一種剩餘汙泥處理方法
2023-12-04 16:34:11 1
一種剩餘汙泥處理方法
【專利摘要】本發明公開一種剩餘汙泥處理方法，包括如下步驟：將剩餘汙泥加入反應桶內，在15～50℃高速攪拌下，向反應筒內加入表面活性劑和過碳酸鈉，反應0.5～5h後加入納米零價鐵，在15～50℃下反應1～8h後將汙泥送入磁分離機分離去除汙泥中的含有重金屬的納米零價鐵；將處理後的汙泥進行機械脫水，分別得到淨化汙泥和水。本發明方法處理後的剩餘汙泥含水率低、重金屬去除率高，處理後的水COD值降低。本發明方法成本低、綠色無二次汙染，可以為農業或林業用泥或為其他資源化方法奠定基礎。
【專利說明】一種剩餘汙泥處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汙泥的處理方法，特別是涉及一種採用表面活性劑-納米零價鐵-磁力分離-機械脫水組合工藝處理汙泥的方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市汙水處理標準越來越嚴格，城市汙水處理過程中汙泥的產量也大幅度地增長，隨著汙泥量的不斷增加，伴隨而來的是汙泥的處置問題，其處置方式主要有填埋、焚燒、倒海和農業利用等。無論採取哪種處置方式，減少汙泥含水率是基礎。如何有效減少汙泥含水率以利於後續處理，研發經濟有效的改善汙泥脫水性能的新技術將是目前汙泥處理的研究重點。對於汙泥的資源化利用，目前認為最有潛力的汙泥處置方式就是土地利用，該方法不但可以有效利用汙泥中有用的營養物質，使其重新參與生態系統的物質循環，而且費用低廉，消納量也很大。但重金屬卻成為了汙泥農用的主要限制因子，無論是將汙泥直接經過簡單處理施入農田，還是將汙泥發酵作為有機原料，生產有機肥或有機無機複合肥，都不可避免地將對環境有害的重金屬帶入環境。同時汙泥中大量的重金屬，在土地利用過程中容易對土壤、地下水和動植物造成二次汙染，即使經過堆肥化也未能對重金屬的問題有實質性的解決。
[0003]納米零價鐵(nZVI)是指粒徑在I~100 nm之間、比表面積為10~70 m2/g的FeO粒子。由於比表面積較大、反應活性較強，在去汙泥中一些重金屬離子的過程中，納米零價鐵顯示了優越的修復能力。採用納米零價鐵去除不同重金屬離子時，根據(^Fe2YFe和具體金屬離子的標準電極電位的相對大小，去除機理可分為表面吸附-配合、表面還原、表面吸附-還原。由於納米鐵在去除汙染物時，相比傳統材料和方法其去除容量大而且所需時間短、效率高，因此倍受關注。
[0004]CN102500613A涉及一種納米零價鐵-電磁耙聯合修復重金屬汙染土壤/汙泥工藝，其具體步驟為:將受處理的土壤/汙泥和納米零價鐵充分混合，土壤/汙泥中重金屬部分被nZVI還原、部分被吸附到nZVI的表面，反應後乾淨的土壤/汙泥與nZVI通過電磁耙裝置進行分離，電磁耙通過發出的磁場作用力吸附nZVI，使nZVI能夠被固定在磁耙柱上，進行有效分離。具有操作簡單、效果顯著，成本低，修復效率高等特點。該發明中只是通過簡單的震蕩混合方式將汙泥結合態重金屬部分溶出到水中，效果較差，且處理後的汙泥含水率較高，佔地面積大，不利於農用等進一步資源化方式。
[0005]鹿雯等(環境科學與技術，2008年第31卷第6期，36)報導了 「陽離子表面活性劑對汙泥脫水性能影響研究」，研究了兩種含有不同長度疏水鏈的陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB )和四甲基溴化銨(TMAB)對活性汙泥脫水性能的影響，探討了兩種表面活性劑的作用機理。在同樣的投加量下，CTMAB比TMAB能更有效地改善汙泥的脫水性能。但單純的投加表面活性劑對汙泥的溶胞作用不夠理想，單獨使用時用量較大。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明提供了一種剩餘汙泥減量化無害化處理的方法。剩餘汙泥採用本發明方法處理後重金屬去除率高、含水率低。
[0007]本發明提供一種剩餘汙泥處理方法，包括如下步驟:
(1)將剩餘汙泥加入反應桶內，在15~50°C高速攪拌下，向反應筒內加入陽離子表面活性劑和過碳酸鈉，反應0.5~5h ;
(2)向步驟(1)得到的汙泥中加入納米零價鐵，在15~50°C下反應1~8h;
(3)將步驟(2)所得的汙泥送入磁分離設備，經磁分離去除汙泥中的含有重金屬的納米零價鐵；
(4)將經過步驟(3)處理後的汙泥進行機械脫水，得到淨化汙泥和水。
[0008]本發明方法中，所述陽離子表面活性劑為季銨鹽陽離子表面活性劑，具體可以是十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基二甲基苄基溴化銨、十三烷基二甲基苄基溴化銨、十四烷基二甲基苄基溴化銨、十五烷基二甲基苄基溴化銨、十六烷基二甲基苄基溴化銨、十七烷基二甲基苄基溴化銨或十八烷基二甲基苄基溴化銨。
[0009]本發明方法中，步驟(1)中，表面活性劑的加入量與汙泥固含物的重量比為1:50~1:10，過碳酸鈉的加入量與汙泥固含物的重量比為1:50~1:10。
[0010]本發明方法中，步驟(2)中，納米零價鐵的加入量與汙泥固含物的重量比為1:20~1: 1，所述納米零價鐵的平均粒徑為40~80nm，比表面積為20~40m2/g，具有吸附和還原雙重功能。
[0011]本發明方法中，所述機械脫水方式包括機離心脫水機、板框壓濾機、疊式汙泥脫水機、帶式壓濾機中的一種或幾種。
[0012]本發明方法中，所述磁分離設備可以為永磁磁分離機。
[0013]本發明方法中，經過步驟(3)磁分離處理後得到的含有重金屬的納米零價鐵可以送入重金屬回收池進行回收。經過步驟(4)處理後所得的水，返回汙水處理廠進一步處理或回用，淨化汙泥可作為農業或林業用泥或為其他資源化方法。
[0014]與現有技術相比，本發明方法具有如下優點:
(1)本發明方法通過表面活性劑的「兩親性」和「增溶」作用，使得大量的汙泥絮體表面的胞外聚合物(EPS)溶出，汙泥的絮體結構被破壞，汙泥表面絮體結構分散解體，釋放出原絮體內部的結合水，使高度水和的EPS脫落下來。通過在表面活性劑中加入助劑過碳酸鈉，能夠使汙泥溶液呈鹼性，降低汙泥絮凝程度，加快汙泥表面絮體的分散，鹼性環境也有益於汙泥的破壁，使汙泥細胞壁溶解並進一步分散，降低了結合水含量，使得汙泥中更多的結合水變成易被脫除的自由水，汙泥表面絮體內及細胞內的重金屬離子也隨之溶出到水中，能夠提高後續納米零價鐵除去重金屬離子的效果。
[0015](2)本發明方法將表面活性劑和過碳酸鈉的協同作用，對汙泥中的微生物細胞具有一定的破壞作用，能夠使微生物的細胞壁破解，使微生物細胞內的水及重金屬溶出，重金屬離子溶出到自由水中，流動性更好，更有利於提高後續採用納米零價鐵除去除重金屬離子的效率，重金屬去除更加徹底。
[0016](3)本發明方法中，所加入的助劑過碳酸鈉不僅對汙泥溶胞有積極促進作用還具有殺菌、消毒、脫色效果，能大大降低處理後分離所得水中的C0D，剩餘汙泥經該套處理方法成本低，綠色無二次汙染，處理後含水率低，重金屬去除率高，出水COD較低,可為農業或林業用泥或為其他資源化方法奠定基礎。
【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實施例來進一步說明本發明技術方案。
[0018]實施例1
實施例所用剩餘汙泥取自撫順某汙水處理廠生化池剩餘汙泥，含水率為97.5wt%0汙泥離心後上清液COD為2870mg/L。含量為分析樣品在105°C下乾燥至恆重後的成分分析，具體結果見表1。
[0019]表1樣品成分分析
【權利要求】
1.一種剩餘汙泥處理方法，包括如下步驟: (1)將剩餘汙泥加入反應桶內，在15~50°C高速攪拌下，向反應筒內加入陽離子表面活性劑和過碳酸鈉，反應0.5~5h ; (2)向步驟(1)得到的汙泥中加入納米零價鐵，在15~50°C下反應I~8h; (3)將步驟(2)所得的汙泥送入磁分離設備，經磁分離去除汙泥中的含有重金屬的納米零價鐵； (4)將經過步驟(3)處理後的汙泥進行機械脫水，得到淨化汙泥和水。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:陽離子表面活性劑為季銨鹽陽離子表面活性劑。
3.按照權利要求2所述的方法，其特徵在於:季銨鹽陽離子表面活性劑為十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基二甲基苄基溴化銨、十三烷基二甲基苄基溴化銨、十四烷基二甲基苄基溴化銨、十五烷基二甲基苄基溴化銨、十六烷基二甲基苄基溴化銨、十七烷基二甲基苄基溴化銨或十八烷基二甲基苄基溴化銨。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:表面活性劑的加入量與汙泥固含物的重量比為1:50~1:10,過碳酸鈉的加入量與汙泥固含物的重量比為1:50~1:10。
5.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:納米零價鐵的加入量與汙泥固含物的重量比為1:20~1: 1，納米零價鐵的平均粒徑為40~80nm，比表面積為20~40m2/g。
6.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:機械脫水方式採用離心脫水機、板框壓濾機、帶式壓濾機、疊式`汙泥脫水機中的一種或幾種。
7.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:磁分離設備為永磁磁分離機。
8.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:經過步驟(4)處理後所得的水回用或去汙水處理廠進一步處理。
9.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:淨化汙泥可作為農業、林業用泥。
【文檔編號】C02F11/00GK103771671SQ201210408428
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月24日 優先權日:2012年10月24日
【發明者】吳巍, 回軍, 趙景霞 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院