一種采用羥基磷灰石做鈍化劑的城市污泥重金屬鈍化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種城市生活污泥的處置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大量新建污水處理設(shè)施投入運(yùn)行，并伴隨著污 泥的大量產(chǎn)生，成為環(huán)境污染的潛在對(duì)象，對(duì)污泥的資源化利用已經(jīng)變得越來越迫切。污 泥中含有豐富的氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)，是良好的有機(jī)肥料資源。污泥的化學(xué)成分十分復(fù)雜， 含有種類繁多的重金屬，當(dāng)重金屬含量超標(biāo)的污泥用于農(nóng)林業(yè)時(shí)，會(huì)引起土壤的重金屬污 染。重金屬元素及其化合物是不能或很難降解的化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)入土壤后的重金屬一般很難 去除，會(huì)通過植物吸收或者滲濾作用滲入到地下水中而危害人體健康。因此，找到一種鈍化 污泥中重金屬的有效方法從而實(shí)現(xiàn)污泥農(nóng)用就顯得極為重要和十分迫切。
[0003] 對(duì)此，前人做了大量研宄工作，也取得了許多成果。李國學(xué)等在《添加鈍化劑對(duì)污 泥堆肥處理中重金屬（Cu、Zn、Mn)的形態(tài)影響》中報(bào)道，利用城市污泥和稻草進(jìn)行高溫堆肥 處理后，對(duì)于污泥中重金屬Cu、Zn、Mn來說，堆肥后其可利用態(tài)的含量比堆肥前分別降低了 3. 49%、5. 01%、13. 90%。
[0004] 呂彥等在《快速堆肥對(duì)污泥中重金屬的影響》中指出，對(duì)污泥及其堆肥產(chǎn)物中重金 屬（Zn、Cu、Ni、Cd、Pb、Cr)的含量及化學(xué)形態(tài)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)堆肥15天后，污泥中含量較高 的Zn的不穩(wěn)定形態(tài)比例由37%降至16%，Zn的活性與毒性大大降低；此外Ni、CcU Pb、Cr 等元素的穩(wěn)定形態(tài)所占比例也都有不同程度升高。
[0005] 王守紅等在《凹凸棒土對(duì)生活污泥中重金屬的鈍化作用》一文中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示， 生活污泥添加了凹土進(jìn)行30天的培養(yǎng)后，其Pb、CcUCu、Ni、Cr、Zn等6種重金屬全量值均比 原污泥下降。這種鈍化作用主要表現(xiàn)在試驗(yàn)的初始階段，Pb、Cd、Cu、Ni、Cr、Zn的最大鈍化 量分別為 〇· 66%、3· 70%、1· 74%、1· 23%、0· 49%、3· 51%。到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，凹土對(duì) Pb、CcU Ni、Zn鈍化量均有所減小，只對(duì)Cu、Cr有鈍化效果。
[0006] 葛驍?shù)仍凇冻鞘猩钗勰喽逊蔬^程中重金屬鈍化規(guī)律及影響因素的研宄》中指出， 經(jīng)過90天的堆肥處理，使污泥中的酸溶態(tài)及可還原態(tài)的重金屬向更穩(wěn)定的可氧化態(tài)及殘 渣態(tài)轉(zhuǎn)變，顯著降低了重金屬的生物有效性。堆肥結(jié)束時(shí)Cu、Zn、Ni、CcU Cr、Pb六種重金 屬殘?jiān)鼞B(tài)含量比堆肥初始均有所增加，增幅分別達(dá)6. 3 %、6. 7 %、22. 0 %、15. 2 %、11. 0 %、 40. 5% 〇
[0007] 姚嵐等在《不同鈍化劑對(duì)污泥堆肥過程中重金屬形態(tài)的影響研宄》一文中研宄 了粉煤灰、磷礦粉、沸石和草炭4種鈍化劑對(duì)污泥堆肥中重金屬（Cu、Zn、Pb、Cr)形態(tài)的影 響。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為6天，其結(jié)果表明，以粉煤灰的鈍化效果最為顯著。不同鈍化劑對(duì)不同的 重金屬的鈍化效果不同，重金屬殘?jiān)鼞B(tài)的提高幅度如下：Cu(0. 53?8. 06% )、Zn(5. 63? 16. 46% )、Pb(l. 10 ?4. 32% )、Cr(-l. 76 ?3. 10% )。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耗時(shí)較短的城市生活污泥中重金屬的鈍 化方法，以加速污泥的資源化利用。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0010] 一種采用羥基磷灰石做鈍化劑的城市污泥重金屬鈍化方法，該重金屬鈍化方法包 括以下步驟：
[0011] 步驟一按城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石的質(zhì)量比為1〇〇: 1?100:5取料；
[0012] 步驟二城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石按步驟一的質(zhì)量配比混合，置于水熱 反應(yīng)釜中，攪拌15?30min，生成城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石的混合物；
[0013] 步驟三將步驟二使用的水熱反應(yīng)釜加熱至110°C?140°C，保溫時(shí)間4?12h，生成 重金屬被鈍化的城市生活污泥。
[0014] 將生成的重金屬被鈍化的城市生活污泥出釜，過濾出濾料和濾液。
[0015] 步驟一所述的城市生活污泥為未脫水的城市生活污泥。
[0016] 本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果：
[0017] 該方法相比現(xiàn)有的鈍化技術(shù)，其特點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間短，集污泥脫水、重金屬鈍化于一 體。采用BCR改進(jìn)法對(duì)濾料做重金屬形態(tài)提取，發(fā)現(xiàn)在羥基磷灰石作用下，可還原態(tài)（T3) 和可氧化態(tài)（T4)向殘?jiān)鼞B(tài)（T5)轉(zhuǎn)化，各種重金屬殘?jiān)鼞B(tài)（T5)提高幅度如下：Hg(28%? 36%)、As(12%?20%)、Pb(26%?34%)、Fe(45%?62%)、Cr(62%?81%)、Cd(ll%? 24% ) 〇
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施方式一
[0019] 步驟一按未脫水的城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石的質(zhì)量比為100:1取料；
[0020] 步驟二未脫水的城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石按步驟一的質(zhì)量配比混合， 置于水熱反應(yīng)釜中，攪拌15min，生成未脫水的城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石的混合 物；
[0021] 步驟三將步驟二使用的水熱反應(yīng)釜加熱至110°C，保溫時(shí)間12h，生成重金屬被鈍 化的城市生活污泥。
[0022] 將生成的重金屬被鈍化的城市生活污泥出釜，過濾出濾料和濾液。
[0023] 采用BCR改進(jìn)法，分析生成的濾料中重金屬形態(tài)及對(duì)應(yīng)組分含量：取烘干的濾料 0. 5000g于50mL聚丙烯離心管中，按照BCR改進(jìn)法要求的浸提條件和步驟進(jìn)行浸提。樣品 設(shè)置3個(gè)平行樣（測(cè)定數(shù)據(jù)為3次測(cè)定的平均值），并設(shè)置空白對(duì)照。污泥鈍化前后濾料中 殘?jiān)鼞B(tài)（T5)所占百分比的比較如表1 :
[0024] 表1污泥鈍化前后濾料中殘?jiān)鼞B(tài)（T5)所占百分比的比較
[0025]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用羥基磷灰石做鈍化劑的城市污泥重金屬鈍化方法，其特征是：該重金屬鈍 化方法包括以下步驟： 步驟一按城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石的質(zhì)量比為100:1?100:5取料； 步驟二城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石按步驟一的質(zhì)量配比混合，置于水熱反應(yīng) 釜中，攪拌15?30min，生成城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石的混合物； 步驟三將步驟二使用的水熱反應(yīng)釜加熱至ll〇°C?140°C，保溫時(shí)間4?12h，生成重金 屬被鈍化的城市生活污泥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用羥基磷灰石做鈍化劑的城市污泥重金屬鈍化方法，其特 征是： 步驟一所述的城市生活污泥為未脫水的城市生活污泥。
【專利摘要】一種采用羥基磷灰石做鈍化劑的城市污泥重金屬鈍化方法，涉及一種城市生活污泥的處置方法。解決了城市生活污泥農(nóng)用過程中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高的問題。該方法包括以下步驟：步驟一按城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石的質(zhì)量比為100:1～100:5取料；步驟二城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石按步驟一的質(zhì)量配比混合，置于水熱反應(yīng)釜中，攪拌15～30min，生成城市生活污泥與化學(xué)純的羥基磷灰石的混合物；步驟三將步驟二使用的水熱反應(yīng)釜加熱至110℃～140℃，保溫時(shí)間4～12h，生成重金屬被鈍化的城市生活污泥。步驟一所述的城市生活污泥為未脫水的城市生活污泥。該方法有效降低了城市生活污泥農(nóng)用過程中重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，加速了污泥的資源化利用。
【IPC分類】C02F11-00
【公開號(hào)】CN104529101
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410707618
【發(fā)明人】任福民, 梁遠(yuǎn), 黎艷, 門正宇, 郝慧明, 劉錕, 李素君, 田秀君
【申請(qǐng)人】北京交通大學(xué), 北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月28日