一種採用尿素做鈍化劑的城市汙泥重金屬鈍化方法
2023-06-16 17:10:01 1
一種採用尿素做鈍化劑的城市汙泥重金屬鈍化方法
【專利摘要】一種採用尿素做鈍化劑的城市汙泥重金屬鈍化方法，涉及一種城市生活汙泥的處置方法。解決了城市生活汙泥農用過程中重金屬生態風險較高的問題。該方法包括以下步驟：步驟一按城市生活汙泥與化學純的尿素的質量比為100:1～100:5取料；步驟二城市生活汙泥與化學純的尿素按步驟一的質量配比混合，置於水熱反應釜中，攪拌15～30min，生成城市生活汙泥與化學純的尿素的混合物；步驟三將步驟二使用的水熱反應釜加熱至110℃～140℃，保溫時間4～12h，生成重金屬被鈍化的城市生活汙泥。步驟一所述的城市生活汙泥為未脫水的城市生活汙泥。該方法有效降低了城市生活汙泥農用過程中重金屬的生態風險，加速了汙泥的資源化利用。
【專利說明】一種採用尿素做鈍化劑的城市汙泥重金屬鈍化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種城市生活汙泥的處置方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著城市規模的不斷擴大，大量新建汙水處理設施投入運行，並伴隨著汙 泥的大量產生，成為環境汙染的潛在對象，對汙泥的資源化利用已經變得越來越迫切。汙 泥中含有豐富的氮、磷、鉀和有機質，是良好的有機肥料資源。汙泥的化學成分十分複雜， 含有種類繁多的重金屬，當重金屬含量超標的汙泥用於農林業時，會引起土壤的重金屬汙 染。重金屬元素及其化合物是不能或很難降解的化學物質，進入土壤後的重金屬一般很難 去除，會通過植物吸收或者滲濾作用滲入到地下水中而危害人體健康。因此，找到一種鈍化 汙泥中重金屬的有效方法從而實現汙泥農用就顯得極為重要和十分迫切。
[0003] 對此，前人做了大量研究工作，也取得了許多成果。李國學等在《添加鈍化劑對汙 泥堆肥處理中重金屬（Cu、Zn、Mn)的形態影響》中報導，利用城市汙泥和稻草進行高溫堆肥 處理後，對於汙泥中重金屬Cu、Zn、Mn來說，堆肥後其可利用態的含量比堆肥前分別降低了 3. 49%、5. 01%、13. 90%。
[0004] 呂彥等在《快速堆肥對汙泥中重金屬的影響》中指出，對汙泥及其堆肥產物中重金 屬（Zn、Cu、Ni、Cd、Pb、Cr)的含量及化學形態進行分析，發現堆肥15天後，汙泥中含量較高 的Zn的不穩定形態比例由37%降至16%，Zn的活性與毒性大大降低；此外Ni、CcU Pb、Cr 等元素的穩定形態所佔比例也都有不同程度升高。
[0005] 王守紅等在《凹凸棒土對生活汙泥中重金屬的鈍化作用》一文中的實驗結果顯示， 生活汙泥添加了凹土進行30天的培養後，其Pb、CcUCu、Ni、Cr、Zn等6種重金屬全量值均比 原汙泥下降。這種鈍化作用主要表現在試驗的初始階段，Pb、CcU Cu、Ni、Cr、Zn的最大鈍化 量分別為 〇· 66%、3· 70%、1· 74%、1· 23%、0· 49%、3· 51%。到試驗結束時，凹土對 Pb、CcU Ni、Zn鈍化量均有所減小，只對Cu、Cr有鈍化效果。
[0006] 葛驍等在《城市生活汙泥堆肥過程中重金屬鈍化規律及影響因素的研究》中指出， 經過90天的堆肥處理，使汙泥中的酸溶態及可還原態的重金屬向更穩定的可氧化態及殘 渣態轉變，顯著降低了重金屬的生物有效性。堆肥結束時Cu、Zn、Ni、CcU Cr、Pb六種重金 屬殘渣態含量比堆肥初始均有所增加，增幅分別達6. 3 %、6. 7 %、22. 0 %、15. 2 %、11. 0 %、 40. 5%。
[0007] 姚嵐等在《不同鈍化劑對汙泥堆肥過程中重金屬形態的影響研究》一文中研究 了粉煤灰、磷礦粉、沸石和草炭4種鈍化劑對汙泥堆肥中重金屬（Cu、Zn、Pb、Cr)形態的影 響。實驗時間為6天，其結果表明，以粉煤灰的鈍化效果最為顯著。不同鈍化劑對不同的 重金屬的鈍化效果不同，重金屬殘漁態的提高幅度如下：Cu (0. 53?8. 06% )、Zn (5. 63? 16. 46% )、Pb(l. 10 ?4. 32% )、Cr(-l. 76 ?3. 10% )。
【發明內容】
[0008] 本發明所要解決的技術問題是提供一種耗時較短的城市生活汙泥中重金屬的鈍 化方法，以加速汙泥的資源化利用。
[0009] 本發明的技術方案是：
[0010] 一種採用尿素做鈍化劑的城市汙泥重金屬鈍化方法，該重金屬鈍化方法包括以下 步驟：
[0011] 步驟一按城市生活汙泥與化學純的尿素的質量比為100:1?100:5取料；
[0012] 步驟二城市生活汙泥與化學純的尿素按步驟一的質量配比混合，置於水熱反應釜 中，攪拌15?30min，生成城市生活汙泥與化學純的尿素的混合物；
[0013] 步驟三將步驟二使用的水熱反應釜加熱至IKTC?140°C，保溫時間4?12h，生成 重金屬被鈍化的城市生活汙泥。
[0014] 將生成的重金屬被鈍化的城市生活汙泥出釜，過濾出濾料和濾液。
[0015] 步驟一所述的城市生活汙泥為未脫水的城市生活汙泥。
[0016] 本發明和已有技術相比所具有的有益效果：
[0017] 該方法相比現有的鈍化技術，其特點是反應時間短，集汙泥脫水、重金屬鈍化於一 體。尿素是目前含氮量最高的氮肥。作為一種中性肥料，尿素適用於各種土壤和植物。將尿 素作為鈍化劑，沒有汙染元素，並能增加堆肥後汙泥的肥力。採用BCR改進法對濾料做重金 屬形態提取，發現在尿素作用下，可還原態（T3)和可氧化態（T4)向殘渣態（T5)轉化，Hg、 八8、？1 3等重金屬殘渣態〇'5)提高24?37%^6、(>等重金屬殘渣態〇'5)提高50?69%， Cd殘渣態（T5)提高13?25 %。
【具體實施方式】
[0018] 實施方式一
[0019] 步驟一按未脫水的城市生活汙泥與化學純的尿素的質量比為100:1取料；
[0020] 步驟二未脫水的城市生活汙泥與化學純的尿素按步驟一的質量配比混合，置於水 熱反應釜中，攪拌15min，生成未脫水的城市生活汙泥與化學純的尿素的混合物；
[0021] 步驟三將步驟二使用的水熱反應釜加熱至110°c，保溫時間12h，生成重金屬被鈍 化的城市生活汙泥。
[0022] 將生成的重金屬被鈍化的城市生活汙泥出釜，過濾出濾料和濾液。
[0023] 採用BCR改進法，分析生成的濾料中重金屬形態及對應組分含量：取烘乾的濾料 0. 5000g於50mL聚丙烯離心管中，按照BCR改進法要求的浸提條件和步驟進行浸提。樣品 設置3個平行樣（測定數據為3次測定的平均值），並設置空白對照。汙泥鈍化前後濾料中 殘渣態（T5)所佔百分比的比較如表1 :
[0024] 表1汙泥鈍化前後濾料中殘渣態（T5)所佔百分比的比較
[0025]
【權利要求】
1. 一種採用尿素做鈍化劑的城市汙泥重金屬鈍化方法，其特徵是：該重金屬鈍化方法 包括以下步驟： 步驟一按城市生活汙泥與化學純的尿素的質量比為100:1?100:5取料； 步驟二城市生活汙泥與化學純的尿素按步驟一的質量配比混合，置於水熱反應釜中， 攪拌15?30min，生成城市生活汙泥與化學純的尿素的混合物； 步驟三將步驟二使用的水熱反應釜加熱至1 l〇°C?140°C，保溫時間4?12h，生成重金 屬被鈍化的城市生活汙泥。
2. 根據權利要求1所述的採用尿素做鈍化劑的城市汙泥重金屬鈍化方法，其特徵是： 步驟一所述的城市生活汙泥為未脫水的城市生活汙泥。
【文檔編號】C02F11/00GK104402179SQ201410706023
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】任福民, 門正宇, 郝慧明, 李素君, 田秀君 申請人:北京交通大學, 北京交通大學長三角研究院