申请日1991.05.03
公开(公告)日1992.05.13
IPC分类号C02F1/62; C01F11/00; C02F1/72
摘要
新发明为一种清除都市排放含有重金属的污水 /污泥毒素的方法，其步骤包括将污水/污泥、最少 一种催化氧化剂(例如一种铁盐)、最少一种再生氧化 剂及酸混合，形成兼具固体部分及液体部分的活性泥 浆，经过一段停留时间后，将固体部分从液体部分中 分离，停留时的活性泥浆的pH值要维持于介乎约 1.0至2.0，而氧化还原电位则最少维持在+400毫伏 的水平。
権利要求書
1、清除含有重金属污水/污泥的方法，包括下列步骤：
(a)将定量污泥，最少一种定量催化氧化剂，最少一种定量再生氧化剂及定量酸混合，形成兼具固体部分及液体部分的活性泥浆;及
(b)将活性泥浆内的固体部分与液体部分分离。
2、根据权利要求1所述的方法，其中所述酸的数量足以使上述活性泥浆的pH值介乎约1.0至2.0。
3、根据权利要求2所述的方法，其中所述活性泥浆的pH范围最少维持10分钟。
4、根据权利要求1所述的方法，其中所述最少一种催化氧化剂的数量及最少一种再生氧化剂的数量足以使所述活性泥浆的氧化还原电位达致+400毫伏以上。
5、根据权利要求4所述的方法，其中所述活性泥浆的氧化还原电位最少维持10分钟。
6、根据权利要求3及5所述的方法，其中所述活性泥浆的pH范围及氧化还原电位须同时保持在上述水平。
7、根据权利要求4所述的方法，其中所述催化氧化剂为铁盐。
8、根据权利要求7所述的方法，其中所述铁盐为氯化铁。
9、根据权利要求4所述的方法，其中所述再生氧化剂为气体状态。
10、根据权利要求9所述的方法，其中所述气态再生氧化剂为压缩空气。
说明书
本发明涉及清除都市排放含有重金属的污水/污泥毒素的新方法。更具体地说，本发明涉及使都市污水/污泥中重金属含量符合或超过美国环境保护处所制定有关将污泥安全应用于土地的品质标准的新方法。
根据一九八九年二月六日联邦登记册第54卷第23号有关第5754页的内容，美国环境保护处将实施严格规例以保障公众人士健康及保护环境，以免受到污水/污泥所含污染物质预期带来的不良影响，简单来说，定于一九九一年十月实施的新规例制定有关污水/污泥的最终用途及处理方法规定。市政污水处理处认为新规例与现有公营污水处理厂对污泥的用途及处理方法存在重大分歧。市政污水处理处相信，公营污水处理厂现时处理污泥的措施，在许多方面将不会符合建议中的规例。
污水/污泥是都市排放经处理污水的残余物，通常含有超过90%的水份、胶体分散固体颗粒(部分是易碎的)及溶解物质。污泥的化学及生物成份视乎流入公营污水处理厂的废水成份及其后的处理程序而定，不过其成份通常为重金属、可致病的病原有机体(例如细菌、病毒及寄生虫)、挥发性有机固体、养份、腐殖物质及/或工业废料。
污水/污泥所所含的金属对人体健康及环境构成严重威胁。美国每年产生的污泥干重约为七百五十万吨，其中约20%污泥因含有有机体及养份而用于土地，而约40%弃置于都市堆填区，另约5%倾注入海洋，约20%则进行焚化。上述所有使用及处理污泥的方法均未臻完善，因为积聚的金属会透过上述途径循环回流入四周环境，对食物链构成毒害，最 终影响人体健康。重金属的毒素可积聚在人体肾脏及肝脏，及其他器官，导致机能失调，甚至危害生命。
以往清除污水/污泥所含重金属的方法有数种。常见的方法是利用标准酸化技术清除污水/污泥中的重金属。虽然酸化方法能有效沥滤(一般亦称为溶解)污泥中较易溶解的重金属，但是酸溶解方法对污水/污泥中若干种主要重金属并不凑效。
Hayes et al.(美国注册专利4，370，233)透露可以利用化学方法，将厌氧消化有机污泥中的不溶解有毒重金属清除。这种方法是将污泥的氧化还原电位提高至+300毫伏以上，保持6至12小时。期间将污泥氧化，使重金属较易对化学沥滤起反应。完成上述程序后，随即将污泥酸化至pH值介乎1.0至3.0水平，再保持6至12小时，期间加添浓酸(例如硫酸或盐酸)，同时不停搅拌污泥，并利用曝气方法将温度维持于规定水平及将氧化还原电位维持在+300毫伏以上。Hayes et al.方法的原理是在进行酸化处理前如能在一段时间内保持污泥高温及氧化还原电位于某水平，则会令重金属品类转移，产生金属沉淀，加快酸化时的溶解速度。
Hayes et al.清除污水/污泥所含重金属毒素的方法明显存在多个缺点。第一，存放时间太久，氧化连同酸化历时最少12小时。存放时间长，意味需要庞大储槽以进行化学处理。第二，氧化及酸化相继发生，使这种方法需时较久方才凑效。第三，专利权文献并无透露如何能将氧化还原电位维持于+300毫伏以上水平。第四，保持高温是一项主要条件，增加运作成本。最后，最好要在酸化前提高污泥的温度及氧化还原电位一段较长时间。另外这种分两阶段进行的方法需要较长时间方才凑效，而提高温度及保持高温会令成本加重。
基于以上考虑因素及其他理由，终于演变出现行发明的新方法。
本发明公开一种清除都市排放含有重金属的污水/污泥所含毒素的 新方法。首先将一定量含有重金属的污泥注入容器，再混以催化氧化剂(例如铁盐)、再生氧化剂及酸，形成固态/液态活性泥浆，其pH值介乎1.0至2.0，氧化还原电位最低为+400毫伏。存放一段适当时间后，泥浆内固体部分的重金属会溶入液体部分，然后活性泥浆注入常规固体/液体分离设备(附有洗涤功能则更理想)，将含有重金属的液体部分与实际上已不再含有重金属的固体部分分离。固体部分经中和至其pH值符合环境保护处制订的规例，使之可以用作不含毒素的肥料及/或土壤护养剂。
本发明的新方法特点及详情见下文优选实施方案。了解了本发明的各个方面后定当认识到此项发明的重要性及对于先有技术的进展。
本发明主要目的是清除污水/污泥的毒素，使其重金属含量符合或超过美国环境保护处所制订有关将污泥安全用于土地的品质标准。
本发明旨在提供一种快速氧化方法，产生高水平的氧化还原电位，从而大大减低氧化及酸化(利用化学方法清除污水/污泥毒素的两项必须步骤)的所需时间。
本发明旨在为现有废水处理系统提供一个精简及经改良的“附加”系统，不会妨碍现有废水处理程序，亦毋须修改现有处理或使用污泥的方法。
本发明旨在大大减低对生物氧气及化学氧气的的需求量，同时大大减低污泥所含的大肠杆菌。
再者，本发明的另一目的在于提供一种能轻易装配加热装置的清除毒素方法，以便在有需要时可提高温度以消灭其他病原有机体，例如被认为对环境最具抵抗力的病原体-蛔虫卵。