的新型填料，实现了“变废为宝，以废治废”的目的。
(2)成本低。目前，化工污泥处置主要采用机械脱水减量、委外焚烧、安全填埋的方法，每
吨污泥灰渣安全填埋的费用在 3000 元以上。本发明运行成本约为 800 元/吨，比传统的污泥
灰渣安全填埋处置方式节约了 2200 元/吨以上，且填料产品的销售还可以带来更多的经济效
益。 (3)废物利用率高。一般的污泥制填料工艺中脱水污泥的添加量低(仅为 30%~40%)，利
废率不高。而本作品开发的填料制备工艺利废率较高。当灰渣添加量高于 40%时，通过适
当增加稳定剂用量或升高烧结温度，仍可制得性能较好的填料。 (4)无机重金属稳定剂 S01
具有用量少、稳定化效果好等优点。在用化工污泥焚烧灰渣制备填料的过程中只需添加
3~9%的 S01，即可实现重金属的有效稳定化。Cr、Pb、Zn、Ni 等重金属的浸出浓度降低了
90%以上，而常规稳定剂在此添加剂量下无法达到此效果。
获奖情况： 第十三届“挑战杯”特等奖
