一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法。一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法，将一定质量的无机盐或螯合剂加入污泥中，搅拌均匀得到混合污泥，设置电渗透脱水工艺参数，利电渗透脱水装置对混合污泥进行脱水，以去除混合污泥中的重金属；螯合剂为至少包含一个羧基的有机酸，且易与污泥中的重金属螯合。本发明专利技术通过在污泥中加入无机盐或螯合剂，能够提高电渗透脱水过程中污泥中重金属的去除率，同时污泥经脱水后的污泥泥饼含水率低，实现污泥的有效减容，便于污泥后续的处置与利用；加入的无机盐不会导致污泥二次污染，加入的螯合剂可降解，对环境友好。

A method of enhanced removal of heavy metals from sludge by electric osmosis dehydration device

【技术实现步骤摘要】
一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法
本专利技术涉及污泥处理
，尤其涉及一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法。
技术介绍
污水生化处理过程不可避免地会产生大量的剩余污泥。由于污水来源的复杂性和多样性，导致污泥中富集大量的重金属和有机污染物、病原体、寄生虫卵等有害物质。当重金属含量高的污泥进行土地利用或资源化处置时，有毒重金属会通过食物链或浸出的方式传递，最终对人类产生毒害作用。污泥中的重金属制约了污泥后续的资源化利用和处置。因此开发出高效的污泥无害化处理技术是实现污泥安全处置的核心环节之一。常规的污泥脱水技术，仅能够实现污泥的减容，而不能够有效的去除污泥中的重金属，不能达到污泥资源化利用或处置的要求。电场辅助污泥脱水(或称电渗透脱水或电脱水)是一种将传统脱水过程和电动力学效应有机结合的污泥脱水技术，意在通过电场的引入改善泥水分离效果、加快污泥的脱水速率等。在外加电场的作用下，带负电的颗粒物会向阳极移动，溶液中的阳离子向阴极迁移。利用电渗透脱水装置在实现污泥减容的基础上，去除污泥中的重金属。电渗透脱水技术对重金属的影响表现在电场作用下污泥中重金属会向阴极迁移，从而达到将重金属去除的目的。现有技术中采用的电渗透脱水技术对污泥中的重金属具有一定的脱除作用，使脱水泥饼中的重金属含量有一定程度的降低，但是存在重金属去除率不高、污泥脱水后泥饼中含水率较高等问题，不能有效解决污泥中重金属二次污染的环境问题，不利于污泥后续的资源化处置和利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种重金属去除率高、污泥脱水率高的利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法，将一定质量的无机盐或螯合剂加入污泥中，搅拌均匀得到混合污泥，设置电渗透脱水工艺参数，利用电渗透脱水装置对混合污泥进行脱水，以去除混合污泥中的重金属；所述螯合剂为至少包含一个羧基的有机酸，且易与污泥中的重金属螯合。优选的，所述无机盐包括硫酸钠或硫酸钾。优选的，所述螯合剂包括柠檬酸、草酸和酒石酸中的一种或多种。优选的，所述混合污泥中，所述螯合剂或无机盐的浓度与所述混合污泥的总悬浮物浓度比值为0.02～0.15：1。优选的，所述混合污泥中，所述无机盐的浓度与所述混合污泥的总悬浮物浓度比值0.07：1。优选的，所述螯合剂的浓度与所述混合污泥的总悬浮物浓度比值0.11：1。优选的，所述电渗透脱水工艺参数包括电压、压力和压滤时间。优选的，所述电压为15～55V，所述压力为0.6MPa，所述压滤时间为60min，所述电渗透脱水装置中的阴极和阳极均采用镀钌铱钛电极。。优选的，所述重金属包括锌、镍、砷、铬、镉、铅、铜和汞。本专利技术利用电渗透脱水装置产生的阳极酸化氧化作用和阴极碱化作用，使得污泥胞外聚合物发生溶解，包裹在污泥胞外聚合物中的重金属被释放出来，带电荷重金属的在电迁移作用下，向电极迁移随滤液排出，达到去除污泥中的重金属的目的；本专利技术通过在污泥中加入无机盐或螯合剂，能够提高电渗透脱水过程中污泥中重金属的去除率；加入无机盐，可以增大污泥体系的离子强度，提高电渗透脱水过程中污泥的电导率，可以加速污泥胞外聚合物的溶解，包裹在污泥胞外聚合物内的重金属离子释放量会增加，从而提高重金属的去除率；加入螯合剂，可以会适当提高污泥体系的离子强度，并且可于污泥中释放的重金属离子进行络合反应生成盐类，可以缓解电渗透过程中溶解出的污泥结合型胞外聚合物对重金属的吸附作用，从而提高污泥重金属的去除率；同时污泥经脱水后的污泥泥饼含水率低，可以实现污泥的有效减容，便于污泥后续的处置与利用。加入的无机盐不会导致污泥二次污染，加入的螯合剂可降解，对环境友好，同时，由于电渗透脱水过程中中阳极酸化氧化和阴极碱化反应，使得污泥胞外聚合物溶解，污泥中的NH4+和PO3-释放到滤液中，进一步去除了污泥中的氨氮和总磷。附图说明图1是本专利技术实施例1中电压与阴极滤液中重金属浓度的关系图；图2是本专利技术实施例1中电压与阳极滤液中重金属浓度的关系图；图3是本专利技术实施例1中电压与污泥中重金属去除率的关系图；图4是本专利技术实施例2中无机盐加入量与阴极滤液中重金属浓度的关系图；图5是本专利技术实施例2中无机盐加入量与阳极滤液中重金属浓度的关系图；图6是本专利技术实施例2中无机盐加入量与污泥中重金属去除率的关系图；图7是本专利技术实施例3中螯合剂加入量与阴极滤液中重金属浓度的关系图；图8是本专利技术实施例3中螯合剂加入量与阳极滤液中重金属浓度的关系图；图9是本专利技术实施例3中螯合剂加入量与污泥中重金属去除率的关系图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。实施例1取某污水处理厂的剩余污泥，测定污泥中初始的重金属锌、镍、砷、铬、镉、铅、铜和汞含量，采用电渗透脱水装置对污泥进行脱水处理，电渗透脱水装置中的阴极和阳极均采用镀钌铱钛电极，使电极具有足够的强度和防腐蚀性能，设定电渗透脱水装置中阴阳极加载的电压分别设置为0V、15V、25V、35V、45V、55V，在压力为0.6MPa的条件下，压滤60min，收集阴阳两极滤液和泥饼，测量阴阳两极滤液和泥饼中的各个重金属离子浓度，计算出污泥中的重金属去除率，污泥中重金属去除率的计算公式如下：R＝(C0-Ct)/C0；式中，R为重金属去除率，C0为电渗透脱水前污泥中某重金属初始含量，Ct为电渗透脱水污泥泥饼中某重金属含量。如图1所示，随着电压的增加，阴极滤液中各重金属含量不同程度地增加，当电压由0V增加到55V时，阴极滤液中Zn、Ni、As、Cd、Cr、Pb和Cu分别从6.2mg/kgTSS、7.012mg/kgTSS、2.869mg/kgTSS、2.180mg/kgTSS、4.708mg/kgTSS、2.098mg/kgTSS、3.962mg/kgTSS增加到的26.127mg/kgTSS、13.954mg/kgTSS、5.792mg/kgTSS、2.770mg/kgTSS、5.015mg/kgTSS、2.888mg/kgTSS、9.923mg/kgTSS，其中TSS为污泥中总悬浮固体浓度；说明随着电压的增加，污泥中的有更多的重金属迁移至阴极滤液排出。如图2所示，随着电压的增加，阳极滤液中重金属含量未出现明显变化趋势，Hg含量在电压增加前后均低于检出限，说明重金属在污水中的形态主要是带正电荷，电压增加，对与重金属迁移至阳极滤液的影响不大。如图3所示，随着电压的增加，污泥中各重金属去除率增加，在电压为55V时，Zn、Ni、As、Cd、Cr、Pb、Cu和Hg的去除率分别增加到25.06％、37.39％、29.85％、46.00％、30.99％、28.34％、15.19％和7.40％；在施加电场时污泥中重金属会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法，其特征在于，将一定质量的无机盐或螯合剂加入污泥中，搅拌均匀得到混合污泥，设置电渗透脱水工艺参数，利用电渗透脱水装置对混合污泥进行脱水，以去除混合污泥中的重金属；所述螯合剂为至少包含一个羧基的有机酸，且易与污泥中的重金属螯合。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法，其特征在于，将一定质量的无机盐或螯合剂加入污泥中，搅拌均匀得到混合污泥，设置电渗透脱水工艺参数，利用电渗透脱水装置对混合污泥进行脱水，以去除混合污泥中的重金属；所述螯合剂为至少包含一个羧基的有机酸，且易与污泥中的重金属螯合。


2.如权利要求1的所述的一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法，其特征在于，所述无机盐包括硫酸盐。


3.如权利要求2的所述的一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法，其特征在于，所述无机盐包括硫酸钠或硫酸钾。


4.如权利要求1的所述的一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法，其特征在于，所述螯合剂包括柠檬酸、草酸和酒石酸中的一种或多种。


5.如权利要求1-4任一项所述的一种利用电渗透脱水装置强化去除污泥中重金属的方法，其特征在于，所述混合污泥中，所述螯合剂或无机盐的浓度与所述混合污泥的总悬浮物浓度比值为0.02～0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹丹，张伟军，曹秉帝，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42