申请日2015.01.01
公开(公告)日2015.04.08
IPC分类号C02F11/14; C02F11/00
摘要
本发明涉及重金属污泥的预处理方法。具体方法为先用熟石灰粉末调节污泥泥浆的pH至7～9，再用重金属稳定化药剂进行处理;而后加入水泥、絮凝剂进行搅拌;最后用泥水分离设备将大量已经脱除金属的水分离出来;泥饼自然干化1-2天后变得质硬，含水低于40%，可直接填埋处置，分离的污水中重金属含量符合《污水综合排放标准》中相关的排放限值。该法可作为高含水、含重金属污泥填埋处置前的预处理单元。
权利要求书
1.一种重金属污泥的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)重金属稳定化，2)水泥混匀，3)絮凝沉降，4)泥水分离，5)泥饼干化。
2. 根据权利要求1所述的一种重金属污泥的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)重金属稳定化，在搅拌状态下向容器中加入熟石灰粉末，使得污泥与熟石灰粉末迅速搅拌均匀，调节后的污泥的pH值为7～9;再向调节pH后的物料中加入重金属稳定剂，充分搅拌至混合均匀;
2)水泥混匀，搅拌下向步骤1)重金属稳定化后的物料中加入水泥混匀;
3)絮凝沉降，搅拌下向步骤2)水泥混匀后的物料中加入絮凝剂PAM，使污泥迅速絮凝沉降;
4)泥水分离，将步骤3)絮凝后的污泥进行脱水分离;
5)泥饼干化，将步骤4)泥水分离后的泥饼自然干化1-2天。
3.根据权利要求1或2所述污水处理污泥的预处理方法，其特征在于：步骤1)中所述重金属污泥为含有重金属一种或几种的污泥，含水率在85%以上。
4.根据权利要求1或2所述污水处理污泥的预处理方法，其特征在于：步骤1)中所述重金属稳定剂为硫化钠、硫脲、重金属捕集剂等，药剂的添加重量与步骤1)待处理的污泥的中重金属的含量相关。
5.根据权利要求1或2所述污水处理污泥的预处理方法，其特征在于：步骤2)先在搅拌下向步骤1)结束后的泥浆中加入水泥，并搅拌均匀，水泥的添加量与步骤1)待处理的污泥的质量比为1∶80-100。
6.根据权利要求2所述污水处理污泥的预处理方法，其特征在于：步骤3)先在搅拌下向步骤2)水泥添加结束后的物料中加入絮凝剂PAM;
所述PAM浓度为0.5%时絮凝剂，絮凝剂的添加量与步骤1)中待处理的污泥的质量比为1∶100。
说明书
一种重金属污泥的预处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理污泥的脱水和脱除金属的预处理技术。
背景技术
随着城市化进程的进一步加快，城市生活污水和工业废水对环境的污染越来越严重，为减轻水域污染，全国大中小城市大量上马增建了污水处理厂，伴随而来的是污水处理过程中产生大量的污泥，污泥的任意堆放不仅占地多，而且还可造成二次污染。污泥中含有对人畜产生危害的重金属，而重金属与其它污染物不同，不能被微生物所降解，一旦进入土壤，容易被作物吸收，而且会在植物体内累积，最终通过食物链对人畜产生危害。我国对含重金属污泥的处置以卫生填埋或焚烧为主，仅对数量较少的含重金属比较高的才加以利用。而污泥的高含水率和重金属的容易浸出，导致了重金属污泥的处置过程极为复杂而不经济。很显然，简单的填埋处置导致渗滤液增加，同样加重了水污染治理的负担，而直接焚烧则要消耗大量的热源。因此解决好重金属污泥的安全处置已成为一项紧迫的任务。
中国专利：CN103011544介绍了一种应用废玻璃使污泥深度脱水的方法，该发明把玻璃粉加入到污泥中，再通过挤压将水脱除，该法脱水效果好，但是需要消耗大量的玻璃粉，成本较高;中国专利：CN103359899介绍了一种污泥深度脱水的预处理方法，该法通过加过硫酸盐，并在微波作用下将污泥中水脱除，该法需要用较大功率的微波，能耗高，设备要求高，不太适合大规模处理污泥;中国专利：CN103030259介绍了一种剩余污泥的调理脱水方法，该法通过添加季铵阳离子有机物将污泥中水分离出来，但是该法在酸性条件下进行，容易产生重金属离子二次污染。
本发明的重金属污泥来自化工、电镀、冶金加工及城镇污水处理等企业，为含有重金属一种或几种的污水处理污泥，含水率在85%以上。其处理难度在于： 难以直接泥水分离，需要添加大量的调理剂方能实现;而且分离的废水中重金属离子超标，需要复杂的后续处理才能排放;分离的泥饼仍具有浸出毒性，浸出液中重金属离子远超过《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)中相关标准限值，需要经过稳定固化处理后才能填埋处置。
常规处理工艺：
1)污泥调质—深度脱水工艺：
污泥调质—深度脱水是通过利用添加氯化铁、硫酸铁、氧化钙、氧化镁等化学试剂对污泥进行调理，改变污泥性能，然后再脱水的方法。该方法脱水效果明显，但未考虑重金属的浸出因素。如果对含重金属的污泥采用该工艺，其脱除的水分和脱水后的泥饼中均含有重金属。该工艺所用试剂价格相对本发明所采用的水泥要贵，推广受到成本的限制。
2)直接石灰—水泥固化工艺：
直接石灰—水泥固化工艺只能用来处理含水率相对较低的污泥，对高含水的污泥需要先脱水再进行固化;而且仅水泥和石灰无法完全稳定化重金属，其重金属污泥的固化体浸出液往往重金属超标。
3)干化—焚烧工艺：
干化-焚烧处理污泥能够大量降低污泥量，是常用的污泥处置方法。但是干化-焚烧未彻底解决污泥中重金属污染的问题，在干化-焚烧的同时，重金属往往存在于飞灰和焚烧残渣中，飞灰容易造成二次污染，焚烧残渣需要进一步稳定化固化处理。而且污泥热值差别很大，未必能直接燃烧，用来干化污泥的能耗也需要很多。
4)淋滤浸出—污泥解毒工艺：
淋滤浸出—污泥解毒工艺是针对重金属污泥的重要处理工艺，但是该工艺很难将污泥中的重金属全部浸出，污泥重金属超标仍然难以直接填埋，该工艺还存在无法减少污泥含水率、需要大量碱中和酸浸污泥、浸出液金属浓度相对较低，难以回收的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种既能去除污泥中重金属又能大幅降低污泥含水率的重金属污泥预处理方法，在脱除废水中重金属的同时，也解决了污泥中重金属超标不能直接填埋的问题。
实现本发明目的的技术方案是：本发明包括以下步骤：
1)重金属稳定化，2)水泥混匀，3)絮凝沉降，4)泥水分离，5)泥饼干化。
一种重金属污泥的预处理方法，包括以下步骤：
1)调节pH，搅拌状态下向容器中加入熟石灰粉末，使得污泥与熟石灰粉末迅速搅拌均匀，调节后的污泥的pH值为7～9;而后向调节pH后的物料中加入重金属稳定剂，充分搅拌至混合均匀;
2)水泥混匀，搅拌下向步骤1)重金属稳定化后的物料中加入水泥混匀;
4)絮凝沉降，搅拌下向步骤2)水泥混匀后的物料中加入絮凝剂PAM，使污泥迅速絮凝沉降;
5)泥水分离，将步骤3)絮凝后的污泥进行脱水分离;
6)泥饼干化，将步骤4)泥水分离后的泥饼自然干化1-2天。
步骤1)中所述重金属污泥为含有重金属一种或几种的污泥，含水率在85%以上。
步骤1)中所述重金属稳定剂为硫化钠、硫脲、重金属捕集剂等，药剂的添加重量与步骤1)待处理的污泥的中重金属的含量相关。
步骤2)先在搅拌下向步骤1)结束后的泥浆中加入水泥，并搅拌均匀，水泥的添加量与步骤2)待处理的污泥的质量比为1∶80-100。
步骤3)先在搅拌下向步骤2)水泥添加结束后的物料中加入絮凝剂PAM;
所述PAM浓度为0.5%时絮凝剂，絮凝剂的添加量与步骤1)中待处理的污泥的质量比为1∶100。
所述金属稳定化药剂为硫化钠、硫脲、重金属捕集剂等，使用药剂的种类及添加重量与步骤1)待处理的污泥的中金属的含量相关。
本发明通过重金属稳定化药剂的作用，使之与重金属通过化合、螯合反应，形成难溶的化合物，在脱除废水中的重金属的同时，也大大降低了污泥中重金属的可浸出性。
本发明加入水泥是通过水泥的水合作用，改善并增强颗粒结构，从而提高过滤性能。
本发明加入絮凝剂的作用是脱除表面吸附水和毛细结合水，减少污泥颗粒间的排斥作用，凝聚颗粒迅速成为大的絮凝体，从而大幅改善过滤性能。
本发明具有积极的效果：该法利用金属沉淀剂、石灰、水泥、絮凝剂等对含金属、高水分的污水处理污泥进行重金属脱除和脱水，很好地解决了污泥含重金属超标、含水率高不能直接填埋的问题。
本发明比直接加絮凝剂的脱水效果要好，以下为验证数据： 原含水率直接絮凝脱水后含水率本发明方法脱水后含水率本发明方法脱水干化后含水率样品195%86%53%42%样品299%79%47%39%样品393%76%45%33%
本发明处理的污泥有如下特点：a、含大量重金属：相关国标测定，其结果显示本发明处理的重金属污泥污泥含有一种或多种的砷、铅、汞、铜、镍、锌、镉等重金属;b、含水率高：根据分析，污泥含水率在85%以上，部分达到95%甚至更高。
根据上述污水处理污泥的特点，本发明先用金属沉淀剂对金属成分进行稳定化，金属转化成稳定的沉淀物被收集;根据GB 8978-1996《污水综合排放标准》，排放污水的pH须在6-9之间，而且金属在碱性条件下有良好的稳定效果，故用熟石灰粉末调节废渣的pH至7～9;调节pH结束后再加入水泥，通过水泥的水合作用，使之更容易被絮凝和泥水分离作业;再通过絮凝剂的絮凝作用将污泥沉淀;最后泥水分离设备将大量已经脱除金属的水分离出来;由于水泥的作用，泥饼自然干化1～2天后变得质硬，含水低于40%，可直接填埋处置。
本发明能够快速低成本将污泥含水率降至50%以下;金属去除率在99%以上，最终实现金属以稳定的形态存在于含水率较小的泥饼中，废水中不含或者含微量的重金属，符合《污水综合排放标准》((GB 8978-1996)中的重金属排放限值;处理后的泥饼经浸出毒性鉴别，浸出液中重金属含量符合GB 18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》中重金属的相关限制标准。