本發(fā)明涉及一種去除污泥中重金屬的方法。

背景技術(shù)：

城市污泥是指污水處理廠處理城市生活污水過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物，是城市污水處理廠的產(chǎn)物，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展及城鎮(zhèn)化的不斷加速，污水處理量也不斷增加，污泥產(chǎn)量也與日俱增。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2015年公布的中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒顯示，2014年我國(guó)廢水年排放總量為716175萬(wàn)噸，以此估算，國(guó)內(nèi)污水污泥總產(chǎn)量將達(dá)到5013.2萬(wàn)噸/年(按污泥含水量80％計(jì))，如此巨大數(shù)量的污水污泥亟待妥善處理與處置。脫水污泥中因富含各類有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其營(yíng)養(yǎng)成分高于普通農(nóng)家肥，污泥可以作為有機(jī)肥進(jìn)行利用，具有改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)，如果將污泥進(jìn)行農(nóng)用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

我國(guó)當(dāng)前主要采用生物活性污泥法對(duì)污水中的污染物進(jìn)行處理，在污水處理的過(guò)程中，污水中約有60％左右重金屬離子通過(guò)細(xì)菌的吸收作用、細(xì)菌和礦物顆粒表面的吸附作用以及同一些無(wú)機(jī)鹽(如硫酸鹽、磷酸鹽等)的共沉淀作用等多種途徑被固定下來(lái)，從而轉(zhuǎn)移到污泥中，導(dǎo)致污泥中重金屬超標(biāo)，不同地域及不同的處理工藝造成污泥中的重金屬含量存在差異。污水處理工程中產(chǎn)生的污泥如果處理不當(dāng)，這種含重金屬的污泥在進(jìn)行土地處理或農(nóng)業(yè)利用時(shí)容易對(duì)土壤、地下水和動(dòng)植物造成二次污染，最終通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體富集，最終會(huì)對(duì)人體的健康造成嚴(yán)重的危害，具有很大的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

污泥中重金屬含量超標(biāo)是制約污泥土地利用的最大阻礙。目前，污泥中重金屬去除的主要技術(shù)包括植物修復(fù)、生物瀝濾、離子交換、化學(xué)分離和物理化學(xué)吸附等，現(xiàn)有的處理技術(shù)存在各種各樣的點(diǎn)，植物修復(fù)技術(shù)周期較長(zhǎng)、對(duì)特定的重金屬具有較好的修復(fù)效果；生物瀝濾技術(shù)受到細(xì)菌生長(zhǎng)條件的限制以及后期污水難處理等；離子交換法成本較高、吸附效果有限；化學(xué)法耗酸量大、營(yíng)養(yǎng)元素?fù)p失大、處理成本增加；穩(wěn)定法只能達(dá)到指標(biāo)不治本。這種含有重金屬的污泥進(jìn)行土地農(nóng)用時(shí)容易造成土壤、地下水和動(dòng)植物等二次污染，具有很大的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此，去除城市污泥中重金屬成為城市污泥資源化過(guò)程中亟待解決的重大技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有處理重金屬的方法對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染、處理的污泥量有限的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法。

以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、反應(yīng)：將污泥烘干粉碎并過(guò)篩后加入到反應(yīng)器中，加入皂苷和氯化鎂的混合溶液，皂苷和氯化鎂的混合溶液中皂苷與氯化鎂的體積比為1:1，皂苷濃度為1g/L-2g/L，氯化鎂濃度為0.01mol/L,皂苷和氯化鎂的混合液濃度與污泥的液固比為10:1-40:1，在溫度為22℃-28℃的條件下，以150rmp/min-200rmp/min的速度攪拌反應(yīng)24h，得泥水混合液；

二、固液分離：將步驟一的泥水混合液靜置20h，然后以10000rpm/min的離心轉(zhuǎn)速離心10min，即完成以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬。

本發(fā)明的一種以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法，在整個(gè)處理過(guò)程中不需要外加酸進(jìn)行酸堿度的調(diào)節(jié)。

皂苷和氯化鎂的混合液與污泥的液固比為10:1-40:1，若液固比過(guò)大或過(guò)小都會(huì)造成污泥中重金屬去除效率降低。

生物表面活性劑應(yīng)用到污泥中重金屬去除，取決于污泥的性質(zhì)與土壤不同，污泥的主要性質(zhì)有：污泥的有機(jī)質(zhì)含量較高(通常為40％-50％左右)，無(wú)機(jī)物含量較少(低于10％)；同時(shí)污泥中含有大量的營(yíng)養(yǎng)元素(氮、磷、鉀)，而土壤中含有較高的無(wú)機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較少，營(yíng)養(yǎng)元素的含量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于污泥中營(yíng)養(yǎng)元素的含量，為了實(shí)現(xiàn)污泥農(nóng)用，需要將污泥中的重金屬實(shí)現(xiàn)去除。

生物表面活性劑去除污泥中重金屬與土壤中重金屬原理的差異：

要實(shí)現(xiàn)污泥中重金屬具有較高的去除效果，必須將污泥中內(nèi)部的重金屬進(jìn)行釋放，生物表面活性劑能將污泥中的部分有機(jī)質(zhì)(蛋白質(zhì)、脂類、糖類)溶解，將污泥內(nèi)部的重金屬釋放到溶液中；降低表面張力，增加重金屬的溶解性；同時(shí)通過(guò)表面存在的功能基團(tuán)(羧基、羥基等)與重金屬發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，進(jìn)一步提高污泥中重金屬的去除效率；另外，生物表面活性劑對(duì)污泥中重金屬的可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)具有較高的去除效果，在一定程度上增加了重金屬的去除效率。

生物表面活性劑在去除有機(jī)物方面(石油、有毒有害有機(jī)物)的原理：

生物表面活性劑一方面可以充分乳化烴類，使底物得以很好的分散，增加油類物質(zhì)的分散程度；另一方面可以改變油類物質(zhì)的疏水性，使其溶解于水中，增加油類物質(zhì)的水溶性。

本發(fā)明提供一種以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法，無(wú)需另外投加酸，具有操作簡(jiǎn)便、處理成本低、無(wú)二次污染以及重金屬去除效率高等特點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)分析測(cè)試，本發(fā)明對(duì)污泥中重金屬Zn的去除率為68％-70％，Cu的去除率為65％-75％，處理后的污泥滿足我國(guó)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、反應(yīng)：將污泥烘干粉碎并過(guò)篩后加入到反應(yīng)器中，加入皂苷和氯化鎂的混合溶液，皂苷和氯化鎂的混合溶液中皂苷與氯化鎂的體積比為1:1，皂苷濃度為1g/L-2g/L，氯化鎂濃度為0.01mol/L,皂苷和氯化鎂的混合液濃度與污泥的液固比為10:1-40:1，在溫度為22℃-28℃的條件下，以150rmp/min-200rmp/min的速度攪拌反應(yīng)24h，得泥水混合液；

二、固液分離：將步驟一的泥水混合液靜置20h，然后以10000rpm/min的離心轉(zhuǎn)速離心10min，即完成以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟一中皂苷和氯化鎂混合液與污泥的液固比為15:1。其他與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是步驟一中皂苷和氯化鎂混合液與污泥的液固比為20:1。其他與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是步驟一中皂苷和氯化鎂混合液與污泥的液固比為25:1。其他與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是步驟一中皂苷和氯化鎂混合液與污泥的液固比為30:1。其他與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是步驟一中皂苷和氯化鎂混合液與污泥的液固比為35:1。其他與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是步驟一中所述溫度為23℃。其他與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是步驟一中所述溫度為24℃。其他與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是步驟一中所述溫度為25℃。其他與具體實(shí)施方式一至八之一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是步驟一中所述溫度為26℃。其他與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明方法：

實(shí)驗(yàn)一：

以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、反應(yīng)：將污泥于105℃烘干粉碎并過(guò)100目篩后加入到反應(yīng)器中，加入皂苷和氯化鎂的混合液(皂苷與氯化鎂的體積比為1:1，皂苷濃度為1g/L，氯化鎂濃度為0.01mol/L)，混合液與污泥液固比為10:1，在溫度為22℃的條件下，以150rmp/min的速度攪拌反應(yīng)24h，得混泥水合液；

二、固液分離：將步驟一的泥水混合液靜置20h，然后以10000rpm/min的離心轉(zhuǎn)速離心10min，即完成以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬。

經(jīng)過(guò)分析測(cè)試，本發(fā)明方法對(duì)污泥中重金屬Zn的去除率為68％，Cu的去除率為65％，處理后的污泥滿足我國(guó)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)二：

以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、反應(yīng)：將污泥于105℃烘干粉碎并過(guò)100目篩后加入到反應(yīng)器中，加入皂苷和氯化鎂的混合液(皂苷與氯化鎂的體積比為1:1，皂苷濃度為1g/L，氯化鎂濃度為0.01mol/L)，混合液與污泥的液固比為30:1，在溫度為25℃的條件下，以200rmp/min的速度攪拌反應(yīng)24h，得泥水混合液；

二、固液分離：將步驟一的泥水混合液靜置20h，然后以10000rpm/min的離心轉(zhuǎn)速離心10min，即完成以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬。

經(jīng)過(guò)分析測(cè)試，本發(fā)明方法對(duì)污泥中重金屬Zn的去除率為69％，Cu的去除率為70％，處理后的污泥滿足我國(guó)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)三：

以皂苷和氯化鎂為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、反應(yīng)：將污泥于105℃烘干粉碎并過(guò)100目篩后加入到反應(yīng)器中，加入皂苷和氯化鎂的混合液(皂苷與氯化鎂的體積比為1:1，皂苷濃度為2g/L，氯化鎂濃度為0.01mol/L)，混合液與污泥的液固比為40:1，在溫度為28℃的條件下，以180rmp/min的速度攪拌反應(yīng)24h，得泥水混合液；

二、固液分離：將步驟一的泥水混合液靜置20h，然后以10000rpm/min的離心轉(zhuǎn)速離心10min，即完成以皂苷為洗滌劑去除污泥中重金屬。

經(jīng)過(guò)分析測(cè)試，本發(fā)明方法對(duì)污泥中重金屬Zn的去除率為70％，Cu的去除率為75％，處理后的污泥滿足我國(guó)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)四：

以皂苷為洗滌劑去除污泥中重金屬的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、反應(yīng)：將污泥于105℃烘干粉碎并過(guò)100目篩后加入到反應(yīng)器中，加入皂苷濃度為1g/L的皂苷水溶液，皂苷水溶液與污泥的液固比為30:1，在溫度為22℃的條件下，以150rmp/min的速度攪拌反應(yīng)24h，得混泥水合液；

二、固液分離：將步驟一的泥水混合液靜置20h，然后以10000rpm/min的離心轉(zhuǎn)速離心10min，即完成以皂苷為洗滌劑去除污泥中重金屬。

經(jīng)過(guò)分析測(cè)試，對(duì)污泥中重金屬Zn的去除率為53％，Cu的去除率為45％，處理后的污泥滿足我國(guó)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，重金屬去除率低于實(shí)驗(yàn)二。