CN108455755B - 一种从城镇污水中预先脱除重金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从城镇污水中预先脱除重金属的方法，该方法是通过在污水中加入污泥炭化颗粒及Na2S和/或CaS，对重金属进行吸附和发生硫化物沉淀反应；用氧化石蜡皂(731或733)与丁铵黑药和/或乙硫氮组成混合捕收剂，对污水中污泥炭化颗粒和重金属硫化物进行浮选，从污水中脱除重金属。本发明在重金属进入污泥之前对重金属进行预先脱除，可以有效降低污泥中重金属含量，为污泥的土地利用创造前提条件；本发明所用的污泥炭化颗粒是以污泥为原料制备的产品，属于污泥综合利用；其它药剂均为普通的常规浮选药剂，用量少，成本低；药剂作用时间和浮选过程时间短，易于实现产业化，投资少，运行成本低，重金属脱除率较高，实用性强。

Description

一种从城镇污水中预先脱除重金属的方法
技术领域
本发明涉及一种从城镇污水中预先脱除重金属的方法，属于环境工程技术领域。
背景技术
我国城镇污水处理方法基本上是活性污泥法。尽管以此为基础有多种工艺变化，如间歇活性污泥法(SBR法)，新型活性污泥法(AB法)、传统活性污泥法与SBR法的结合法(MSBR法)、不需二沉池系统和污泥回流系统的可以实现反应池内周期性循环运行的方法(CASS法)、不需初沉池、二沉池与曝气池组合为一体的Unitank法及厌氧、缺氧、好氧法(A2/O法)等，但这些方法的基本功能均是去除COD、脱磷脱氮脱色，使处理水在COD、NH3-N、TP、SS浓度等指标上达到相应的排放标准。
我国城镇污水排放量和处理量正在不断增加。城镇污水处理工艺基本成熟可靠，但在污水处理过程中产生大量剩余活性污泥。污水中的重金属经污水处理后60％左右富集于活性污泥中。有研究表明，2000-2010年城镇污水处理厂污泥中重金属质量分数75％分位值ω(Ni)超标，90％分位值中ω(Cr)、ω(Hg)、ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Ni)超标，ω(Ni)、ω(Cd)、ω(Hg)的超标最严重。
污泥是城镇污水处理厂的必然产物。我国城镇污泥中工业废水的比重较大，导致污泥中重金属含量较高。虽然污泥中重金属的脱除方法有大量研究，提出了化学浸提法、生物沥滤法、植物提取法及动电技术等工艺方法，但这些方法都存在诸如费用高、操作麻烦、重金属去除效率不高等缺陷，在实践中难以大规模应用。当前，污泥处理处置方法主要有土地填埋、焚烧、生物堆肥和厌氧消化等方法，污泥的综合利用被认为是最有前景的处理处置方法。
污泥综合利用最有效途径是污泥的土地利用，即将污泥作为肥料或土壤改良剂加以利用。要使污泥能够安全环保地实现土地利用，前提条件是污泥中重金属含量应低于污泥农用的相关要求。而污泥中重金属来源于城镇污水，要使污泥中重金属含量降低至符合要求的数量值，先决条件是污水处理前污水中重金属含量应当较低，因此，对我国普遍含有较高重金属的城镇污水，研究开发一种重金属预先脱除的方法，对我国城镇污水处理和污泥处理处置的产业与技术发展，均具有积极意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种从城镇污水中预先脱除重金属的方法。
本发明的目的是通过如下方式实现的：
一种从城镇污水中预先脱除重金属的方法，包括如下步骤：
(1)城镇污水经格栅脱除杂物、沉砂池脱除粗颗粒物后，加入污泥炭化颗粒及Na2S或/和CaS，对重金属进行吸附和发生硫化物沉淀反应；
(2)用氧化石蜡皂(731或733)与丁铵黑药和/或乙硫氮作为捕收剂，对污水中污泥炭化颗粒和重金属硫化物进行浮选；
(3)污泥炭化颗粒和重金属硫化物浮选完成后，污水进入常规污水处理工艺中，浮选泡沫产品经脱水后作为固体废物处理或利用。
进一步地，步骤(1)中，污泥炭化颗粒是以污水处理厂的剩余活性污泥为原料制备的产品，制备方法为:污水处理厂机械脱水后的污泥在105～125℃下干燥至含水率30％左右(25～35％为宜)，在650～850℃下进行炭化，炭化时间0.5～2h，炭化后的产品细磨至能通过100目筛，即得到污泥炭化颗粒。
进一步地，步骤(1)中，污泥炭化颗粒的用量为5～20g/m3污水；Na2S、CaS或二者的混合物的用量为1～10g/m3污水；吸附和沉淀反应的时间为1～5min。
进一步地，步骤(2)中，731或733氧化石蜡皂的用量为0.5～5g/m3污水，丁铵黑药、乙硫氮或二者的混合物的用量为0.5～2g/m3污水；捕收剂的作用时间为0.5～5min，浮选时间为1～5min。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明用污泥炭化颗粒对重金属进行吸附，用Na2S或者CaS与污水中的重金属发生硫化沉淀反应，用731或733氧化石蜡皂与丁铵黑药或者乙硫氮作为捕收剂，对污水中吸附了重金属的污泥炭化颗粒和重金属硫化物进行浮选，在重金属进入污泥之前进行重金属的预先脱除，可以有效降低污泥中重金属含量，为污泥的土地利用创造前提条件；
(2)本发明所用的污泥炭化颗粒是以污泥为原料制备的产品，属于污泥综合利用；污泥炭化颗粒中含有的炭质、硅钙铁鎂等元素的氧化物，均为重金属离子及重金属化合物的良好吸附剂，同时，污泥炭化颗粒又是微粒物和细粒物浮选的良好浮选载体；其它药剂均为普通的常规浮选药剂，用量少，成本低；药剂作用时间和浮选过程时间短，易于实现产业化，投资少，运行成本低，重金属脱除率较高，实用性强。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图，图中细线条部分为污水处理基本流程，粗线条部分为本发明的工艺流程。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但不局限于此。
实施例中采用的污泥炭化颗粒，制备方法为：
机械脱水后的污泥(含水率80.5％)在125℃下干燥至含水率30％，在750℃的下进行炭化，炭化时间1h，炭化后的产品细磨至通过100目筛，即得到污泥炭化颗粒。
实施例1
污水取自某污水处理厂，污水处理量为10万吨/日。取样点为该污水处理厂的沉砂池出水口，水样中COD、NH3-N、TP分别为420mg/L、45mg/L、3.2mg/L，水样中主要重金属成分如表1。
表1水样中主要重金属成分(mg/L)
重金属 Zn Cu As Pb Ni Cd Cr
含量，mg/L 0.51 0.12 0.05 0.07 0.23 0.22 0.10
取水样5L，加入污泥炭化颗粒50mg，加入Na2S25mg，搅拌2min后，加入731氧化石蜡皂15mg和丁铵黑药5mg，搅拌1min后进行浮选，浮选时间2min。对浮选后的水样进行分析，水样中COD、NH3-N、TP分别为415mg/L、37mg/L、3.0mg/L，与浮选前水样比照，浮选后水样中COD、NH3-N、TP均有一定程度的下降；浮选后的水样中主要重金属成分及去除率如表2。
表2浮选后水样中主要重金属成分与去除率
重金属 Zn Cu As Pb Ni Cd Cr
含量，mg/L 0.16 0.04 0.02 0.02 0.10 0.08 0.05
去除率，％ 68.6 66.7 60.0 71.4 56.5 63.6 50.0
实施例2
污水取自某污水处理厂，污水处理量为5万吨/日。取样点为该污水处理厂的沉砂池出水口，水样中COD、NH3-N、TP分别为465mg/L、55mg/L、4.8mg/L，水样中主要重金属成分如表3。
表3水样中主要重金属成分(mg/L)
重金属 Zn Cu As Pb Ni Cd Cr
含量，mg/L 0.38 0.08 0.04 0.06 0.15 0.10 0.07
取水样15L，加入污泥炭化颗粒125mg，加入CaS 75mg，搅拌2min后，加入733氧化石蜡皂50mg和乙硫氮10mg，搅拌1min后进行浮选，浮选时间2min。对浮选后的水样进行分析，水样中COD、NH3-N、TP分别为450mg/L、47mg/L、4.2mg/L，水样中主要重金属成分及去除率结果如表4。
表4浮选后水样中主要重金属成分与去除率
重金属 Zn Cu As Pb Ni Cd Cr
含量，mg/L 0.12 0.03 0.02 0.03 0.06 0.05 0.04
去除率，％ 68.4 62.5 50.0 50.0 60.0 50.0 42.3
实施例3
污水水样与实施例2相同。取水样10L，加入污泥炭化颗粒75mg，加入25mg Na2S和25mg CaS，搅拌2min后，加入30mg 733氧化石蜡皂、3mg丁胺黑药和3mg乙硫氮，搅拌1min后进行浮选，浮选时间2min。对浮选后的水样进行分析，水样中COD、NH3-N、TP分别为455mg/L、45mg/L、4.5mg/L，水样中主要重金属成分及去除率结果如表5。
表5浮选后水样中主要重金属成分与去除率
重金属 Zn Cu As Pb Ni Cd Cr
含量，mg/L 0.13 0.03 0.02 0.03 0.07 0.04 0.03
去除率，％ 65.8 62.5 50.0 50.0 53.3 60.0 57.1

Claims (4)

1.一种从城镇污水中预先脱除重金属的方法，其特征在于，依次由以下步骤组成：
(1)城镇污水经格栅脱除杂物、沉砂池脱除粗颗粒物后，加入污泥炭化颗粒及Na2S或/和CaS，对重金属进行吸附和发生硫化物沉淀反应；
(2)用氧化石蜡皂与丁铵黑药和/或乙硫氮作为捕收剂，对污水中污泥炭化颗粒和重金属硫化物进行浮选；
(3)污泥炭化颗粒和重金属硫化物浮选完成后，污水进入常规污水处理工艺中，浮选泡沫产品经脱水后作为固体废物处理或利用。
2.根据权利要求1所述的从城镇污水中预先脱除重金属的方法，其特征在于，步骤(1)中，污泥炭化颗粒的用量为5～20g/m3污水；Na2S、CaS或二者的混合物的用量为1～10g/m3污水；吸附和沉淀反应的时间为1～5min。
3.根据权利要求1所述的从城镇污水中预先脱除重金属的方法，其特征在于，步骤(2)中，氧化石蜡皂为731或733氧化石蜡皂，其用量为0.5～5g/m3污水；丁铵黑药、乙硫氮或二者的混合物的用量为0.5～2g/m3污水；捕收剂的作用时间为0.5～5min，浮选时间为1～5min。
4.根据权利要求1至3任一项所述的从城镇污水中预先脱除重金属的方法，其特征在于，步骤(1)中，污泥炭化颗粒是以污水处理厂的剩余活性污泥为原料制备的产品，制备方法为:污水处理厂机械脱水后的污泥在105～125℃下干燥至含水率为25～35％，在650～850℃下进行炭化，炭化时间0.5～2h，炭化后的产品细磨至能通过100目筛，即得到污泥炭化颗粒。
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