申请日2007.05.22
公开(公告)日2009.04.15
IPC分类号C02F1/62; C02F1/64; C02F101/20; C02F3/34; C02F1/66; C02F3/12
摘要
本发明公开了一种去除城市污水污泥中重金属的方法。本发明适用于治理中小规模的城市污水处理厂产生的剩余污泥中高浓度重金属的去除。由简化工序的序批式生物反应装置、浓缩沉淀池、pH调节池组成。作为城市污水污泥中重金属去除方法的主要处理装置——简化工序的序批式生物反应器(SBR)，按进泥-曝气反应-曝气排泥-进泥的简化工序运行。主反应装置按最佳污泥接种量设计装置的排出比，未排出的污泥作为反应器下批次运行或启动的接种污泥，实现了无提升和动力回流装置的接种处理，处理周期缩短，经泥水分离后，污泥中Cu、Zn、Cd、Ni等残留重金属含量完全符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-84)相关限制标准。
权利要求书
1、一种去除城市污水污泥中重金属的方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将城市污水处理厂二次沉淀池的剩余污泥和嗜酸微生物生长所需能量 物质送入SBR反应器中，曝气条件下进行土著嗜酸微生物的驯化;
(2)当反应器中混合液pH=2.5，ORP=500mv时，按设计排出比排放污泥， 剩余的污泥中富含嗜酸微生物，作为反应器运行的接种污泥;
(3)将新鲜污泥通过污泥泵由二次沉淀池送入SBR反应器中，同时通过计 量投药装置向SBR反应器中加入能量物质，新鲜污泥和能量物质与反应器中的 接种污泥在曝气作用下充分混合，至达到设计运行水位后进入曝气反应阶段;
(4)处理后的泥水混合液在保持曝气搅动的水力状态下按设计排出比排放 混合液至浓缩沉淀池;
(5)排出的泥水混合液进入浓缩沉淀池，实现污泥浓缩和固液分离，浓缩 后的污泥经脱水，与碱性物料混合后用于后续资源化利用;
(6)浓缩池上清液进入pH调节池，经调pH至碱中性后回流到污水处理工 艺段，调节池的高浓度重金属沉渣收集后作为工业原料利用;
(7)经过步骤(4)后，主体反应器处于闲置阶段，处理工艺可继续按(3)～ (4)操作，如此循环进行。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于城市污水处理厂的剩余污泥、 嗜酸微生物生长的能量物质和接种污泥在SBR反应器进泥阶段得到充分混合， 当剩余污泥浓度为8～12g/L，底物为亚铁盐，室温条件下，能量底物的投加量 为10g/L污泥。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于SBR反应器室温环境下以嗜酸氧 化亚铁硫杆菌为主要处理菌种时，其排出比设计为1∶1.3，反应器运行周期为1～ 2天。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于污泥中高浓度重金属去除后可 加以资源利用，pH调节池中的沉渣富含Fe、Zn、Cu，也可加以回收或综合利用。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于SBR反应器操作工序得到简化， 采用曝气排泥，接种污泥中微生物具有良好的活性。
说明书
去除城市污水污泥中重金属的方法
技术领域
本发明涉及一种能解决城市污水污泥中重金属浓度超标问题的重金属去除 方法。
背景技术
随着我国城市污水处理率的逐年提高，产量巨大的城市污泥的安全处置和 利用问题已成为制约城市污水处理事业良性发展的关键。作为城市污水处理的 经常性产物，城市污泥中含有丰富的氮、磷、钾和有机质等植物性营养元素， 经过无害化、稳定化处理后是很好的肥源和良好的土壤改良剂，因此，城市污 水污泥的资源化农用逐渐为人们所重视。但是在我国多数污水处理厂的进水均 为工业废水和生活污水的混合污水，其中的重金属元素在污水处理过程中被化 学沉降、微生物吸附吸收等作用而浓缩在污泥中，致使我国多数城市的污水污 泥中Cu、Zn、Cd、Ni等重金属长期处于超标水平。如利用这些含高浓度污泥进 行资源化农用，会对受纳土壤、农作物和植物产生现实的或潜在的危害。目前， 针对这一问题主要采用向污泥中添加钝化剂和碱性物料对其中的重金属进行稳 定化处理，由于处理后污泥中重金属的总量并没有得到削减，在其后续资源化 利用过程中易造成施用土壤土质下降、农作物减产或重金属富集等一系列负面 影响。针对这一问题我国已有部分专家提出利用生物沥滤法去除或削减污泥中 高浓度的重金属元素，其中南京农业大学关于这一技术的两个专利为 02112924.X(氧化亚铁硫杆菌及其去除污泥重金属的方法)和200410014801.X (氧化硫硫杆菌及制革污泥中铬的生物脱除方法)，其中前者主要报道了利用嗜 酸硫杆菌去除污泥重金属的这类方法，后者则主要针对工业制革污泥发明了脱 除制革污泥中重金属铬的处理工艺，但该工艺中处理构筑较多，工艺流程长， 接种污泥来源于沉淀后的污泥，且采用机械回流，不适用于城市污泥中重金属 的去除。对于城市污水污泥处理而言，应考虑利用已有的处理构筑和场地对产 生的剩余污泥进行重金属脱除处理。
发明内容
本发明的目的是针对城市污水污泥的资源化利用过程中对重金属含量控制 技术的不足，在充分考虑利用城市污水处理厂已有污泥处理构筑物的前提下， 提供一种简便易行，易于规模化推广和应用的去除城市污水污泥中重金属的方 法。
本发明具体步骤为
(1)将城市污水处理厂二次沉淀池的剩余污泥和嗜酸微生物生长所需能量 物质送入SBR反应器中，曝气条件下进行土著嗜酸微生物的驯化;
(2)当反应器中混合液pH=2.5，ORP=500mv时，按设计排出比排放污泥， 剩余的污泥中富含嗜酸微生物，作为反应器运行的接种污泥;
(3)将新鲜污泥通过污泥泵由二次沉淀池送入SBR反应器中，同时通过计 量投药装置向SBR反应器中加入能量物质，新鲜污泥和能量物质与反应器中的 接种污泥在曝气作用下充分混合，至达到设计运行水位后进入曝气反应阶段;
(4)处理后的泥水混合液在保持曝气搅动的水力状态下按设计排出比排放 混合液至浓缩沉淀池;
(5)排出的泥水混合液进入浓缩沉淀池，实现污泥浓缩和固液分离，浓缩 后的污泥经脱水，与碱性物料混合后用于后续资源化利用;
(6)浓缩池上清液进入pH调节池，经调pH至碱中性后回流到污水处理工 艺段，调节池的高浓度重金属沉渣收集后作为工业原料利用;
(7)经过步骤(4)后，主体反应器处于闲置阶段，处理工艺可继续按(3)～ (4)操作，如此循环进行。
本发明的处理特点和效果
(1)采用间歇操作，符合当前中小污水处理厂污泥处理工序的运行特点;
(2)该处理工艺设备较少、占地面积小、操作方便，充分考虑了现有污水 处理厂原有污泥处理构筑及其建设特点;
(3)主体反应器在完成排泥的同时也完成了沥滤微生物的接种过程，且不 需要另设提升设备，减少了设备数量实现了无动力的污泥接种运行;
(4)生物沥滤液经调pH后回流至污水处理工艺始端，不影响污水处理效果;
(5)pH调节池中形成的沉渣富含大量重金属和铁元素，可加以回收或综合 利用;
(6)改变传统的沉淀排泥方式，采用了更利用保持微生物活性和均匀性的 曝气排泥方式。
通过本发明处理典型城市污泥的的运行情况来看，以硫酸亚铁为能量物质 进行生物沥滤处理，处理后污泥中Cu、Zn、Ni、Cd等均得到70%以上的去除率， 其残余含量均达到国家《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-84)标准，运行稳 定可靠。
