处理淤泥的方法技术

一种处理含沉淀的铝和／或铁的氢氧化物的淤泥的方法，其中首先将酸加入到淤泥中，之后进行至少一种膜滤工艺，于是获得含在溶液内的三价铝和／或铁离子的渗透物或浓缩物。在渗透物或浓缩物内的铝和／或铁离子以沉淀的方式结晶（盐析）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及处理来自给水设备的淤泥，和来自工业过程，例如造纸工业的类似淤泥。更具体地说，本专利技术涉及处理含铝和铁的氢氧化物的淤泥的方法和结构，其中首先将酸加入到所述淤泥中，随后对所述淤泥进行至少一种膜滤处理。现有技术当由表面水获得纯水时，必需分离悬浮物和有机物。这种有机物主要是褐色物质，所谓的腐殖物。这些物质在死亡植物的不完全分解过程中形成，且以可变的含量天然存在于湖泊和河床内。分离悬浮物会降低水的浊度，而分离腐殖物会降低水的变色。为了能实现这一分离，常见的是添加化学凝固剂，例如铁和铝的三价金属盐。在这一相关方面中形成的金属离子在温和的搅拌过程中使氢氧化物絮凝，而氢氧化物包裹并吸收悬浮物和水中溶解的有机物。在终止絮凝之后，以不同方式，例如浮选/砂滤、沉降/砂滤，或者仅仅砂滤，分离所形成的絮凝物。所分离的絮凝物以稀薄的淤泥形式泵送到该结构外，直接返回到接受器或者淤泥贮流池内。任选地，例如在离心机内使淤泥脱水，之后淤泥沉积在其上。在温带地区，淤泥可层铺在干燥床上，之后淤泥沉积在其上。清除(take care of)稀薄淤泥的另一可供替代的方法是添加酸，优选硫酸。当添加足量的酸时，在絮凝工艺过程中获得的金属氧化物以使得获得金属离子，例如Fe3+和Al3+的方式溶解。当金属氢氧化物溶解时，于是获得pH低的淤泥混合物，所述淤泥混合物包括悬浮物、有机物和无机离子。然后在膜滤工艺中过滤这一淤泥混合物，其方式使得获得浓缩物和渗透物。结果所述渗透物主要包括在溶液内的无机化学凝固剂。在本专利技术的上下文中，术语“膜滤工艺”涉及分离工艺，其中驱动力由在膜上的化学电势差组成。可在不同的膜工艺中以不同的方式获得驱动力-化学电势；它可以是施加的压力、浓度或温度差，或者电势差。分离机理基于溶液理论，其中已溶解的物质的溶解度和在膜内的扩散度是决定性的。在不同的膜工艺中使用不同类的膜。在许多工艺中，使用具有大孔隙的膜(例如，微滤)，而在其它工艺中的膜具有小的孔隙(例如，反相渗透)。一些工艺基于下述事实膜带电(例如，纳滤)，而在其它工艺(例如微滤)中，膜可能存在的电荷并不影响主要的分离机理。因此，淤泥混合物被导入到用于膜滤的第一结构中，所述第一结构可以是用于超滤的结构或者用于微滤的结构。在超滤(UF)过程中，颗粒的尺寸主要决定分离什么物质和什么物质通过膜。因此，筛分机理占主导，但在膜与溶解物质之间的扩散和相互作用也是重要的。采用微滤(MF)的分离完全基于筛分机理，且孔隙尺寸是决定性因素，与什么物质通过膜无关。因此，淤泥混合物被泵送经过MF结构或者UF结构。MF结构主要分离悬浮物和胶体，但不溶解有机物，而UF结构还分离较大的有机分子。通过MF/UF膜滤结构过滤因此导致浓缩物，所述浓缩物主要包括不可能通过过滤器的悬浮物和有机化合物，以及通过所述过滤器的渗透物，所述渗透物主要包括具有无机离子(例如Fe3+和Al3+)的水。按照这一方式，可在所述渗透物中回收在絮凝工艺中所使用的铝和铁离子用量的最多90％。因此在废水处理工厂和给水设备二者内，渗透物可用作化学凝固剂。然而，渗透物还包括溶解的低分子量有机物，且在酸处理过程中与铝和铁离子一样，重金属也被溶解。这是不利的。重金属和有机物二者因此在该体系内聚积，且浓度恒定地增加，这可导致处理过的水的质量劣化。由于水被分类为食品，因此，公共健康委员会和公众也可对在给水设备内并不完全“清洁”的产品用作化学凝固剂提出反对。然而，若在废水(它不用作饮用水)处理过程中，同样获得的渗透物用作化学凝固剂的话，则没有产生同样的问题。为了增加所述渗透物内的铝和铁离子的含量，可在纳滤结构(NF)中，或者在反相渗透结构(RO)中进行浓缩工艺。在NF过程中，根据两种分离工艺分离物质。不带电荷的物质根据尺寸分离，而离子的可能保留则取决于离子和膜之间的电相互作用。因此，若用NF结构过滤渗透物，则三价离子，即Fe3+和Al3+保留在浓缩物内，而在一定程度上具有较低电荷的离子通过膜，并因此保持在渗透物内。若通过RO结构进行额外的浓缩工艺，则具有较低电荷的离子也保留在浓缩物内，而渗透物几乎不含离子。来自NF结构和来自RO结构的所得浓缩物可再用作化学凝固剂，但具有与UF/MF渗透物相适应的相同保留率。为了能再利用来自膜工艺的回收铁和/或铝离子作为给水设备内的化学凝固剂，必需对有机物和重金属进行额外的纯化。US5674402公开了一种方法，其中通过沉淀明矾石形式的Al获得浓缩物，这意味着一方面必需通过在酸中溶解明矾石，再处理明矾石，以获得水溶性化学凝固剂，另一方面，必需煅烧，除去共沉淀的有机物。此外，明矾石的沉淀没有得到不含重金属的产物，这导致可能难以通过这一工艺满足在饮用水中对化学物质的需求。专利技术概述本专利技术的目的是提供生产含铁和/或铝离子的纯态产品的方法，它通过膜工艺，从给水设备或来自工业过程，例如造纸工业的类似淤泥中获得，其方式使得该纯化的产品可在给水设备、类似的工业过程，例如造纸工业，和/或废水处理工厂中用作化学凝固剂。本专利技术另一目的是提供一种方法，该方法使得可再利用来自给水设备中淤泥的化学凝固剂。本专利技术另一目的是提供一种方法，该方法减少在给水设备中对化学凝固剂的需要。本专利技术再一目的是获得具有高浓度铝和/或铁离子的产品，所述产品会降低运输成本。本专利技术另一目的是适应残渣产品用于降低废水处理工厂内的磷。为了满足这些目的，已获得具有权利要求1-16的特征性特征的方法与结构。附图简述为了进一步详细地说明本专利技术，以下参考附图描述本专利技术的实施方案，其中附图说明图1是本专利技术第一实施方案的流程图，其中包括处理来自NF/RO结构的浓缩物或者来自MF/UF结构的渗透物；图2是显示作为温度的函数在明矾的饱和溶液中Al含量的图表；和图3是显示在明矾结晶步骤中分离的流程图。优选实施方案的详细说明在本专利技术的第一实施方案中，根据图1，将浓缩物A从纳滤结构(NF)或反相渗透结构(RO)，或从淤泥处理结构B导引到明矾结晶步骤C中，在此添加化学计量用量或过量的硫酸钾、钠和/或铵D。若将化学计量用量或过量的钾、钠和/或铵离子，优选硫酸钾、钠和/或铵形式的这些离子加入到浓缩物A中，则根据下述化学式发生硫酸钾/钠/铵-铝和硫酸钾/钠/铵-铁形式的明矾的结晶(盐析)与沉淀 (以上的化合物确实还存在6H2O)没有发生二价金属离子的相应结晶，这意味着这些离子保留在溶液中。这导致沉淀盐基本上不含重金属(它主要为二价)。由于Fe也以二价形式存在，因此必需首先通过合适的氧化剂，例如臭氧和过氧化氢或活性氯，例如氯气、氯酸盐和次氯酸钠氧化Fe。此处优选氧化化合物(包括活性氧)，这是因为氯气与有机物一起可形成有毒且致癌的有机氯。在搅拌过程中进行添加与结晶。硫酸钾/钠/铵-铝和/或硫酸钾/钠/铵-铁的结晶完全依赖于温度，这意味着例如2.5％Al的引入含量导致在添加硫酸钾之后，饱和工艺溶液在室温下含有0.5％的Al。关于重量的变化，这导致几乎90％的反应产率(参见，图2)。优选在低温下，例如最多25℃，和甚至更优选不大于20℃下进行在明矾结晶步骤C中的结晶。此处，也可采用增压和调节pH在明矾结晶步骤内进行溶液结晶。可通过合适的碱，例如氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化镁、氧化镁和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理含沉淀的铝和／或铁的氢氧化物的淤泥的方法，其中首先将酸加入到淤泥中，之后进行至少一种膜滤工艺，于是获得包括在溶液内的三价铝和／或铁离子的渗透物或浓缩物，其特征在于：在渗透物或浓缩物内的铝和／或铁离子以沉淀的方式结晶（盐析）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：HD乌尔默特，S耶韦特罗姆，K斯滕达尔，
申请(专利权)人：费拉尔克股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]