申请号CN201610567085.0
申请日2016.07.15
公开(公告)号CN106007292A
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C02F11/00; C01B25/36; C01B25/37; C01B33/20; C01F7/02; C01G3/00; C01G3/02; C01G9/02; C01G11/00; C01G11/02; C01G13/04; C01G21/12; C01G21/20; C01G21/21; C01G49/02; C01G53/04; C01G53/06; C01G53/11; C05B17/00
摘要
本发明提供了一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法，属于污泥处理技术领域，(1)对污泥进行预处理;(2)对步骤(1)预处理后的污泥溶液进行无机盐提取;(3)向步骤(2)提取的无机盐提取液中加入沉淀剂a1至沉淀物析出，形成无机盐A1，回收利用;(4)将步骤(3)中滤去沉淀的上清液中加入沉淀剂a2至沉淀物析出，形成无机盐A2，回收利用;(5)依此类推，将上一步骤中滤去沉淀的上清液中加入沉淀剂an至沉淀物析出，形成无机盐An，回收利用。本发明将污泥中的无机质分别回收利用，既是对污泥的减量化处理，也是一种污泥的资源化利用，其流程简单，适用性强，操作简便，易于控制，运行费用低，处理效果好，适用范围广，易于推广使用。
权利要求书
1.一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对污泥进行预处理;
(2)对步骤(1)预处理后的污泥溶液进行无机盐提取;
(3)向步骤(2)提取的无机盐提取液中边搅拌边加入沉淀剂a1至沉淀物析出，形成无机盐A1，回收利用;
(4)向步骤(3)中滤去沉淀的上清液中边搅拌边加入沉淀剂a2至沉淀物析出，形成无机盐A2，回收利用;
(5)依此类推，将上一步骤中滤去沉淀的上清液中边搅拌边加入沉淀剂an至沉淀物析出，形成无机盐An，回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：
(3i)向步骤(2)提取的无机盐提取液中边搅拌边加入氧化剂，形成磷酸铁沉淀，若磷酸根离子没有完全析出，需要补充铁离子，使得磷酸根离子尽可能多的析出;
(3ii)向步骤(3i)析出的磷酸铁沉淀边搅拌边加入强碱溶液，调高pH值至磷酸根离子浸出以及氢氧化铁沉淀的形成;
(3iii)向步骤(3ii)浸出磷酸根的溶液中边搅拌边加入氯化钙溶液，至磷酸钙沉淀完全析出，析出的磷酸钙做磷肥原料;
(3iv)步骤(3ii)析出的氢氧化铁沉淀一部分用于补充步骤(3i)中的铁离子，另一部分经处理后做铁盐絮凝剂;
(3v)步骤(3iii)得到的溶液呈碱性，作为步骤(3ii)中的强碱溶液回用。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的无机盐提取为一次无机盐提取或多次无机盐提取，无机盐提取的次数为1～7次。
4.根据权中利要求1-3任一项所述的一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法，其特征在于，所述步骤(2)每次无机盐提取的停留时间为20min～90min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法，其特征在于，所述步骤(3)、(4)、(5)中的沉淀剂包括氧化物、过氧化物、氢氧化物、硫酸化物、碳酸化物、亚硫酸化物、硫化物、硅酸化物、磷酸化物中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法，其特征在于，所述步骤(3)、(4)、(5)中的无机盐沉淀包括HgI2、HgSO3、HgS、Hg3(PO4)2、Cd(OH)2、CdCO3、CdSO3、CdS、CdSiO3、Cd3(PO4)2、CrSiO3、Cr3(PO4)2、Cu(OH)2、CuCO3、CuSO3、CuS、CuSiO3、Cu3(PO4)2、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO3、ZnS、ZnSiO3、Zn3(PO4)2、Ni(OH)2、NiCO3、NiSO3、NiS、NiSiO3、Ni3(PO4)2、Fe(OH)3、Fe2(SiO3)3、FePO4、Al(OH)3、Al2(SiO3)3、AlPO4、Pb(OH)2、PbSO4、PbCO3、PbSO3、PbS、PbSiO3、Pb3(PO4)2。
7.根据权利要求1-2任一项所述的一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法，其特征在于，经步骤(2)无机盐提取后的沉淀物为有机污泥溶液，其有机物含量提高40%以上。
8.一种将污泥中的无机质分别提取利用的装置，其特征在于，包括依次连接的预处理装置、无机盐提取装置、一次沉淀装置和一次过滤装置，所述一次沉淀装置与二次沉淀装置相连，所述二次沉淀装置与二次过滤装置相连，依此类推，N-1次沉淀装置与N次沉淀装置相连，所述N次沉淀装置与N次过滤装置相连，其中N≥2。
9.根据权利要求8所述的将污泥中的无机质分别提取利用的装置，其特征在于，还包括一有机物处理装置，所述有机物处理装置与无机盐提取装置相连。
10.根据权利要求8所述的将污泥中的无机质分别提取利用的装置，其特征在于，所述一次过滤装置连接一磷酸根沉淀装置，所述磷酸根沉淀装置连接一磷酸根溶解装置，所述磷酸根沉淀装置和磷酸根溶解装置之间设有一回流装置。
说明书
一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法与装置
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体是一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法与装置。
背景技术
污泥是在污水处理过程中产生的固体沉淀物质，由于污水种类繁多，导致污泥成分复杂，包含如泥沙、纤维、微生物残体、有机物、氮磷等营养源、重金属、病原菌等成分。污泥卫生填埋是将城市污泥经过简单灭菌处理，直接倾倒于低地或谷地等，其处理成本低、不需要高度脱水，但是由于城市污泥产量越来越大，而填埋场地越来越有限，并且污泥中含有的有害物质经雨水的浸蚀和渗透会污染地下水环境;污泥焚烧可以去除污泥中的有机质和水分，杀灭病原体，最大限度的降低污泥体积，但是焚烧不仅会造成空气污染，还造成污泥中无机成分的严重浪费，并且污泥焚烧处理所需投资大，管理要求高，若焚烧后仍有重金属离子等有毒物质存在，还须做最终处置;污泥消化处理影响因素多，消化时间长，运行能耗大，并且该方法只针对污泥的有机部分的处理，污泥中的重金属经稳定化处理，不仅未得到利用，随时间的变化也会脱稳，再次造成环境污染。综上，常规的污泥处理方法很难做到同时减量化、无害化和资源化。
此外，市政污水、给水及工业污水在处理过程中会加入大量絮凝剂，因此在污泥中会存在大量的铁、铝离子，工业污泥中还会存在大量其他金属离子，将污泥中的无机盐及金属离子回收，重新用来制作絮凝剂或回用于工业生产中，即是污泥的减量化处理，也是一种资源的有效利用。传统污泥处理工艺中，无机盐都是一起处理，其结果是难以加以利用，即使利用也含有大量杂质，而这些杂质本身也是资源。将污泥中的无机质分别提取出来，提高了无机污泥有效成分的利用率，也使得有机污泥的利用更安全。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种无害化、资源化、减量化、高纯度的将污泥中的无机质分别提取利用的方法，解决了现有技术中二次污染严重，无机质资源浪费等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法与装置，包括如下步骤：
(1)对污泥进行预处理;
(2)对步骤(1)预处理后的污泥溶液进行无机盐提取;
(3)向步骤(2)提取的无机盐提取液中边搅拌边加入沉淀剂a1至沉淀物析出，形成无机盐A1，回收利用;
(4)向步骤(3)中滤去沉淀的上清液中边搅拌边加入沉淀剂a2至沉淀物析出，形成无机盐A2，回收利用;
(5)依此类推，将上一步骤中滤去沉淀的上清液中边搅拌边加入沉淀剂an至沉淀物析出，形成无机盐An，回收利用。
进一步地，所述步骤(3)包括：
(3i)向步骤(2)提取的无机盐提取液中边搅拌边加入氧化剂，形成磷酸铁沉淀，若磷酸根离子没有完全析出，需要补充铁离子，使得磷酸根离子尽可能多的析出;
(3ii)向步骤(3i)析出的磷酸铁沉淀边搅拌边加入强碱溶液，调高pH值至磷酸根离子浸出以及氢氧化铁沉淀的形成;
(3iii)向步骤(3ii)浸出磷酸根的溶液中边搅拌边加入氯化钙溶液，至磷酸钙沉淀完全析出，析出的磷酸钙做磷肥原料;
(3iv)步骤(3ii)析出的氢氧化铁沉淀一部分用于补充步骤(3i)中的铁离子，另一部分经处理后做铁盐絮凝剂;
(3v)步骤(3iii)得到的溶液呈碱性，作为步骤(3ii)中的强碱溶液回用。
进一步地，所述步骤(2)中的无机盐提取为一次无机盐提取或多次无机盐提取，无机盐提取的次数为1～7次。
进一步地，所述步骤(2)每次无机盐提取的停留时间为20min～90min。
进一步地，所述步骤(3)、(4)、(5)中的沉淀剂包括氧化物、过氧化物、氢氧化物、硫酸化物、碳酸化物、亚硫酸化物、硫化物、硅酸化物、磷酸化物中的一种或几种。
进一步地，所述步骤(3)、(4)、(5)中的无机盐沉淀包括HgI2、HgSO3、HgS、Hg3(PO4)2、Cd(OH)2、CdCO3、CdSO3、CdS、CdSiO3、Cd3(PO4)2、CrSiO3、Cr3(PO4)2、Cu(OH)2、CuCO3、CuSO3、CuS、CuSiO3、Cu3(PO4)2、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO3、ZnS、ZnSiO3、Zn3(PO4)2、Ni(OH)2、NiCO3、NiSO3、NiS、NiSiO3、Ni3(PO4)2、Fe(OH)3、Fe2(SiO3)3、FePO4、Al(OH)3、Al2(SiO3)3、AlPO4、Pb(OH)2、PbSO4、PbCO3、PbSO3、PbS、PbSiO3、Pb3(PO4)2。
进一步地，经步骤(2)无机盐提取后的沉淀物为有机污泥溶液，其有机物含量提高40%以上。
本发明还提供了一种将污泥中的无机质分别提取利用的装置，包括依次连接的预处理装置、无机盐提取装置、一次沉淀装置和一次过滤装置，所述一次沉淀装置与二次沉淀装置相连，所述二次沉淀装置与二次过滤装置相连，依此类推，N-1次沉淀装置与N次沉淀装置相连，所述N次沉淀装置与N次过滤装置相连，其中N≥2。
进一步地，还包括一有机物处理装置，所述有机物处理装置与无机盐提取装置相连。
进一步地，所述一次过滤装置连接一磷酸根沉淀装置，所述磷酸根沉淀装置连接一磷酸根溶解装置，所述磷酸根沉淀装置和磷酸根溶解装置之间设有一回流装置。
进一步地，还包括一中和装置，所述中和装置分别与二次过滤装置、三次过滤装置，依此类推，至N次过滤装置，N次沉淀装置和和磷酸盐沉淀装置相连。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明采用多次沉淀工艺，将污泥中无机盐浸出到液相中后再分别沉淀提取出来，提高了无机污泥中有效成分的利用率，通过控制沉淀剂种类、加入量及溶液pH值等条件，使得提取出的无机盐杂质含量少、纯度高，有利于提取出的无机盐的回收利用。对于采用铁、铝絮凝剂的产生的污泥，污泥中铁、铝离子含量极高，本发明将污泥中的铁、铝离子回收，重新用来制作絮凝剂，并且做出的絮凝剂经检验絮凝效果好。此工艺针对市政及工业污水在处理过程中加入大量絮凝剂，污泥中存在大量的铁、铝离子，造成铁、铝离子的浪费的有效解决措施。
(2)本发明把污泥中的无机盐极大程度的提取出来，一方面解决了重金属对有机污泥资源化利用的障碍问题，另一方面解决了污泥中无机质的资源化利用问题，即达到了污泥中无机资源的有效利用，又使得有机污泥在堆肥利用时不会造成重金属污染，在污泥资源化利用的同时实现了污泥的减量化和无害化，达到清洁生产的目的，产生显著的经济、社会和环境效益。
(3)本发明在预处理中采用酸性处理剂，在沉淀处理中采用碱性处理剂，处理后的碱性溶液可以回流到系统中，实现了系统中碱液的循环利用，保持系统的酸碱平衡，一方面，系统中没有酸液、碱液的排放，不会造成环境污染，另一方面，没有造成药剂的浪费，降低了经济成本和运行费用，提高了企业的效益。