CN108059301B - 一种利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法 - Google Patents

一种利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法，涉及一种回收重金属的方法。本发明为了解决现有的处理含有重金属的污水的方法成本高、处理后产物不具备回收利用价值和易造成大量的二次污染的问题。方法：一、取城市污水处理厂的活性污泥制备活性污泥粉末；二、向活性污泥粉末中加入硫化物并混合均匀得到干粉粉剂；三、将干粉粉剂加入到含有重金属的污水中进行混凝沉淀；四、加入氯化钙和聚合氯化铝，进行污泥回收；五、将步骤四回收的污泥进行板框压滤。本发明得到的高含量重金属污泥中的含铜量高于高品质的铜矿、锌矿或镍矿，产生了较高的附加值，本发明方实现减量化，降低了污泥的处理成本和难度。本发明适用于回收重金属污水中的重金属。

Description

一种利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法
技术领域
本发明涉及一种回收重金属的方法。
背景技术
铜、钴、铁、锰和锌等重金属在植物和动物体内都是必需的。它们也是几种蛋白质、酶和参与各种氧化还原反应、电子转移和核酸代谢的组成部分。然而，这些金属离子过量会导致细胞水平发生不良反应，因为在金属的有益和毒性作用之间存在着一种狭窄的浓度范围。其他的金属如砷、镉、铅、汞和镍都是非必要重金属，没有确定的生物功能，对金属敏感的酶来说是致命的，并会导致细胞死亡。但是重金属被广泛应用到不同的应用领域中并且发挥着重要作用，加入金属离子会大大改善材料的性能，如飞机的材料中就含有一定量的铬等以提高其强度，金属表面镀铬以增加耐腐蚀性等，在工业快速发展背景下，越来越多的富含重金属的废水被直接或间接地排放到环境中，排放到环境中的污染物质越来越多。
现有的处理重金属污水的方法包括吸附法、絮凝法、化学沉淀法或铁氧体法等，但是这些现有的处理污水重金属的方法都会应用到成本较高的吸附剂、沉淀剂、絮凝剂等，并且化学药剂用量多，使处理成本变高，并且这些处理污水重金属的方法也会产生大量不具备回收价值的沉渣或污泥，造成大量的二次污染，提高了污水的处理成本和难度。目前含有重金属的污泥属于危险废弃物，重金属的污泥中的重金属含量一般为0.5～1g/kg，不具备回收利用价值。
发明内容
本发明为了解决现有的处理含有重金属的污水的方法成本高、处理后产物不具备回收利用价值和易造成大量的二次污染的问题，提出一种利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法。
本发明利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法按以下步骤进行：
一、取城市污水处理厂的活性污泥，将活性污泥经板框压滤后进行烘干得到烘干的活性污泥，然后将烘干的活性污泥通过粉碎机粉碎得到活性污泥粉末；所述烘干的活性污泥的含水率为5～30％；所述活性污泥粉末的粒度为0.1～1μm；
二、向活性污泥粉末中加入硫化物并混合均匀得到干粉粉剂；所述硫化物为Na2S；所述干粉粉剂中硫化物的含量为10～50g/kg；
三、将干粉粉剂加入到含有重金属的污水中进行混凝沉淀25～35min；所述向含有重金属的污水中加入的干粉粉剂的量为50～100mg/L；所述含有重金属的污水为含有Cu离子、含有Ni离子或含有Zn离子的污水；
四、向步骤三混凝沉淀后的污水中加入氯化钙和聚合氯化铝，然后将污水输入至气浮装置内进行污泥回收；所述向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的氯化钙的量为15～25mg/L；所述向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的聚合氯化铝的量为15～25mg/L；
五、将步骤四回收的污泥进行板框压滤，得到高含量重金属污泥，将高含量重金属污泥转移至冶炼厂进行重金属冶炼回收，即完成。
本发明方法的原理为：
硫化物的作用是和污水中重金属发生络合反应，形成硫化物和重金属的络合物如CuS、NiS或ZnS，活性污泥制备的干粉粉剂是由城市的生物污泥制备而成的，干粉粉剂由生物污泥中的微生物及微生物代谢产物组成，具有较好的混凝作用，可以形成网捕的结构，同时带有负电荷，可以有效的吸附和混凝硫化物与重金属的络合物；因此，本发明首先通过干粉粉剂混凝，再加入聚合氯化铝和氯化钙进行絮凝，这样可以实现通过硫化物络合重金属，通过絮凝剂加快了络合物的絮凝，最后形成高含量重金属污泥，形成的高含量重金属污泥中金属含量大于普通矿石，满足进行重金属冶炼回收的要求。
本发明具备以下有益效果：
1、目前含有重金属的污泥属于危险废弃物，本发明得到的高含量重金属污泥中的含铜量为15～20g/kg，含铜量远高于高品质的铜矿(铜矿中铜的质量百分含量为2～3％)；高含量重金属污泥中的含锌量为30～40g/kg，含锌量远高于高品质的锌矿(锌矿中锌的质量百分含量为5.42％)；高含量重金属污泥中的含镍量为10～20g/kg，含镍量远高于高品质镍矿(镍矿中镍的质量百分含量为0.018g/kg)；因此本发明得到的高含量重金属污泥可以直接送到冶炼厂进行重金属冶炼的回收，产生了较高的附加值，实现了城市污水处理厂的活性污泥的综合利用，并且本发明方法处理后的活性污泥经板框压滤后实现减量化，降低了污泥的处理成本和难度，具有广泛的应用前景；
2、本发明利用城市污水处理厂的活性污泥为原料制备了干粉粉剂并作为混凝剂吸附重金属废水中的Cu、Ni或Zn等重金属离子，干粉粉剂替代常规的油基混凝剂，可以减少常规的油基混凝剂的使用量，降低了处理的成本，同时实现了城市污泥的综合利用；并且现有的油基混凝剂需要配合氯化钙和聚合氯化铝等絮凝剂才能到达稳定的混凝和絮凝的效果，而本发明活性污泥制备的干粉粉剂具有很好的混凝效果，可以替代油基混凝剂的同时还可以地减少氯化钙絮凝剂和聚合氯化铝絮凝剂的用量。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法按以下步骤进行：
一、取城市污水处理厂的活性污泥，将活性污泥经板框压滤后进行烘干得到烘干的活性污泥，然后将烘干的活性污泥通过粉碎机粉碎得到活性污泥粉末；
二、向活性污泥粉末中加入硫化物并混合均匀得到干粉粉剂；
三、将干粉粉剂加入到含有重金属的污水中进行混凝沉淀25～35min；
四、向步骤三混凝沉淀后的污水中加入氯化钙和聚合氯化铝，然后将污水输入至气浮装置内进行污泥回收；
五、将步骤四回收的污泥进行板框压滤，得到高含量重金属污泥，将高含量重金属污泥转移至冶炼厂进行重金属冶炼回收，即完成。
本实施方式具备以下有益效果：
1、目前含有重金属的污泥属于危险废弃物，本实施方式得到的高含量重金属污泥中的含铜量为15～20g/kg，含铜量远高于高品质的铜矿(铜矿中铜的质量百分含量为2～3％)；高含量重金属污泥中的含锌量为30～40g/kg，含锌量远高于高品质的锌矿(锌矿中锌的质量百分含量为5.42％)；高含量重金属污泥中的含镍量为10～20g/kg，含镍量远高于高品质镍矿(镍矿中镍的质量百分含量为0.018g/kg)；因此本实施方式得到的高含量重金属污泥可以直接送到冶炼厂进行重金属冶炼的回收，产生了较高的附加值，实现了城市污水处理厂的活性污泥的综合利用，并且本实施方式方法处理后的活性污泥经板框压滤后实现减量化，降低了污泥的处理成本和难度，具有广泛的应用前景；
2、本实施方式利用城市污水处理厂的活性污泥为原料制备了干粉粉剂并作为混凝剂吸附重金属废水中的Cu、Ni或Zn等重金属离子，干粉粉剂替代常规的油基混凝剂，可以减少常规的油基混凝剂的使用量，降低了处理的成本，同时实现了城市污泥的综合利用；并且现有的油基混凝剂需要配合氯化钙和聚合氯化铝等絮凝剂才能到达稳定的混凝和絮凝的效果，而本实施方式活性污泥制备的干粉粉剂具有很好的混凝效果，可以替代油基混凝剂的同时还可以地减少氯化钙絮凝剂和聚合氯化铝絮凝剂的用量。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述烘干的活性污泥的含水率为5～30％。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一所述活性污泥粉末的粒度为0.1～1μm。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述硫化物为Na2S。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二所述干粉粉剂中硫化物的含量为10～50g/kg。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三所述向含有重金属的污水中加入的干粉粉剂的量为50～100mg/L。其他步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三所述含有重金属的污水为含有Cu离子、含有Ni离子或含有Zn离子的污水。其他步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤四所述向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的氯化钙的量为15～25mg/L。其他步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤四所述向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的聚合氯化铝的量为15～25mg/L。其他步骤和参数与具体实施方式一至八之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
本实施例利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法按以下步骤进行：
一、取城市污水处理厂的活性污泥，将活性污泥经板框压滤后进行烘干得到烘干的活性污泥，然后将烘干的活性污泥通过粉碎机粉碎得到活性污泥粉末；所述烘干的活性污泥的含水率为20％；所述活性污泥粉末的粒度为0.5μm；
二、向活性污泥粉末中加入硫化物并混合均匀得到干粉粉剂；所述硫化物为Na2S；所述干粉粉剂中硫化物的含量为30g/kg；
三、将干粉粉剂加入到含有重金属的污水中进行混凝沉淀30min；所述向含有重金属的污水中加入的干粉粉剂的量为80mg/L；所述含有重金属的污水为含有Cu离子的污水；
四、向步骤三混凝沉淀后的污水中加入氯化钙和聚合氯化铝，然后将污水输入至气浮装置内进行污泥回收；所述向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的氯化钙的量为20mg/L；所述向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的聚合氯化铝的量为20mg/L；
五、将步骤四回收的污泥进行板框压滤，得到高含量重金属污泥，将高含量重金属污泥转移至冶炼厂进行重金属冶炼回收，即完成。
本实施例得到的高含量重金属污泥中的含铜量为20g/kg，含铜量远高于高品质的铜矿(铜矿中铜的质量百分含量为2～3％)；因此本实施例得到的高含量重金属污泥可以直接送到冶炼厂进行重金属冶炼的回收，产生了较高的附加值，实现了城市污水处理厂的活性污泥的综合利用，并且本实施例方法处理后的活性污泥经板框压滤后实现减量化，降低了污泥的处理成本和难度，具有广泛的应用前景。
实施例2：
本实施例利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法按以下步骤进行：
一、取城市污水处理厂的活性污泥，将活性污泥经板框压滤后进行烘干得到烘干的活性污泥，然后将烘干的活性污泥通过粉碎机粉碎得到活性污泥粉末；所述烘干的活性污泥的含水率为30％；所述活性污泥粉末的粒度为0.1μm；
二、向活性污泥粉末中加入硫化物并混合均匀得到干粉粉剂；所述硫化物为Na2S；所述干粉粉剂中硫化物的含量为10g/kg；
三、将干粉粉剂加入到含有重金属的污水中进行混凝沉淀25min；所述向含有重金属的污水中加入的干粉粉剂的量为50mg/L；所述含有重金属的污水为含有Ni离子的污水；
四、向步骤三混凝沉淀后的污水中加入氯化钙和聚合氯化铝，然后将污水输入至气浮装置内进行污泥回收；所述向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的氯化钙的量为25mg/L；所述向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的聚合氯化铝的量为25mg/L；
五、将步骤四回收的污泥进行板框压滤，得到高含量重金属污泥，将高含量重金属污泥转移至冶炼厂进行重金属冶炼回收，即完成。
本实施例具备以下有益效果：
1、目前含有重金属的污泥属于危险废弃物，本实施例得到的高含量重金属污泥中的含锌量为30～40g/kg，含锌量远高于高品质的锌矿(锌矿中锌的质量百分含量为5.42％)；因此本发明得到的高含量重金属污泥可以直接送到冶炼厂进行重金属冶炼的回收，产生了较高的附加值，实现了城市污水处理厂的活性污泥的综合利用，并且本实施例方法处理后的活性污泥经板框压滤后实现减量化，降低了污泥的处理成本和难度，具有广泛的应用前景。

Claims (6)

1.一种利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
一、取城市污水处理厂的活性污泥，将活性污泥经板框压滤后进行烘干得到烘干的活性污泥，然后将烘干的活性污泥通过粉碎机粉碎得到活性污泥粉末；
步骤一所述活性污泥粉末的粒度为0.1~1μm；
二、向活性污泥粉末中加入硫化物并混合均匀得到干粉粉剂；
步骤二所述硫化物为Na2S；
步骤二所述干粉粉剂中硫化物的含量为10~50g/kg；
三、将干粉粉剂加入到含有重金属的污水中进行混凝沉淀25~35min；
四、向步骤三混凝沉淀后的污水中加入氯化钙和聚合氯化铝，然后将污水输入至气浮装置内进行污泥回收；
五、将步骤四回收的污泥进行板框压滤，得到高含量重金属污泥，将高含量重金属污泥转移至冶炼厂进行重金属冶炼回收，即完成。
2.根据权利要求1所的述利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法，其特征在于：步骤一所述烘干的活性污泥的含水率为5~30%。
3.根据权利要求1所的述利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法，其特征在于：步骤三向含有重金属的污水中加入的干粉粉剂的量为50~100mg/L。
4.根据权利要求3所的述利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法，其特征在于：步骤三含有重金属的污水为含有Cu离子、含有Ni离子或含有Zn离子的污水。
5.根据权利要求4所的述利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法，其特征在于：步骤四向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的氯化钙的量为15~25mg/L。
6.根据权利要求5所的述利用活性污泥回收重金属污水中的重金属的方法，其特征在于：步骤四向步骤三混凝沉淀后的污水中加入的聚合氯化铝的量为15~25mg/L。
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