申请日2016.08.02
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F11/02
摘要
对污泥中重金属进行去除处理采用的设备及方法，设备由反应容器、对反应容器内的污泥进行搅拌的搅拌机构、给反应容器进行调温的温控系统及将反应容器中反应生产的溶液吸出的滤吸装置四部分构成;方法步骤为：S1预制硫细菌接种液;S2开启搅拌机构和温控系统，为生污泥进行重金属处理做好准备;S3生污泥进行反应，生成含重金属离子的反应液;S4对反应液进行滤吸处理。本设备结构简单、安装方便、运行费用低、使用方便灵活、脱水效果好、不产生二次污染;本方法工艺操作简单、重金属去除效率高、成本费用低。
权利要求书
1.对污泥中重金属进行去除处理采用的设备，其特征在于：包括反应容器，反应容器采用罐体结构，反应容器固定支撑在支架上，在反应容器的顶部设有进料接口和补水接口，在反应容器的底部设有出料接口，在补水接口位置安装有阀门;包括搅拌机构，所述搅拌机构包括电机、连接电机的减速器、连接减速器的搅拌轴及安装在搅拌轴上的搅拌桨叶构成，所述电机和减速器固定安装在反应容器的顶部，所述搅拌轴由上至下伸入到反应容器的内腔中，所述搅拌桨叶为多组、且上下按间距固定在搅拌轴上;包括给反应容器进行调温的温控系统;包括滤吸装置，所述滤吸装置包括过滤网、气动泵和集液槽，所述过滤网安装在反应容器的出料接口位置，气动泵的进液接口通过出液管路与反应容器的出料接口连接，气动泵的出液接口通过进液管路与集液槽连接，在进液管路上连接有旁支管路，旁支管路的端口形成取样口，在旁支管路上安装有阀门。
2.根据权利要求1所述的对污泥中重金属进行去除处理采用的设备，其特征在于：所述温控系统包括设在反应容器侧壁外的围板，围板与反应容器的侧壁之间形成用于供调温介质流通的环形存储腔，在围板上设有进液接口和回液接口，进液接口和回液接口分别通过调温介质输入管路和调温介质输出管路与外设的调温存储装置连接，在调温介质输出管路上安装有循环泵，使温控系统形成循环调温回路。
3.根据权利要求1所述的对污泥中重金属进行去除处理采用的设备，其特征在于：反应容器、进液管路、出液管路及集液槽均由耐酸的316L不锈钢材质制成。
4.根据权利要求1所述的对污泥 中重金属进行去除处理采用的设备，其特征在于：在集液槽内安装有挡板，挡板与集液槽连接进液管路的一侧壁之间形成杂质沉淀区。
5.根据权利要求1所述的对污泥中重金属进行去除处理采用的设备，其特征在于：在反应容器的侧壁外设置有吊耳和支耳，反应容器通过支耳固定支撑在支架上。
6.根据权利要求1所述的对污泥中重金属进行去除处理采用的设备，其特征在于：所述反应容器由圆柱形的罐体主体部分、分别与罐体主体部分的上端部和下端部连接的半椭圆形的上封头部分和锥形的下封头部分构成，所述进料接口和补水接口设置在上封头部分上，所述出料接口设置在下封头部分上。
7.对污泥中重金属进行去除处理的方法，其特征在于，所述方法采用了上述设备，其处理步骤如下：
S1预制硫细菌接种液：
从待处理的生污泥中取多份生污泥样品，对多份生污泥样品按照先后顺序进行细菌的富集培养;对于每份生污泥样品，均需按10g/L的比例加入硫粉，并置于100r/min、且温度28°的恒温箱中进行振荡培养，待生污泥样品中的pH 值降到2.0以下，停止振荡培养，反应生成接种液，另外，除第一份生污泥样品外，均需要依次将前一份生污泥样品反应生成的接种液按照5%的接种量加到后一份生污泥样品中;在细菌培养期间采用称量法补充蒸发掉的水份，经过多次富集培养，最后一份生污泥样品反应所得的混合液即为经驯化后的可用于污泥重金属生物淋滤的硫细菌接种液，在硫细菌接种液中主要含有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌;
S2开启搅拌机构和温控系统，使搅拌桨叶的转动速度保持在60～100r/min，保持反应容器内的温度在28～35℃之间，为生污泥进行重金属处理做好准备;
S3生污泥进行反应，生成含重金属离子的反应液：
先通过进料接口向反应容器中加入待处理的生污泥，再向生污泥中加入能量物质单质硫和第一步生产的硫细菌接种液，通过搅拌桨叶的搅拌使生污泥、单质硫及硫细菌接种液充分混合，当混合后的生污泥的含水率低于设定要求时，打开补水接口位置的阀门，通过补水接口向反应容器内加水;在搅拌桨叶的搅拌下，促进了生污泥中的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌与氧气的接触，加快繁殖能力，随着反应的进行，一方面氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌通过其分泌的胞外多聚物直接吸附在污泥中金属硫化物表面，通过细胞内特有的氧化酶直接氧化金属硫化物，生成可溶性硫酸盐;另一方面反应容器中的溶液酸度升高，使生污泥中的微生物病原菌被杀死;
S4对反应液进行滤吸处理：
生污泥在反应容器内反应一段时间后，开启气动泵，使气动泵先在低功率的状态下运行，在气动泵的抽吸作用下，反应容器中生产的反应液经出液管路、气动泵和进液管路被吸入到集液槽内，设置在出料接口位置的过滤网会将污泥杂质过滤掉，避免一同吸入至集液槽中;在滤吸的过程中，打开旁支管路上的阀门，通过取样口取反应液样品，通过检测反应液的pH 值来确定反应是否完成，当反应液pH 值处于2以下，即可认为反应完成;然后将气动泵调至最大功率，使反应容器中的反应液快速吸入到集液槽，使污泥中重金属被分离去除掉。
说明书
对污泥中重金属进行去除处理采用的设备及方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及对污泥中重金属进行去除处理采用的设备及方法。
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，为减轻水域污染指数，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，一方面污泥的任意堆放不仅占地多，而且还可造成二次污染;另一方面污泥内含丰富的N、P、K及植物所需的微量元素，具有很好的肥效，综合营养物质含量高于普通农家肥，若不加以利用将是对资源的巨大浪费。但污泥中同时还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，因而污泥中重金属成为限制其污泥进一步利用的主要因素。如何有效去除重金属是解决污泥处理处置和资源化利用的关键性问题。
护城河底部积聚的大量污泥和陆地污水处理厂产生的污泥中都带有严重超标的重金属，没有良好的处理会对环境及土壤进行严重污染，进而影响牲畜乃至人体本人的健康。因此，必须对重金属含量超标的污泥进行处理后再进行利用。
长期以来，护城河底部积聚的大量污泥和陆地污水处理厂产生的污泥都以掩埋或者任意堆放为主，不仅对周边环境造成了污染，还占用了大量的土地面积。这种不作为方法产生的后果逐渐得到了相关环保部门的重视。即便对污泥中的重金属进行处理，也同样面临着处理费用高昂、容易造成二次环境污染等问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种对污泥中重金属进行去除处理采用的设备及方法，该设备结构简单、安装方便、运行费用低、使用方便灵活、脱水效果好、不产生二次污染;该方法工艺操作简单、重金属去除效率高、成本费用低。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
对污泥中重金属进行去除处理采用的设备，其特征在于：包括反应容器，反应容器采用罐体结构，反应容器固定支撑在支架上，在反应容器的顶部设有进料接口和补水接口，在反应容器的底部设有出料接口，在补水接口位置安装有阀门;包括搅拌机构，所述搅拌机构包括电机、连接电机的减速器、连接减速器的搅拌轴及安装在搅拌轴上的搅拌桨叶构成，所述电机和减速器固定安装在反应容器的顶部，所述搅拌轴由上至下伸入到反应容器的内腔中，所述搅拌桨叶为多组、且上下按间距固定在搅拌轴上;包括给反应容器进行调温的温控系统;包括滤吸装置，所述滤吸装置包括过滤网、气动泵和集液槽，所述过滤网安装在反应容器的出料接口位置，气动泵的进液接口通过出液管路与反应容器的出料接口连接，气动泵的出液接口通过进液管路与集液槽连接，在进液管路上连接有旁支管路，旁支管路的端口形成取样口，在旁支管路上安装有阀门。
优选的：所述温控系统包括设在反应容器侧壁外的围板，围板与反应容器的侧壁之间形成用于供调温介质流通的环形存储腔，在围板上设有进液接口和回液接口，进液接口和回液接口分别通过调温介质输入管路和调温介质输出管路与外设的调温存储装置连接，在调温介质输出管路上安装有循环泵，使温控系统形成循环调温回路。
优选的：反应容器、进液管路、出液管路及集液槽均由耐酸的316L不锈钢材质制成。
优选的：在集液槽内安装有挡板，挡板与集液槽连接进液管路的一侧壁之间形成杂质沉淀区。
优选的：在反应容器的侧壁外设置有吊耳和支耳，反应容器通过支耳固定支撑在支架上。
优选的，所述反应容器由圆柱形的罐体主体部分、分别与罐体主体部分的上端部和下端部连接的半椭圆形的上封头部分和锥形的下封头部分构成，所述进料接口和补水接口设置在上封头部分上，所述出料接口设置在下封头部分上。
对污泥中重金属进行去除处理的方法，其特征在于，所述方法采用了上述设备，其处理步骤如下：
S1预制硫细菌接种液：
从待处理的生污泥中取多份生污泥样品，对多份生污泥样品按照先后顺序进行细菌的富集培养;对于每份生污泥样品，均需按10g/L的比例加入硫粉，并置于100r/min、且温度28°的恒温箱中进行振荡培养，待生污泥样品中的PH值降到2.0以下，停止振荡培养，反应生成接种液，另外，除第一份生污泥样品外，均需要依次将前一份生污泥样品反应生成的接种液按照5%的接种量加到后一份生污泥样品中;在细菌培养期间采用称量法补充蒸发掉的水份，经过多次富集培养，最后一份生污泥样品反应所得的混合液即为经驯化后的可用于污泥重金属生物淋滤的硫细菌接种液，在硫细菌接种液中主要含有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌;
S2开启搅拌机构和温控系统，使搅拌桨叶的转动速度保持在60～100r/min，保持反应容器内的温度在28～35℃之间，为生污泥进行重金属处理做好准备;
S3生污泥进行反应，生成含重金属离子的反应液：
先通过进料接口向反应容器中加入待处理的生污泥，再向生污泥中加入能量物质单质硫和第一步生产的硫细菌接种液，通过搅拌桨叶的搅拌使生污泥、单质硫及硫细菌接种液充分混合，当混合后的生污泥的含水率低于设定要求时，打开补水接口位置的阀门，通过补水接口向反应容器内加水;在搅拌桨叶的搅拌下，促进了生污泥中的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌与氧气的接触，加快繁殖能力，随着反应的进行，一方面氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌通过其分泌的胞外多聚物直接吸附在污泥中金属硫化物表面，通过细胞内特有的氧化酶直接氧化金属硫化物，生成可溶性硫酸盐;另一方面反应容器中的溶液酸度升高，使生污泥中的微生物病原菌被杀死;
S4对反应液进行滤吸处理：
生污泥在反应容器内反应一段时间后，开启气动泵，使气动泵先在低功率的状态下运行，在气动泵的抽吸作用下，反应容器中生产的反应液经出液管路、气动泵和进液管路被吸入到集液槽内，设置在出料接口位置的过滤网会将污泥杂质过滤掉，避免一同吸入至集液槽中;在滤吸的过程中，打开旁支管路上的阀门，通过取样口取反应液样品，通过检测反应液的PH值来确定反应是否完成，当反应液PH值处于2以下，即可认为反应完成;然后将气动泵调至最大功率，使反应容器中的反应液快速吸入到集液槽，使污泥中重金属被分离去除掉。
本发明具有的优点和积极效果是：
本设备主要由反应容器、搅拌机构、温控系统和滤吸装置四部分构成，具有结构简单、安装方便、运行费用低、使用方便灵活的优点，另外，通过滤吸装置可达到较好的脱水效果，这样反应生产的重金属离子随着的脱水从污泥中排出，从而可实现污泥的再利用，避免了二次污染产生。本方法通过向污泥中添加一定的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌作为底物获取能量，加强氧化、还原、络合、吸附、溶解等作用，降低污泥体系的PH值，使难溶态的重金属从固相溶出进入液相，再通过脱水而达到去除污泥中重金属的目的，具有工艺操作简单、重金属去除效率高、成本费用低的优点。