CN103601353A - 一种去除市政污泥中重金属的方法 - Google Patents

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Abstract

一种去除市政污泥中重金属的方法，包括下述步骤。酸化氧化还原步骤：将污泥投入酸化池，调节其pH，搅拌均匀即得污泥体系A，向污泥体系A中加入铁盐，搅拌均匀即得污泥体系B；电解步骤：将污泥体系B投入电解池，进行电解处理，电解完成后即得污泥体系C；固液分离步骤：将污泥体系C进行固液分离，即得到去除了重金属的湿污泥和含有重金属的母液。本发明使用酸化氧化还原协同电解作用对污泥中重金属进行去除，有如下显著优点：重金属去除效果显著提高，对于现有技术不易去除的Pb、Cr重金属，亦有很高的去除率；酸和铁盐的消耗量显著降低；处理时间显著缩短；处理条件温和；工艺流程简单易行，需求设备量少，便于工业化推广应用。

Description

一种去除市政污泥中重金属的方法
技术领域
本发明涉及市政污泥环保处理技术领域，特别涉及到一种去除市政污泥中重金属的方法。
背景技术
随着我国城市化和工业化进程的加快，持续不断的城市化建设及城市生活产生了大量含重金属市政垃圾。虽然我国各地也兴建了很多污水处理厂来处理这些垃圾，但是其中的污泥大都没有经过无害化处理。如何有效去除污泥中的重金属，使之不会进入环境造成环境污染，已成为迫切需要解决的问题。
目前市政污泥的处理方法主要有下述几种。其一：焚烧填埋法，即先对市政污泥垃圾进行焚烧处理，然后进行填埋处理；这种方法焚烧时能耗巨大，产生的烟尘污染空气，并且填埋时占用大量土地，在我国人均土地资源紧张的状况下尤不适用。其二：污泥的资源化利用法，即污泥与化肥制作复混肥、污泥制饲料及污泥制建筑材料等；这些方法都无法有效去除污泥中的重金属，容易造成二次污染。其三：生物淋滤法，即在有氧及含硫条件下，利用污泥中的某些微生物的静电吸附、共价吸附、络合、离子交换和无机微沉淀等作用，使污泥中处于吸附、化合状态下的不溶性重金属得以释放，转移到液相中变为可溶离子形式，从而达到从污泥中去除重金属的目的；这种方法影响其重金属去除效果的因素是相当复杂的，重金属去除效果差异性很大，且对于重金属浓度较高的污泥无法进行处理。
中国国家知识产权局公布的专利号为201110458177.2的专利公开了一种处理市政污泥中重金属的化学方法。该方法先将污泥与浸出剂硫酸混合，然后加入促进剂硫酸铁，搅拌持续反应。这种方法较之于前述焚烧填埋法、污泥的资源化利用法、生物淋滤法有了一定进步，但是仍存在部分重金属例如Pb、Cr去除效果差、硫酸铁和硫酸消耗量大、处理时间长等不足。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种去除市政污泥中重金属的方法，该方法需求设备简单、资源消耗量少、处理条件温和、处理时间短、且对于不易去除的Pb、Cr也有很好的去除效果。
本发明一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，酸化氧化还原处理：
a.     将污泥投入酸化池，加入酸调整污泥的pH≤3，搅拌均匀即得污泥体系A；
b.    向污泥体系A中加入铁盐，搅拌均匀即得污泥体系B；
步骤二，电解处理：将污泥体系B导入电解池，接通电解池电源，进行电解，电解完成后即得污泥体系C；
步骤三，固液分离：将污泥体系C进行固液分离，即得到去除了重金属的湿污泥和含有重金属的母液。
特别的，所述步骤一之前还设置有对污泥进行破碎过筛处理的过程，处理后污泥粒度为0.1~0.3cm，破碎过筛处理完毕后，加入水调和固液混合物至体系均匀。
特别的，所述步骤一a中使用的酸为盐酸、硫酸、或硝酸。
特别的，所述步骤一a中pH为1.5~3.0。
特别的，所述步骤一b中污泥体系B的Fe3+浓度为0.2~0.6g/L。
特别的，所述步骤一b中铁盐为FeCl3或Fe2(SO4)3，铁盐加毕并搅拌均匀后，继续搅拌20~30min。
特别的，所述步骤二电解池的阴极为铁电极，阳极为石墨电极。
特别的，所述步骤二电解电压为15.0V~25.0V。
特别的，所述步骤二电解时间为3~6h。
特别的，所述步骤三固液分离采用的方法为离心沉降法。
本发明使用酸化氧化还原协同电解作用对污泥中重金属进行去除，其有益效果是：
1、重金属去除效果显著提高，对于现有技术不易去除的Pb、Cr重金属，亦有很高的去除率。
2、酸和铁盐的消耗量显著降低。
3、处理时间显著缩短，由现有技术的几天缩短至3~6h。
4、处理条件温和，常温即可进行处理。
5、工艺流程简单易行，需求设备量少，便于工业化推广应用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
下面结合具体实施例对本发明一种去除市政污泥中重金属的方法作进一步阐述。
具体实施方式
取重庆市某污水处理厂的市政污泥作为处理样本。其重金属含量列于表1。
表1
Figure 12288DEST_PATH_IMAGE001
实施例1
操作步骤如下：
1、酸化处理：取500g污泥投入酸化池，加入工业盐酸调节污泥体系的pH为1.5。
2、氧化还原处理：不断搅拌下，加入FeCl3使污泥体系中Fe3+的浓度为0.2g/L（即Fe3+摩尔浓度为3.57mmol/L），待污泥体系均匀后继续搅拌20~30min。
3、电解处理：将步骤2处理完毕的污泥体系导入阴极为铁电极，阳极为石墨电极的电解池，接通电解池电源，调整电解电压为22.0V，通电电解6h。
4、固液分离：将步骤3电解处理完毕的污泥体系采用离心沉降的方法进行固液分离。得到的湿污泥即为去除了重金属的湿污泥，母液为含有重金属的母液，还有部分重金属附着在阴极上。
5、处理完成后湿污泥残余重金属含量测定：将步骤4得到的湿污泥脱水，然后进行重金属含量测定，测定结果列于表2。
实施例2
操作步骤如下：
1、酸化处理：取500g污泥投入酸化池，加入工业盐酸调节污泥体系的pH为2.0。
2、氧化还原处理：不断搅拌下，加入FeCl3使污泥体系中Fe3+的浓度为0.3g/L（即Fe3+摩尔浓度为5.36mmol/L），待污泥体系均匀后继续搅拌20~30min。
3、电解处理：将步骤2处理完毕的污泥体系导入阴极为铁电极，阳极为石墨电极的电解池，接通电解池电源，调整电解电压为20.0V，通电电解5h。
4、固液分离：将步骤3电解处理完毕的污泥体系采用离心沉降的方法进行固液分离。得到的湿污泥即为去除了重金属的湿污泥，母液为含有重金属的母液，还有部分重金属附着在阴极上。
5、处理完成后湿污泥残余重金属含量测定：将步骤4得到的湿污泥脱水，然后进行重金属含量测定，测定结果列于表2。
实施例3
操作步骤如下：
1、酸化处理：取500g污泥投入酸化池，加入工业硫酸调节污泥体系的pH为2.0。
2、氧化还原处理：不断搅拌下，加入Fe2(SO4)3使污泥体系中Fe3+的浓度为0.4g/L（即Fe3+摩尔浓度为7.14mmol/L），待污泥体系均匀后继续搅拌20~30min。
3、电解处理：将步骤2处理完毕的污泥体系导入阴极为铁电极，阳极为石墨电极的电解池，接通电解池电源，调整电解电压为18.0V，通电电解4.5h。
4、固液分离：将步骤3电解处理完毕的污泥体系采用离心沉降的方法进行固液分离。得到的湿污泥即为去除了重金属的湿污泥，母液为含有重金属的母液，还有部分重金属附着在阴极上。
5、处理完成后湿污泥残余重金属含量测定：将步骤4得到的湿污泥脱水，然后进行重金属含量测定，测定结果列于表2。
实施例4
操作步骤如下：
1、酸化处理：取500g污泥投入酸化池，加入工业硫酸调节污泥体系的pH为2.5。
2、氧化还原处理：不断搅拌下，加入Fe2(SO4)3使污泥体系中Fe3+的浓度为0.6g/L（即Fe3+摩尔浓度为10.71mmol/L），待污泥体系均匀后继续搅拌20~30min。
3、电解处理：将步骤2处理完毕的污泥体系导入阴极为铁电极，阳极为石墨电极的电解池，接通电解池电源，调整电解电压为15.0V，通电电解3h。
4、固液分离：将步骤3电解处理完毕的污泥体系采用离心沉降的方法进行固液分离。得到的湿污泥即为去除了重金属的湿污泥，母液为含有重金属的母液，还有部分重金属附着在阴极上。
5、处理完成后湿污泥残余重金属含量测定：将步骤4得到的湿污泥脱水，然后进行重金属含量测定，测定结果列于表2。
实施例5
操作步骤如下：
1、预处理：取500g污泥脱水处理，然后进行破碎过筛处理，破碎过筛处理后污泥粒度为0.1~0.3cm。
2、酸化处理：将步骤1所述破碎过筛后的污泥投入酸化池，加入2L水，不断搅拌至均匀的固液混合物，持续搅拌下使用硝酸调节污泥体系的pH为3.0。
3、氧化还原处理：不断搅拌下，加入Fe2(SO4)3使污泥体系中Fe3+的浓度为0.5g/L（即Fe3+摩尔浓度为8.93mmol/L）。待污泥体系均匀后继续搅拌20~30min。
4、电解处理：将步骤3处理完毕的污泥体系导入阴极为铁电极，阳极为石墨电极的电解池，接通电解池电源，调整电解电压为25.0V，通电电解4h。
5、固液分离：将步骤4电解处理完毕的污泥体系采用离心沉降的方法进行固液分离。得到的湿污泥即为去除了重金属的湿污泥，母液为含有重金属的母液，还有部分重金属附着在阴极上。
6、处理完成后湿污泥残余重金属含量测定：将步骤5得到的湿污泥脱水，然后进行重金属含量测定，测定结果列于表2。
                                                                                 
表2
Figure 469815DEST_PATH_IMAGE002
由表2容易得出，采用本发明的方法对市政污泥中重金属进行处理，有以下突出的优点：其一、重金属去除效果显著提高，对于现有技术不易去除的Pb、Cr重金属，亦有很高的去除率；其二、酸和铁盐的消耗量显著降低；其三、处理时间显著缩短，由现有技术的几天缩短至3~6h；其四、处理条件温和，常温即可进行处理；其五、工艺流程简单易行，需求设备量少，便于工业化推广应用，等等。
以上所述5个具体实施例仅作为阐述本发明各个方面的实施个例，本发明的保护范围不受以上实施例的限制。在不改变本发明实质思想方案的前提下，任何简单的等效试剂替换以及操作步骤的简单修改均应落入本发明权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，酸化氧化还原处理： 
a.将污泥投入酸化池，加入酸调整污泥的pH≤3，搅拌均匀即得污泥体系A；
b.向污泥体系A中加入铁盐，搅拌均匀即得污泥体系B；
步骤二，电解处理：将污泥体系B导入电解池，接通电解池电源，进行电解，电解完成后即得污泥体系C；
步骤三，固液分离：将污泥体系C进行固液分离，即得到去除了重金属的湿污泥和含有重金属的母液。
2.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤一之前还设置有对污泥进行破碎过筛处理的过程，处理后污泥粒度为0.1~0.3cm，破碎过筛处理完毕后，加入水调和固液混合物至体系均匀。
3.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤一a中使用的酸为盐酸、硫酸或硝酸。
4.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤一a中pH为1.5~3.0。
5.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤一b中污泥体系B的Fe3+离子浓度为0.2~0.6g/L。
6.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤一b中铁盐为FeCl3或Fe2(SO4)3，铁盐加毕并搅拌均匀后，继续搅拌20~30min。
7.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤二电解池的阴极为铁电极，阳极为石墨电极。
8.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤二电解电压为15.0V~25.0V。
9.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤二电解时间为3~6h。
10.根据权利要求1所述的一种去除市政污泥中重金属的方法，其特征在于：所述步骤三中固液分离采用的方法为离心沉降法。
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