申请日2017.03.30
公开(公告)日2017.06.30
IPC分类号C02F11/00; C02F101/20
摘要
以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，它涉及一种去除污泥中重金属的方法。本发明是要解决现有的去除污泥中重金属对环境产生二次污染问题、处理的污泥量有限的问题。本方法如下：将污泥烘干粉碎并过筛后加入到反应器中，加入皂苷溶液和氯化镁溶液进行反应，静置，然后离心，即完成。本发明提供一种以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，无需另外投加酸，具有操作简便、处理成本低、无二次污染以及重金属去除效率高的特点。经过分析测试，本发明对污泥中重金属Zn的去除率为68%‑70%，Cu的去除率为65%‑75%，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。本发明属于去除污泥中重金属的技术领域。
权利要求书
1.以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法按照以下步骤进行：
一、反应：将污泥烘干粉碎并过筛后加入到反应器中，加入皂苷和氯化镁的混合溶液，皂苷和氯化镁的混合溶液中皂苷与氯化镁的体积比为1:1，皂苷浓度为1g/L-2g/L，氯化镁浓度为0.01mol/L,皂苷和氯化镁的混合液浓度与污泥的液固比为10:1-40:1，在温度为22℃-28℃的条件下，以150rmp/min-200rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液;
二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置20h，然后以10000rpm/min的离心转速离心10min，即完成以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属。
2.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中皂苷和氯化镁的混合液与污泥的液固比为15:1。
3.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中皂苷和氯化镁的混合液与污泥的液固比为20:1。
4.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中皂苷和氯化镁的溶液与污泥的液固比为25:1。
5.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中皂苷和氯化镁混合液与污泥的液固比为30:1。
6.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中皂苷和氯化镁混合液与污泥的液固比为35:1。
7.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中所述温度为23℃。
8.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中所述温度为24℃。
9.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中所述温度为25℃。
10.根据权利要求1所述以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，其特征在于步骤一中所述温度为26℃。
说明书
以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法
技术领域
本发明涉及一种去除污泥中重金属的方法。
背景技术
城市污泥是指污水处理厂处理城市生活污水过程中产生的固体废物，是城市污水处理厂的产物，随着经济社会的快速发展及城镇化的不断加速，污水处理量也不断增加，污泥产量也与日俱增。据国家统计局2015年公布的中国统计年鉴显示，2014年我国废水年排放总量为716175万吨，以此估算，国内污水污泥总产量将达到5013.2万吨/年(按污泥含水量80%计)，如此巨大数量的污水污泥亟待妥善处理与处置。脱水污泥中因富含各类有机质、氮、磷、钾等营养物质，其营养成分高于普通农家肥，污泥可以作为有机肥进行利用，具有改良土壤结构、增加土壤肥力、促进农作物生长，如果将污泥进行农用，将产生巨大的经济效益和社会效益。
我国当前主要采用生物活性污泥法对污水中的污染物进行处理，在污水处理的过程中，污水中约有60%左右重金属离子通过细菌的吸收作用、细菌和矿物颗粒表面的吸附作用以及同一些无机盐(如硫酸盐、磷酸盐等)的共沉淀作用等多种途径被固定下来，从而转移到污泥中，导致污泥中重金属超标，不同地域及不同的处理工艺造成污泥中的重金属含量存在差异。污水处理工程中产生的污泥如果处理不当，这种含重金属的污泥在进行土地处理或农业利用时容易对土壤、地下水和动植物造成二次污染，最终通过食物链进入人体富集，最终会对人体的健康造成严重的危害，具有很大的潜在生态风险。
污泥中重金属含量超标是制约污泥土地利用的最大阻碍。目前，污泥中重金属去除的主要技术包括植物修复、生物沥滤、离子交换、化学分离和物理化学吸附等，现有的处理技术存在各种各样的点，植物修复技术周期较长、对特定的重金属具有较好的修复效果;生物沥滤技术受到细菌生长条件的限制以及后期污水难处理等;离子交换法成本较高、吸附效果有限;化学法耗酸量大、营养元素损失大、处理成本增加;稳定法只能达到指标不治本。这种含有重金属的污泥进行土地农用时容易造成土壤、地下水和动植物等二次污染，具有很大的潜在生态风险。因此，去除城市污泥中重金属成为城市污泥资源化过程中亟待解决的重大技术问题。
发明内容
本发明是要解决现有处理重金属的方法对环境产生二次污染、处理的污泥量有限的技术问题，提供了一种以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法。
以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法按照以下步骤进行：
一、反应：将污泥烘干粉碎并过筛后加入到反应器中，加入皂苷和氯化镁的混合溶液，皂苷和氯化镁的混合溶液中皂苷与氯化镁的体积比为1:1，皂苷浓度为1g/L-2g/L，氯化镁浓度为0.01mol/L,皂苷和氯化镁的混合液浓度与污泥的液固比为10:1-40:1，在温度为22℃-28℃的条件下，以150rmp/min-200rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液;
二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置20h，然后以10000rpm/min的离心转速离心10min，即完成以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属。
本发明的一种以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，在整个处理过程中不需要外加酸进行酸碱度的调节。
皂苷和氯化镁的混合液与污泥的液固比为10:1-40:1，若液固比过大或过小都会造成污泥中重金属去除效率降低。
生物表面活性剂应用到污泥中重金属去除，取决于污泥的性质与土壤不同，污泥的主要性质有：污泥的有机质含量较高(通常为40%-50%左右)，无机物含量较少(低于10%);同时污泥中含有大量的营养元素(氮、磷、钾)，而土壤中含有较高的无机质，有机质含量相对较少，营养元素的含量也远远低于污泥中营养元素的含量，为了实现污泥农用，需要将污泥中的重金属实现去除。
生物表面活性剂去除污泥中重金属与土壤中重金属原理的差异：
要实现污泥中重金属具有较高的去除效果，必须将污泥中内部的重金属进行释放，生物表面活性剂能将污泥中的部分有机质(蛋白质、脂类、糖类)溶解，将污泥内部的重金属释放到溶液中;降低表面张力，增加重金属的溶解性;同时通过表面存在的功能基团(羧基、羟基等)与重金属发生络合反应，进一步提高污泥中重金属的去除效率;另外，生物表面活性剂对污泥中重金属的可氧化态和残渣态具有较高的去除效果，在一定程度上增加了重金属的去除效率。
生物表面活性剂在去除有机物方面(石油、有毒有害有机物)的原理：
生物表面活性剂一方面可以充分乳化烃类，使底物得以很好的分散，增加油类物质的分散程度;另一方面可以改变油类物质的疏水性，使其溶解于水中，增加油类物质的水溶性。
本发明提供一种以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法，无需另外投加酸，具有操作简便、处理成本低、无二次污染以及重金属去除效率高等特点。
经过分析测试，本发明对污泥中重金属Zn的去除率为68%-70%，Cu的去除率为65%-75%，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法按照以下步骤进行：
一、反应：将污泥烘干粉碎并过筛后加入到反应器中，加入皂苷和氯化镁的混合溶液，皂苷和氯化镁的混合溶液中皂苷与氯化镁的体积比为1:1，皂苷浓度为1g/L-2g/L，氯化镁浓度为0.01mol/L,皂苷和氯化镁的混合液浓度与污泥的液固比为10:1-40:1，在温度为22℃-28℃的条件下，以150rmp/min-200rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液;
二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置20h，然后以10000rpm/min的离心转速离心10min，即完成以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中皂苷和氯化镁混合液与污泥的液固比为15:1。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中皂苷和氯化镁混合液与污泥的液固比为20:1。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中皂苷和氯化镁混合液与污泥的液固比为25:1。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中皂苷和氯化镁混合液与污泥的液固比为30:1。其他与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中皂苷和氯化镁混合液与污泥的液固比为35:1。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤一中所述温度为23℃。其他与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤一中所述温度为24℃。其他与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤一中所述温度为25℃。其他与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤一中所述温度为26℃。其他与具体实施方式一至九之一相同。
采用下述实验验证本发明方法：
实验一：
以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法按照以下步骤进行：
一、反应：将污泥于105℃烘干粉碎并过100目筛后加入到反应器中，加入皂苷和氯化镁的混合液(皂苷与氯化镁的体积比为1:1，皂苷浓度为1g/L，氯化镁浓度为0.01mol/L)，混合液与污泥液固比为10:1，在温度为22℃的条件下，以150rmp/min的速度搅拌反应24h，得混泥水合液;
二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置20h，然后以10000rpm/min的离心转速离心10min，即完成以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属。
经过分析测试，本发明方法对污泥中重金属Zn的去除率为68%，Cu的去除率为65%，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。
实验二：
以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法按照以下步骤进行：
一、反应：将污泥于105℃烘干粉碎并过100目筛后加入到反应器中，加入皂苷和氯化镁的混合液(皂苷与氯化镁的体积比为1:1，皂苷浓度为1g/L，氯化镁浓度为0.01mol/L)，混合液与污泥的液固比为30:1，在温度为25℃的条件下，以200rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液;
二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置20h，然后以10000rpm/min的离心转速离心10min，即完成以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属。
经过分析测试，本发明方法对污泥中重金属Zn的去除率为69%，Cu的去除率为70%，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。
实验三：
以皂苷和氯化镁为洗涤剂去除污泥中重金属的方法按照以下步骤进行：
一、反应：将污泥于105℃烘干粉碎并过100目筛后加入到反应器中，加入皂苷和氯化镁的混合液(皂苷与氯化镁的体积比为1:1，皂苷浓度为2g/L，氯化镁浓度为0.01mol/L)，混合液与污泥的液固比为40:1，在温度为28℃的条件下，以180rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液;
二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置20h，然后以10000rpm/min的离心转速离心10min，即完成以皂苷为洗涤剂去除污泥中重金属。
经过分析测试，本发明方法对污泥中重金属Zn的去除率为70%，Cu的去除率为75%，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。
实验四：
以皂苷为洗涤剂去除污泥中重金属的方法按照以下步骤进行：
一、反应：将污泥于105℃烘干粉碎并过100目筛后加入到反应器中，加入皂苷浓度为1g/L的皂苷水溶液，皂苷水溶液与污泥的液固比为30:1，在温度为22℃的条件下，以150rmp/min的速度搅拌反应24h，得混泥水合液;
二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置20h，然后以10000rpm/min的离心转速离心10min，即完成以皂苷为洗涤剂去除污泥中重金属。
经过分析测试，对污泥中重金属Zn的去除率为53%，Cu的去除率为45%，处理后的污泥满足我国污泥农用标准，重金属去除率低于实验二。
