CN105621837A - 用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统及方法，所述系统包括水葫芦和剩余污泥反应的反应池和污泥外排池；所述反应池底端倾斜于水平面，所述反应池底端到水平面距离大于所述污泥外排池底端到水平面距离；所述反应池一侧设有进泥口，所述反应池的另一侧设有上清液排水口和与所述污泥外排池顶部连接的排泥管；所述反应池底端设有充氧搅动装置；所述方法利用上述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统来实现剩余污泥中重金属的处理；经水葫芦反应池处理，剩余污泥中重金属处理效果好。

Description

用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统及方法
技术领域
本发明涉及污水污泥处理及其资源化技术领域，具体涉及用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统及方法。
背景技术
对于中大型污水处理厂而言，活性污泥法是一种非常有效的污水处理方法，近几十年来得到了广泛的应用。但是，活性污泥法也有不足之处，即会产生大量的剩余污泥，这些污泥的处理成本往往占到污水处理厂运行成本的很大比例。剩余污泥农用是其最重要的和潜在的处置方式之一，因为污泥农用成本低，而且可以利用污泥中丰富的有机质，氮和磷等营养物质。但是污泥是一个复杂的混合物，除了氮磷和有机质等可利用的成分外，还含有大量的病原体和重金属等有害物质，尤其是重金属已严重制约着剩余污泥的农用。因此，重金属的去除对于剩余污泥的处理及其资源化具有重要的现实意义。
为了降低污泥重金属对人体健康和环境的潜在风险，有关污泥重金属的去除方法研究引起了广泛的关注，包括物理、化学和生物的方法。在这些方法当中植物修复因其成本低、环境友好以及操作维护简单而越来越受到人们的重视。目前重金属植物修复技术主要应用于土壤和水体，也有应用于脱水污泥或污泥堆肥当中，而直接把植物应用于脱水前污泥，如二沉池污泥的重金属修复未见报道。另外，用于土壤和污泥重金属修复的植物也主要是陆生草本花卉，偶有水生植物，但水葫芦未见用于土壤和污泥重金属修复。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用水葫芦处理剩余污泥中重金属，剩余污泥中重金属处理效果好的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，包括水葫芦和剩余污泥反应的反应池和污泥外排池；所述反应池底端倾斜于水平面，所述反应池底端到水平面距离大于所述污泥外排池底端到水平面距离；所述反应池一侧设有进泥口，所述反应池的另一侧设有上清液排水口和与所述污泥外排池顶部连接的排泥管；所述反应池底端设有充氧搅动装置。
所述污泥外排池一侧和排泥管连接，所述污泥外排池的另一侧设有溢流井，所述污泥外排池的该侧底部设有和所述溢流井连通的污泥外排池出水口；所述溢流井上设有出水溢流口。
所述污泥外排池下部从上到下依次为沙层、砾石层和鹅卵石层。
所述污泥外排池上部高度为50cm；所述沙层、砾石层及鹅卵石层的厚度分别为10cm、30cm及15cm。
所述沙层的沙子粒径为2-5mm；所述砾石层的砾石粒径为5-20mm；所述鹅卵石层的鹅卵石粒径为25-50mm。
所述反应池底端和水平面的夹角为3度。
所述上清液排水口内设有金属过滤网。
用水葫芦处理剩余污泥中重金属的方法，利用上述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统来实现，具体为：
关闭反应池的上清液排水口和排泥管，将含重金属的剩余污泥通过进泥口放入反应池，剩余污泥高度达到反应池的内部高度的五分之四时，停止进泥；
在剩余污泥上放入鲜活水葫芦处理7-10天，处理期间通过充氧搅动装置每隔6小时充分搅动剩余污泥1次；
处理期限达到后，反应池内澄清，剩余污泥上清液通过上清液排水口排出；沉淀污泥通过排泥管排入污泥外排池；
沉淀污泥经污泥外排池泥水分离，脱水污泥停留在沙层表面干化，污泥渗滤液则经沙层、砾石层和鹅卵石层后通过溢流井排入环境。
所述水葫芦的放入量为6-8Kg.m-2。
所述剩余污泥为含重金属工业污泥，含水率为96％以上，pH值为5-9。
本发明的优点在于：本发明将水葫芦用于脱水前剩余污泥重金属的去除，有利于脱水污泥及其渗滤液的进一步处置和资源化利用。同时，实现水葫芦的治理和有益利用，并解决水葫芦入侵所带来的生态危害。利用水葫芦的同时，采用污泥外排池，达到进一步去除剩余污泥重金属和污泥脱水的目的。在高浓度重金属含量的情况下，经水葫芦反应池处理，剩余污泥中重金属Cu、Ni和Pb的去除率可分别达到86.6％，71.8％和97.6％，剩余污泥重金属处理效果好。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统的结构示意图。
上述图中的标记均为：
1、反应池，2、进泥口，3、上清液排水口，4、排泥管，5、污泥外排池，6、溢流井，7、污泥外排池出水口，8、出水溢流口，9、水葫芦，10、沙层，11、砾石层，12、鹅卵石层，13、充气搅动装置。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，该用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，包括反应池1和污泥外排池5；反应池1盛放剩余污泥并供水葫芦9生长；反应池1底部倾斜于水平面，优选反应池1底部和水平面的夹角为3度；反应池1底端到水平面距离大于污泥外排池5顶端到水平面距离；反应池1一侧设有进泥口2，反应池1的另一侧设有上清液排水口3和与污泥外排池5顶部连接的排泥管4；反应池1底部设有充氧搅动装置13。
上清液排水口3和排泥管4上均设有控制阀门，以实现上清液排水口3和排泥管4的开启和关闭。反应池1底部倾斜并与污泥外排池5之间存在一个自然高差；反应池1内经水葫芦9反应处理后的污泥经底部的排泥管4，方便快速的进入污泥外排池5进一步泥水分离处理。反应池1上设有和排泥管4连接的沉淀污泥排放口。
污泥外排池5一侧和排泥管4连接，污泥外排池5的另一侧设有溢流井6，污泥外排池5的该侧底部设有和溢流井6连通的污泥外排池出水口7；溢流井6上设有出水溢流口8。污泥外排池出水口7将泥水分离后的水排入溢流井6中。
污泥外排池5下部从上到下依次为沙层10、砾石层11和鹅卵石层12。沙层10、砾石层11和鹅卵石层12用来分离污泥中的泥和水，使排入环境中的水能够符合排放要求。
污泥外排池5上部为超高层，污泥外排池5上部高度为50cm；沙层10、砾石层11及鹅卵石层12的厚度分别为10cm、30cm及15cm。超高层提供处理后污泥排入的空间，沙层10、砾石层11及鹅卵石层12通过合理的层厚分布，用于保证泥水分离的效果，以保证排入环境中的水能够符合排放要求。
沙层10的沙子粒径为2-5mm；砾石层11的砾石粒径为5-20mm；鹅卵石层12的鹅卵石粒径为25-50mm。沙层10、砾石层11和鹅卵石层12的粒径依次增加，以满足泥水分离和水的排放需求。
上清液排水口3内设有金属过滤网。金属过滤网用来过滤上清液中的杂物，以保证上清液排水口3排出的水能够符合排放要求。
充氧搅动装置13为曝气搅拌机，充氧搅动装置13向反应池1底部充氧并搅动剩余污泥，已达到好的去除重金属的效果。
用水葫芦处理剩余污泥中重金属的方法，利用上述用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统来实现，具体为：
关闭反应池1的上清液排水口3和排泥管4，将含重金属的剩余污泥通过进泥口2放入反应池1，剩余污泥高度达到反应池1的内部高度的五分之四时，停止进泥；
在剩余污泥上放入鲜活水葫芦9处理7-10天，处理期间通过充氧搅动装置13每隔6小时充分搅动剩余污泥1次；
水葫芦处理7-10天后，处理期限达到，反应池1内澄清，打开反应池1的上清液排水口3和排泥管4，剩余污泥上清液通过上清液排水口3排出进入环境；沉淀污泥通过排泥管4排入污泥外排池5；
沉淀污泥经污泥外排池5泥水分离，脱水污泥停留在沙层10表面干化，污泥渗滤液则经沙层10、砾石层11和鹅卵石层12后通过溢流井6排入环境。
剩余污泥为含重金属工业污泥，含水率为96％以上，pH值为5-9。
水葫芦9的放入量为6-8Kg.m-2，优选水葫芦9的放入量为7.5Kg.m-2，以达到去除剩余污泥中重金属的效果。
本发明属于生态处理剩余污泥重金属方法，适宜的耐重金属或超富集植物是植物修复成功的关键。事实上，水葫芦9因其生长速度快、生物量大，近年来广泛用于水体营养物质及其重金属的去除，并取得了良好的效果。同时，水葫芦9对污染水环境具有很强的适应能力，且在中国气候较温暖地区所处可见。将水葫芦9用于脱水前剩余污泥重金属的去除，有利于脱水污泥及其渗滤液的进一步处置和资源化利用。同时，实现水葫芦9的治理和有益利用，并解决水葫芦9入侵所带来的生态危害。利用水葫芦9的同时，采用污泥外排池，达到去除剩余污泥重金属和污泥脱水的目的。在高浓度重金属含量的情况下，经水葫芦9反应池1处理，剩余污泥中重金属Cu、Ni和Pb的去除率可分别达到86.6％，71.8％和97.6％；剩余污泥中重金属处理效果好。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，其特征在于：包括水葫芦和剩余污泥反应的反应池和污泥外排池；所述反应池底端倾斜于水平面，所述反应池底端到水平面距离大于所述污泥外排池底端到水平面距离；所述反应池一侧设有进泥口，所述反应池的另一侧设有上清液排水口和与所述污泥外排池顶部连接的排泥管；所述反应池底端设有充氧搅动装置。
2.如权利要求1所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，其特征在于：所述污泥外排池一侧和排泥管连接，所述污泥外排池的另一侧设有溢流井，所述污泥外排池的该侧底部设有和所述溢流井连通的污泥外排池出水口；所述溢流井上设有出水溢流口。
3.如权利要求2所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，其特征在于：所述污泥外排池下部从上到下依次为沙层、砾石层和鹅卵石层。
4.如权利要求3所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，其特征在于：所述污泥外排池上部高度为50cm；所述沙层、砾石层及鹅卵石层的厚度分别为10cm、30cm及15cm。
5.如权利要求3或4所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，其特征在于：所述沙层的沙子粒径为2-5mm；所述砾石层的砾石粒径为5-20mm；所述鹅卵石层的鹅卵石粒径为25-50mm。
6.如权利要求1-4任一项所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，其特征在于：所述反应池底端和水平面的夹角为3度。
7.如权利要求1-4任一项所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统，其特征在于：所述上清液排水口内设有金属过滤网。
8.用水葫芦处理剩余污泥中重金属的方法，利用权利要求1-7任一项所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统来实现，其特征在于：具体为：
关闭反应池的上清液排水口和排泥管，将含重金属的剩余污泥通过进泥口放入反应池，剩余污泥高度达到反应池的内部高度的五分之四时，停止进泥；
在剩余污泥上放入鲜活水葫芦处理7-10天，处理期间通过充氧搅动装置每隔6小时充分搅动剩余污泥1次；
处理期限达到后，反应池内澄清，剩余污泥上清液通过上清液排水口排出；沉淀污泥通过排泥管排入污泥外排池；
沉淀污泥经污泥外排池泥水分离，脱水污泥停留在沙层表面干化，污泥渗滤液则经沙层、砾石层和鹅卵石层后通过溢流井排入环境。
9.如权利要求8所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的方法，其特征在于：所述水葫芦的放入量为6-8Kg.m-2。
10.如权利要求8或9所述的用水葫芦处理剩余污泥中重金属的方法，其特征在于：所述剩余污泥为含重金属工业污泥，含水率为96％以上，pH值为5-9。
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