公布日：2023.07.28
申请日：2023.04.12
分类号：C02F11/12(2019.01)I;C02F11/00(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种降低污泥基生物炭重金属含量的方法。涉及污泥资源化处理技术领域。上述降低污泥基生物炭重金属含量的方法，包括以下步骤：S1向待处理污泥中加入过硫酸盐；S2将S1处理后的污泥依次进行脱水处理、干燥处理和破碎处理，得到污泥粉末；S3硫化上述污泥粉末，并进行浮选处理，得到浮选尾矿；S4干燥上述浮选尾矿，并在保护气氛下热解浮选尾矿，得到污泥基生物炭。本发明采用先预氧化‑再球磨硫化‑最后再浮选‑热解的工艺，不但可以去除污泥中的重金属、实现有害金属元素的固化，还能同步实现含重金属污泥的资源化和无害化，实现对市政污泥的无害资源化处理。
权利要求书
1.一种降低污泥基生物炭重金属含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1向待处理污泥中加入过硫酸盐；S2将S1处理后的污泥依次进行脱水处理、干燥处理和破碎处理，得到污泥粉末；S3硫化所述污泥粉末，并进行浮选处理，得到浮选尾矿；S4干燥所述浮选尾矿，并在保护气氛下热解浮选尾矿，得到污泥基生物炭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述过硫酸盐包括过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述过硫酸盐的用量为3-9g/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中，干燥处理的温度为90-120℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中，经过破碎处理的污泥粉末，直径为1-5mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中，硫化所述污泥粉末，具体包括以下步骤：混合硫源和所述污泥粉末，经球磨5-10h，得到硫化后的污泥粉末。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中，还包括添加捕收剂进行浮选处理的步骤，捕收剂包括异丁黄药、乙硫氮、丁铵黑药和乙硫氨酯中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述捕收剂的用量为100-300g/t。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S4中，干燥所述浮选尾矿后，浮选尾矿的含水率不大于30wt％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S4中，热解浮选尾矿的温度为550-650℃。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：
提供一种降低污泥基生物炭重金属含量的方法。
为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种降低污泥基生物炭重金属含量的方法，包括以下步骤：
S1向待处理污泥中加入过硫酸盐；
S2将S1处理后的污泥依次进行脱水处理、干燥处理和破碎处理，得到污泥粉末；
S3硫化所述污泥粉末，并进行浮选处理，得到浮选尾矿；
S4干燥所述浮选尾矿，并在保护气氛下热解浮选尾矿，得到污泥基生物炭。
根据本发明的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
本发明采用先预氧化-再球磨硫化-最后再浮选-热解的工艺，不但可以去除污泥中的重金属、实现有害金属元素的固化，还能同步实现含重金属污泥的资源化和无害化，实现对市政污泥的无害资源化处理。
本发明针对现有市政污泥基生物炭因重金属超标而难以进行资源化利用的困境，提供一种可普遍应用于污水处理厂污泥基生物炭制备的、降低污泥基生物炭中重金属含量的污水处理厂污泥资源化处理方法。
根据本发明的一种实施方式，所述过硫酸盐包括过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种。通过投入过硫酸盐，从而能够将污泥中重金属氧化成重金属氧化物。此外，过硫酸盐作为非选择性氧化剂，不但对污泥起一定的氧化作用，还可以降低污泥的含水率，改善污泥脱水性能
根据本发明的一种实施方式，所述过硫酸盐的用量为3-9g/L。
根据本发明的一种实施方式，过硫酸盐的用量选自以下任一种浓度或者任两种浓度构成的浓度区间：3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L、5g/L、5.5g/L、6g/L、6.5g/L、7g/L、7.5g/L、8g/L、8.5g/L、9g/L。
根据本发明的一种实施方式，步骤S2中，干燥处理的温度为90-120℃。
根据本发明的一种实施方式，干燥处理的温度选自以下任一种温度或者任两种温度构成的温度区间：90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃。
根据本发明的一种实施方式，步骤S2中，经过破碎处理的污泥粉末，直径为1-5mm。
根据本发明的一种实施方式，经过破碎处理的污泥粉末，其直径选自以下任一种直径或者任两种直径构成的区间：1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm。
根据本发明的一种实施方式，步骤S3中，硫化所述污泥粉末，具体包括以下步骤：混合硫源和所述污泥粉末，经球磨5-10h，得到硫化后的污泥粉末。
根据本发明的一种实施方式，硫源包括黄铁矿。
根据本发明的一种实施方式，球磨的时间，选自以下任一种时间或者任两种时间构成的区间：5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h。
根据本发明的一种实施方式，硫化所述污泥粉末，具体包括以下步骤：称量10％-20％质量百分数的黄铁矿和干化后的所述污泥粉末，将两者共同置于球磨罐中球磨，使其充分混合。
通过球磨，能够使污泥中的重金属得到有效的硫化，此外，利用球磨还能将污泥中的重金属硫化物与其他物质解离。
根据本发明的一种实施方式，步骤S3中，还包括添加捕收剂进行浮选处理的步骤，捕收剂包括异丁黄药、乙硫氮、丁铵黑药和乙硫氨酯中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，所述捕收剂的用量为100-300g/t。其中，/t是指每吨经硫化后的污泥粉末。
根据本发明的一种实施方式，捕收剂的用量选自以下任一种浓度或者任两种浓度构成的浓度区间：100g/t、110g/t、120g/t、130g/t、140g/t、150g/t、160g/t、170g/t、180g/t、190g/t、200g/t、210g/t、220g/t、230g/t、240g/t、250g/t、260g/t、270g/t、280g/t、290g/t、300g/t。
通过添加捕收剂，改变污泥颗粒表面疏水性，从而使含重金属硫化物的单体污泥颗粒黏附于气泡上。进一步的，添加捕收剂还能使得市政污泥中的重金属得以去除，从而得到稳定化的固化混合精矿和重金属含量达标的浮选尾矿。
根据本发明的一种实施方式，在浮选处理的过程中，还添加有起泡剂。
根据本发明的一种实施方式，起泡剂的用量为50-150g/t。
根据本发明的一种实施方式，起泡剂的用量选自以下任一种浓度或者任两种浓度构成的浓度区间：50g/t、55g/t、60g/t、65g/t、70g/t、75g/t、80g/t、85g/t、90g/t、95g/t、100g/t、105g/t、110g/t、115g/t、120g/t、125g/t、130g/t、135g/t、140g/t、145g/t、150g/t。
根据本发明的一种实施方式，起泡剂包括松醇油。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，干燥所述浮选尾矿时，干燥的温度为90-120℃。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，干燥处理的温度选自以下任一种温度或者任两种温度构成的温度区间：90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，干燥所述浮选尾矿后，浮选尾矿的含水率不大于30％。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，热解浮选尾矿的温度为550-650℃。
根据本发明的一种实施方式，热解浮选尾矿的温度选自以下任一种温度或者任两种温度构成的温度区间：550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃。
根据本发明的一种实施方式，热解浮选尾矿的步骤，具体包括：通有质量分数99％以上的氮气或氩气惰性气体的热解炉中，以升温速率10-15℃/min升温至550-650℃，保温30-50min，然后自然冷却到室温，得到处理后的产物污泥基生物炭。
（发明人：杨添奇;成一知;罗君伟;李小明;纪智慧;杨易霖;蔡寿山;张涌涛;王伟）
