申请日2015.01.28
公开(公告)日2015.05.27
IPC分类号C02F11/02; C02F11/00
摘要
本发明公开了一种污泥中重金属处理的方法，涉及环保与化工技术领域，尤其是涉及城镇生活污水压滤污泥重金属处理的技术领域。其具体的技术方案为：一种污泥中重金属处理的方法，其特征在于通过改性剂作用将污泥中的蛋白质进行水解、氨基酸脱氨基及氨的固定，利用固定后生成的氯化铵与添加的氢氧化钙和葡萄糖粉逐步发生反应，以降低污泥重金属离子化合价或直接还原成单质。未被完全还原的重金属离子可在后续蒸馏过程中在污泥受热后剩余的固定碳的还原作用下还原。本发明公开了一种污泥无害化处理的方法，充分利用了污泥中所含有的资源，为污泥的处置提供了一种切实可行的新方法。
权利要求书
1.一种污泥中重金属处理的方法，其特征在于是通过如下的方法实现的：包括污水处理厂的污泥中的蛋白质中的N的转换与固定和污泥中的重金属处理。
2.根据权利要求1所述的污泥中重金属处理的方法，其特征在于所述的将污水处理厂的污泥中的蛋白质中的N的转换与固定是将污水处理厂产生的污泥中的蛋白质中的N转换成氨气，进一步转换为氯化铵，实现氨在污泥中的固定，具体为首先将污水处理厂产出的含水率80%的污泥与改性剂在改性沟中均匀混合后起堆发酵，改性剂添加比例为污泥总重的0.05-0.1%，污泥堆放高度保持在80cm左右;在外界温度保持在20℃以上时，经24小时发酵后污泥温度可达40℃以上，在改性剂中蛋白酶的催化作用下，污泥中的蛋白质发生水解生成多肽;发酵48小时后，在羧肽酶和蛋白酶的协同作用下蛋白质最终水解为游离的氨基酸;然后氨基酸在氨基酸氧化酶作用下脱氨基生成氨气的过程为：污泥和改性剂混合经发酵在蛋白酶的作用下，污泥中的蛋白质发生水解生成氨基酸，在机械翻垛提供氧气条件下，氨基酸在氨基酸氧化酶的作用下发生氧化脱氨基反应脱掉氨基;在缺氧条件下，两个氨基酸互相发生氧化-还原反应，生成有机酸、酮酸和氨气;最后在污泥发酵72-96小时、发酵温度T≈40-50℃、pH≈6.0-6.5条件下，污泥中经蛋白质水解、氨基酸脱氨基反应生成的氨和污泥中的水反应生成氢氧化铵，氢氧化铵和污泥中的三氯化铁和三氯化铝反应生成氯化铵, 实现氨的固定。
3.根据权利要求1所述的污泥中重金属处理的方法，其特征在于所述的污泥中的重金属处理过程为：将氨固定后的污泥与占污泥总重0.001-0.003%的葡萄糖粉和0.1-0.3%的氢氧化钙充分混合后进行机械加温至温度在100℃以上，氯化铵与氢氧化钙反应生成的氨气迅速与水蒸气混合形成氨水蒸汽，氨水蒸汽与污泥中的重金属离子结合生成氨的络合物，氨络合物与混入污泥中的葡萄糖粉发生氧化还原反应后重金属离子化合价降低或直接被还原成单质。
4. 据权利要求3所述的污泥中重金属处理的方法，其特征在于还增加一个后续处理，将重金属处理后的污泥蒸馏，污泥经蒸馏后剩余的固定碳温度可达450℃以上，未被完全还原的重金属先经固定碳吸附并在高温、缺氧条件下被碳还原成单质，达到重金属处理目的。
说明书
一种污泥中重金属处理的方法
技术领域
本发明涉及环保与化工技术领域，尤其是涉及污水处理后压滤污泥中重金属处理的技术领域。
背景技术
近年来，随着我国污水处理能力及处理率的快速增长，带来了剩余污泥大量产生的现象。目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，大部分未进行规范化的处理处置。剩余污泥中含有的重金属由于不可降解，若未经有效处理处置而随意外运、简单填埋或堆放，极易对地下水、土壤等造成持久性污染，直接威胁环境安全和公众健康。
污泥中的重金属主要包括Pb、Cd、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn等，其危害不仅与含量有关，还与存在形态密切相关。相应地的处理方式也有两种，一种是将污泥中的重金属固定或者稳定，另一种方式是将重金属从污泥中去除。对前者来说，重金属仍存在于污泥或其衍生物中，但由易溶、有毒、不稳定的状态变为低溶或不溶、无毒、稳定的状态，即通过减少重金属不稳定态的含量、降低重金属的活性和生物有效性使污泥达到无害化;后者则通过物理、化学、生物的方法减少污泥中重金属的总量来处理污泥。
固化技术虽可以降低污泥中重金属的浸出浓度，但固化体中重金属的长期稳定性和固化的高增容量率等后续问题还需进一步研究和优化。稳定化处理主要包括污泥堆肥法、生物稳定法、药剂稳定法，但这些技术或因投资高、占地面积大、处理技术复杂、条件要求严格等限制无法普及应用。常用污泥重金属去除方法主要包括物理、化学、生物去除法和植物修复技术。物理法主要以固定碳吸附、电动修复和超临界流体萃取技术为主，但因技术不成熟或是效果不理想而无法推广;化学去除法由于需加入大量的酸和碱，成本较高;生物法对污泥中重金属的去除效率取决于微生物的活性和重金属的种类与形态，在实际生产应用时去除工艺要求严格，且需对微生物种类进行筛选并进行大量培养;植物修复法处理范围相对较窄且植物生长需要一定的周期，无法满足日益增长的城市污泥的处理需求。
综上所述，污泥重金属的处理受多种因素的影响，且由于重金属种类、形态的不同以及去除的复杂性，在实际处理过程中应综合考虑各种因素，从而达到最优的去除效果。积极探索操作简单、成本较低、实用性强、对环境无二次污染，同时有利于污泥后续资源化利用的新型处理方法是污泥重金属终极处理研究的重中之重。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种简单有效的处理污泥中重金属的新方法。其具体的技术方案为：一种污泥中重金属处理的方法，其特殊之处在于是通过如下的方法实现的：包括污水处理厂的污泥中的蛋白质中的N的转换与固定和污泥中的重金属处理。
对上述技术方案进行进一步的细化：
进一步在于所述的将污水处理厂的污泥中的蛋白质中的N转换与固定是将污水处理厂产生的污泥中的蛋白质中的N转换成氨气，进一步转换为氯化铵，实现氨在污泥中的固定，具体为首先将污水处理厂产出的含水率80%的污泥与改性剂在改性沟中均匀混合后起堆发酵，改性剂添加比例为污泥总重的0.05-0.1%，污泥堆放高度保持在80cm左右;在外界温度保持在20℃以上时，经24小时发酵后污泥温度可达40℃以上，在改性剂中蛋白酶的催化作用下，污泥中的蛋白质发生水解生成多肽;发酵48小时后，在羧肽酶和蛋白酶的协同作用下蛋白质最终水解为游离的氨基酸;然后氨基酸在氨基酸氧化酶作用下脱氨基生成氨气的过程为：污泥和改性剂混合经发酵在蛋白酶的作用下，污泥中的蛋白质发生水解生成氨基酸，在机械翻垛提供氧气条件下，氨基酸在氨基酸氧化酶的作用下发生氧化脱氨基反应脱掉氨基;在缺氧条件下，两个氨基酸互相发生氧化-还原反应，生成有机酸、酮酸和氨气;最后在污泥发酵72-96小时、发酵温度T≈40-50℃、pH≈6.0-6.5条件下，污泥中经蛋白质水解、氨基酸脱氨基反应生成的氨和污泥中的水反应生成氢氧化铵，氢氧化铵和污泥中的三氯化铁和三氯化铝反应生成氯化铵, 实现氨的固定。
进一步在于所述的污泥中的重金属处理过程为：将氨固定后的污泥与占污泥总重0.001-0.003%的葡萄糖粉和0.1-0.3%的氢氧化钙充分混合后进行机械加温至温度在100℃以上，氯化铵与氢氧化钙反应生成的氨气迅速与水蒸气混合形成氨水蒸汽，氨水蒸汽与污泥中的重金属离子结合生成氨的络合物，氨络合物与混入污泥中的葡萄糖粉发生氧化还原反应后重金属离子化合价降低或直接被还原成单质;
进一步在于还增加一个后续处理，将重金属处理后的污泥蒸馏，污泥经蒸馏后剩余的固定碳温度可达450℃以上，未被完全还原的重金属先经固定碳吸附并在高温、缺氧条件下被碳还原成单质，达到重金属处理目的。
