CN110606557A - 腐植酸液肥中重金属的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于垃圾渗滤液处理技术领域,具体涉及一种腐植酸液肥原料中重金属的净化方法。首先将来自渗滤液处理系统或污水处理厂剩余污泥进行碱性改性并离心脱水,然后将改性脱水污泥投入腐植酸液肥曝气净化池,净化后混合液经固液分离,分离后清液即为净化后腐植酸液肥原料。该方法其主要采用活性污泥经碱性改性后来净化腐植酸液肥原料中重金属,从而达到提高所制成含腐植酸水溶肥料品质和拓宽其用途的目的。本发明方法有效、经济、简单,适应性广,运行稳定。

Description

腐植酸液肥中重金属的净化方法
技术领域
本发明属于垃圾渗滤液处理技术领域,具体涉及一种腐植酸液肥原料中重金属的净化方法。
背景技术
MBR+NF工艺是处理垃圾渗滤液的典型技术途径,其会产生占原液体积10~20%的纳滤浓缩液,目前基于致密超滤和纳滤组合工艺提取含腐植酸水溶肥料,同时实现该浓缩液无害化处理的方法技术已实现工程化应用,且正被行业认可将成为主流工艺,从而可实现垃圾渗滤液的可持续处理。但一般地有机肥料普遍含有比化肥浓度更高的重金属,成为影响其农用用途和广泛施用的重要因素。提取自渗滤液MBR+NF浓缩液的可用作含腐植酸水溶肥料原料的有机液肥半产品也含有一定浓度(总砷、总镉和总铅为mg/L数量级,总铬和镍可达10-50mg/L)的重金属,虽然这些不同种类重金属含量通常均不会超过目前国家《水溶肥料汞、 砷、 镉、 铅、 铬的限量及其含量测定》(NY1110-2010) 标准中限值,但考虑重金属在食物链中的累积效应以及以其为主体原料所生产出的含腐植酸水溶肥料的用途,即不仅用于园林绿化,还可用于种植食用农作物的耕地(对重金属指标要求明显高于园地和牧草地)。同时,基于人们生活水平和生态环境质量的不断提高,今后标准修订时对含腐植酸水溶肥料中重金属限值的要求会越来越严格,所以对所提取的腐植酸液肥原料中重金属进行进一步净化是有必要的。
由于所提取的腐植酸液肥中重金属一般是与腐植酸以鳌合或络合形态存在,所以要从腐植酸分子上夺取重金属从而达到去除或减少该液肥中重金属并同时保持液肥主要品质的难度很大。同时,由于来自微生物发酵形成的发酵液中腐植酸的成熟提取技术较为缺乏和成本较高,因此所制成的含腐植酸液肥虽然肥效优良,但过去几十年来以化肥应用为主的年代施用不够普遍,造成相关重金属净化方法研发及适用技术也相当有限,因此,随着国家大力推广应用有机肥料政策的实施,急需更多有效、经济和简单的含腐植酸液肥中重金属的净化方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种腐植酸液肥中重金属的净化方法,其通过对活性污泥进行碱性改性以提高其对重金属的吸附等性能,从而实现利用改性后污泥对腐植酸液肥原料中重金属的净化。该方法有效、经济、简单,适应性广,运行稳定。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种腐植酸液肥中重金属的净化方法,其包括如下步骤:
1)将来自渗滤液处理厂或城市污水处理厂的剩余污泥离心脱水,脱水后污泥输送入碱性改性池,然后混合液离心泥水分离,得到改性脱水污泥和脱水清液,脱水清液绝大部分循环回用,剩余10~20%体积的脱水清液和剩余污泥离心脱水清液一起排入渗滤液处理厂或城市污水处理厂进一步处理;
2)将步骤1)所得的改性脱水污泥输送到装有腐植酸液肥原料的曝气净化池,净化后混合液进行离心固液分离,得到离心清液和脱水污泥,离心清液再经袋式过滤即得进一步降低重金属含量的腐植酸液肥原料,脱水污泥混入到渗滤液处理系统或污水处理厂的污泥处理系统进一步处理。
步骤1)中碱性改性池化泥用水80~90%体积自身循环回用水,10~20%体积补充用水可采用自来水或渗滤液处理MBR+NF+RO工艺的RO回用水,池内污泥浓度在10~15g/L之间,并采用NaOH调节pH在9.5~10下搅拌改性15~30min,之后再用HCl调回混合液pH为7~8.5。
步骤2)中曝气净化池的污泥浓度为12~20g/L,温度为20~35℃,pH为7~8,曝气净化池中的穿孔管曝气气水比为10~15:1,净化时间为2~4h。
步骤2)中袋式过滤的精度不大于0.45μm。
本发明的显著优点在于:
(1)有效。直接取自渗滤液处理系统或污水处理厂的活性污泥对提取自渗滤液纳滤浓缩液的腐植酸液肥原料中重金属净化效果较差,对其所含各种重金属的去除率均小于15%。活性污泥经过碱性改性后,对浓度高的重金属去除率可达25~40%以上,去除效果一般可提高2倍以上。同时,曝气净化最佳时间也从污泥未改性前的5~7h缩短为2~4h,对温度、pH和污泥浓度等影响因素变化的适应范围也更宽。此外,该净化过程对腐植酸液肥的腐植酸含量影响几乎可以忽略。因此本发明方法可有效提高以净化后腐植酸液肥作为主体原料制成的含腐植酸水溶肥料的品质。
(2)适应性广,系统运行稳定且经济。曝气净化用的活性污泥可以是渗滤液处理厂的剩余污泥,也可以是污水处理厂的,来源广泛且通常就近可得。碱性改性污泥在高浓度下对各种重金属均有净化效果,且对含量较高的重金属净化效果明显,可适用于各种腐植酸液肥中重金属的净化。污泥碱性改性和曝气净化工艺条件温和,对活性污泥正常生命活动基本没有影响,因此工艺系统运行简单、稳定。活性污泥法一般具有经济低廉的优点,在本发明方法中活性污泥供应基本没有费用,且工程投资省,能耗低,药剂用量少,运行维护简便,这些都使得本方法达到良好的经济性。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1,对本发明的工艺流程作进一步描述。
整个工艺包括活性污泥的碱性改性池和腐植酸液肥的曝气净化池。具体流程为:(1)将取自渗滤液处理厂或城市污水处理厂的剩余污泥离心脱水,脱水后污泥输送入碱性改性池;往碱性改性池加入化泥用水,该用水主要为自身循环回用水,少量补充用水可采用自来水或渗滤液处理MBR+NF+RO工艺的RO回用水;加水后污泥浓度为10~15g/L,并投加NaOH调节pH在9.5~10,搅拌改性15~30min,再用HCl调回混合液pH为7~8.5;之后混合液离心分离,得到改性脱水污泥和脱水清液;脱水清液大部分循环回用,少量(约10~20%体积)和剩余污泥离心脱水清液一起排入渗滤液处理系统或污水处理厂进一步处理排放。(2)将获得的改性脱水污泥输送到曝气净化池,并泵入要净化的腐植酸液肥原料;调节池内污泥浓度为12~20g/L,温度为20~35℃,pH为7~8,穿孔管曝气气水比取10~15:1,净化2~4h;然后混合液离心固液分离,离心清液再经袋式过滤(精度不大于0.45μm),过滤液即为净化重金属后的腐植酸液肥原料,脱水污泥可掺入到渗滤液处理系统或污水处理厂的污泥处理系统进一步处理。
实施例1
下面以某生活垃圾填埋场和焚烧发电厂混合渗滤液处理厂的MBR+NF浓缩液所提取的可作为含腐植酸水溶肥料原料的半成品中重金属净化为例,进一步说明本发明。
该生活垃圾渗滤液处理厂渗滤液为垃圾填埋场与焚烧厂混合渗滤液,日产生渗滤液1500吨,采用以水质均衡作为预处理工艺,以MBR为生化主体处理工艺,以NF为深度处理工艺的处理流程。该处理厂日产生MBR+NF浓缩液约300吨,可提取含腐植酸水溶肥料原料约7.5吨/日。该腐植酸液肥原料的腐植酸含量为41g/L,其中黄腐酸为34.6g/L,pH值为7.1。重金属含量较高的种类主要有总Ni、Zn和总Cr等,浓度分别为21.7、19.1和16.1mg/L,相对较低的总Cu、总Pb和As分别为3.54、3.30和1.26mg/L,其他如Hg和Cd则远低于1mg/L。
对该腐植酸液肥原料中重金属净化主要包括两个步骤,即活性污泥的碱性改性和改性脱水污泥对腐植酸液肥原料的曝气净化,均采用序批式操作方式。首先,将取自渗滤液处理厂的剩余污泥通过离心机脱水(不投加化学药剂),脱水后污泥(含水率约80~90%)由螺旋输送泵送入碱性改性池;往改性池中加入化泥用水,第一次用自来水,后续批次主要用自身循环回用水,少量补充用水可采用自来水或渗滤液处理MBR+NF+RO工艺的RO回用水;加水调节污泥浓度为12g/L,并用计量泵提升NaOH溶液控制pH为10,搅拌改性20min,再用计量泵提升HCl溶液调回pH为8;之后混合液经离心机泥水分离,得到改性脱水污泥和脱水清液;脱水清液大部分循环回用于碱性改性池,只有约15%体积和剩余污泥离心脱水清液一起排入渗滤液处理系统进一步处理排放。然后,将改性好的污泥(含水率约80~85%)经螺旋输送泵进入曝气净化池,要净化的腐植酸液肥原料也由提升泵排入;控制池内污泥浓度为15g/L左右,温度和pH未作调整,即按室温下腐植酸液肥原料原有温度25℃和pH7.1,采用穿孔管曝气进行搅拌混合,气水比取12:1,净化3h;达到污泥对重金属充分吸附等作用后的泥水混合液再经离心机脱水,产生的离心清液再经0.45μm袋式过滤,形成的过滤液即为净化后的腐植酸液肥原料,其在此净化过程中总Ni、Zn和总Cr去除率分别可达35%、42%和25%以上,而含量较低的总Cu、总Pb和As也有5-15%不等的去除效果,因此可用于生产更高品质和更广用途的含腐植酸水溶肥料(如可施用于种植食用农作物的耕地)。而离心脱水污泥则合并到渗滤液处理系统的污泥处理系统进一步处理处置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种腐植酸液肥中重金属的净化方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将来自渗滤液处理厂或城市污水处理厂的剩余污泥离心脱水,脱水后污泥输送入碱性改性池,然后混合液离心泥水分离,得到改性脱水污泥和脱水清液,脱水清液绝大部分循环回用,剩余10~20%体积的脱水清液和剩余污泥离心脱水清液一起排入渗滤液处理厂或城市污水处理厂进一步处理;
2)将步骤1)所得的改性脱水污泥输送到装有腐植酸液肥原料的曝气净化池,净化后混合液进行离心固液分离,得到离心清液和脱水污泥,离心清液再经袋式过滤即得进一步降低重金属含量的腐植酸液肥原料,脱水污泥混入到渗滤液处理系统或污水处理厂的污泥处理系统进一步处理。
2.根据权利要求1所述的腐植酸液肥中重金属的净化方法,其特征在于:步骤1)中碱性改性池化泥用水80~90%体积自身循环回用水,10~20%体积补充用水可采用自来水或渗滤液处理MBR+NF+RO工艺的RO回用水,池内污泥浓度在10~15g/L之间,并采用NaOH调节pH在9.5~10下搅拌改性15~30min,之后再用HCl调回混合液pH为7~8.5。
3.根据权利要求1所述的腐植酸液肥中重金属的净化方法,其特征在于:步骤2)中曝气净化池的污泥浓度为12~20g/L,温度为20~35℃,pH为7~8,曝气净化池中的穿孔管曝气气水比为10~15:1,净化时间为2~4h。
4.根据权利要求1所述的腐植酸液肥中重金属的净化方法,其特征在于:步骤2)中袋式过滤的精度不大于0.45μm。
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