基于底泥性质进行分类处理的重金属去除生物淋滤工艺制造技术

本发明专利技术公开一种基于底泥性质进行分类处理的重金属去除生物淋滤工艺。针对底泥特定的理化性质(总有机碳、总氮及耗酸能力)设定工艺参数，以此来进行底泥分类处理，其后续工艺路线可分为：1)添加淋滤功能菌后进行生物淋滤处理；2)利用底泥土著菌进行生物淋滤处理；3)预酸化或添加营养剂后进行生物淋滤处理。本发明专利技术较为有效地解决了传统生物淋滤处理中底泥难以淋滤酸化的问题，并简化了其余易淋滤底泥的处理工艺步骤，进一步推动了底泥生物淋滤技术的工程应用。

【技术实现步骤摘要】
基于底泥性质进行分类处理的重金属去除生物淋滤工艺
本专利技术属于重金属污染治理领域，特别是涉及一种用于底泥的重金属生物淋滤的方法。技术背景生物淋滤技术是指利用硫氧化菌的作用，氧化还原型低价硫形成硫酸等最终产物及其他中间产物，通过氧化、还原、质子进攻、吸附、络合等途径直接作用或间接作用，将固相中难溶重金属淋出进入液相，最终实现重金属污染固液分离的一种技术。该技术起源于20世纪中期的微生物湿法冶金，随着科技的发展该技术也逐步应用于处理电子垃圾、垃圾焚烧飞灰及工业污染污泥等领域。同时，近一二十年我国规模化的水环境治理过程中，疏浚产生了大量受重金属污染的底泥，这些底泥的处理处置迫在眉睫。与传统的物理化学方法相比，底泥重金属生物淋滤技术反应更加温和，运行成本更低且底泥后续脱水性能较好，被认为是颇具前景的重金属污染底泥的处理技术之一。但是目前有关底泥重金属生物淋滤处理的工艺研究多处于实验室小试及中试阶段，实际工程的稳定运行尚未实现。其中一个重要原因是，不同流域的底泥理化性质差别很大，会对生物淋滤工艺的酸化效果造成影响，导致淋滤工艺参数标准化难度增加。工程经验的缺乏及底泥异质性等问题都导致底泥重金属生物淋滤技术难以推广应用。因而，基于底泥理化性质与淋滤效率的相关性研究，形成一套适用于各种类型底泥的重金属生物淋滤工艺将有助于该技术的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于底泥性质进行分类处理的重金属去除生物淋滤工艺，能够对不同来源的底泥进行分类处理并实现淋滤酸化。本专利技术具体采用的技术方案是：一种基于底泥性质进行分类处理的重金属去除生物淋滤工艺，其步骤如下：S1、针对受重金属污染的待处理底泥，测定其理化性质并根据理化性质对其进行分类：若耗酸能力大于等于0.3mol/kg则分类为第一类型底泥；若耗酸能力小于0.3mol/kg，总有机碳含量低于18g/kg且总氮含量低于2g/kg，则分类为第二类型底泥；若耗酸能力小于0.3mol/kg，总有机碳含量不低于18g/kg且总氮含量不低于2g/kg，则分类为第三类型底泥；所述耗酸能力均以底泥pH＝4作为酸化终点计算；S2、将待处理底泥调节为含水率为95％-98％的泥水混合物，并根据待处理底泥的分类类别对泥水混合物进行预处理：若待处理底泥为第一类型底泥，则需要向泥水混合物中滴加稀硫酸溶液直至pH＝4后，添加外源的淋滤功能菌剂；若待处理底泥为第二类型底泥，则需要向泥水混合物中补充碳源及氮源营养剂使其总有机碳含量高于18g/kg且总氮含量高于2g/kg，或者向泥水混合物中添加外源的淋滤功能菌剂；若待处理底泥为第三类型底泥，则不需要对泥水混合物进行预处理；S3、向S2处理后的泥水混合物中添加3～10g/L硫基质；S4、对S3处理后的泥水混合物不断进行充氧操作，从而改变泥水混合物的Eh以形成利于淋滤进行的环境条件，直至泥水混合物pH<2.5时停止充氧操作，视为达到淋滤终点；S5、达到淋滤终点后，将泥水混合物进行静置，待泥水分离后，将上清液排出，将下层泥浆进行脱水处理，完成生物淋滤处理。作为优选，所述底泥的耗酸能力检测方法如下：利用稀硫酸逐渐酸化原始pH为A的底泥，直至底泥pH＝4时停止，将该酸化过程中单位干重底泥所消耗的H+摩尔量作为酸缓冲容量B，计算耗酸能力＝B/(A-4)。作为优选，所述的淋滤功能菌剂为淋滤功能纯菌、底泥源淋滤混菌、污泥源淋滤混菌中的一种或多种混培物。作为优选，所述的碳源为葡萄糖。作为优选，所述的氮源为硫酸铵。作为优选，所述的硫基质为升华硫粉或农用硫基质。作为优选，所述的充氧操作为曝气、振荡或搅拌。与现有技术相比，本专利技术的优点与效果是：本专利技术明确了限制生物淋滤可行性的关键工艺参数，将底泥根据其总有机碳、总氮及耗酸能力三种理化性质划分为难淋滤型，较难淋滤型以及易淋滤型，为底泥重金属生物淋滤处理提供理论指导。针对不同类型底泥采取不同工艺路线最终实现所有类型底泥的淋滤酸化，同时在一定程度上简化了部分类型底泥生物淋滤的工艺步骤，缩短了运作周期，降低了运行成本。附图说明图1为本专利技术工艺路线；图2为加菌组与未加菌组最终pH；图3为在加菌情况下预酸化处理对难淋滤型底泥最终pH的影响；图4为在未加菌情况下添加营养处理对较难淋滤型底泥最终pH的影响。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术提供了一种基于底泥性质进行分类处理的重金属去除生物淋滤工艺，其工艺路线见图1，具体说明如下：1)针对受重金属污染的待处理底泥，对底泥进行总有机碳及总氮含量检测，并进行耗酸能力(pH＝4)检测。总有机碳及总氮含量根据相应的国标法进行测定，而耗酸能力(pH＝4)是指以底泥pH＝4作为酸化终点计算得到的耗酸能力(acidconsumptioncapacity，ACC)，需注意的是这三个指标的测定均是以干燥污泥为对象测定的，即得到的指标都是干重指标。本专利技术中，耗酸能力(pH＝4)的测定方法如下：利用稀硫酸逐渐酸化原始pH为A的底泥，直至底泥pH＝4时停止，将该酸化过程中单位干重底泥所消耗的H+摩尔量作为酸缓冲容量B，计算耗酸能力＝B/(A-4)。测定其理化性质并根据理化性质对其进行分类：若耗酸能力大于等于0.3mol/kg则分类为第一类型底泥，即难淋滤型底泥；若耗酸能力小于0.3mol/kg，总有机碳含量低于18g/kg且总氮含量低于2g/kg，则分类为第二类型底泥，即较难淋滤型底泥；若耗酸能力小于0.3mol/kg，总有机碳含量不低于18g/kg且总氮含量不低于2g/kg，则分类为第三类型底泥，即易淋滤型底泥；2)将待处理底泥调节为含水率为95％-98％的泥水混合物，并根据待处理底泥的分类类别对泥水混合物进行预处理：若待处理底泥为第一类型底泥，则需要向泥水混合物中滴加稀硫酸溶液直至pH＝4后，添加外源的淋滤功能菌剂；若待处理底泥为第二类型底泥，则需要向泥水混合物中补充碳源及氮源营养剂使其总有机碳含量高于18g/kg且总氮含量高于2g/kg，或者向泥水混合物中添加外源的淋滤功能菌剂；若待处理底泥为第三类型底泥，则不需要对泥水混合物进行预处理。需注意的是，本专利技术中，需要添加的外源淋滤功能菌剂形式不限，只要能够促进底泥重金属生物淋滤即可。淋滤功能菌剂可以是淋滤功能纯菌、底泥源淋滤混菌、污泥源淋滤混菌中的一种或多种混培物。所谓淋滤功能纯菌就是具有生物淋滤功能的纯菌成分只有一种菌，如喜温嗜酸硫杆菌(Acidithiobacilluscaldus)。用于生物淋滤的纯菌主要包括嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)，属细菌呈棒状、无芽孢，为化能无机自养的革兰氏阴性菌，可在好氧条件下生长，其可用于生物淋滤的纯菌菌种包括氧化亚铁硫杆菌(A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于底泥性质进行分类处理的重金属去除生物淋滤工艺，其特征在于，步骤如下：/nS1、针对受重金属污染的待处理底泥，测定其理化性质并根据理化性质对其进行分类：/n若耗酸能力大于等于0.3mol/kg则分类为第一类型底泥；/n若耗酸能力小于0.3mol/kg，总有机碳含量低于18g/kg且总氮含量低于2g/kg，则分类为第二类型底泥；/n若耗酸能力小于0.3mol/kg，总有机碳含量不低于18g/kg且总氮含量不低于2g/kg，则分类为第三类型底泥；/n所述耗酸能力均以底泥pH＝4作为酸化终点计算；/nS2、将待处理底泥调节为含水率为95％-98％的泥水混合物，并根据待处理底泥的分类类别对泥水混合物进行预处理：/n若待处理底泥为第一类型底泥，则需要向泥水混合物中滴加稀硫酸溶液直至pH＝4后，添加外源的淋滤功能菌剂；/n若待处理底泥为第二类型底泥，则需要向泥水混合物中补充碳源及氮源营养剂使其总有机碳含量高于18g/kg且总氮含量高于2g/kg，或者向泥水混合物中添加外源的淋滤功能菌剂；/n若待处理底泥为第三类型底泥，则不需要对泥水混合物进行预处理；/nS3、向S2处理后的泥水混合物中添加3～10g/L硫基质；/nS4、对S3处理后的泥水混合物不断进行充氧操作，从而改变泥水混合物的Eh以形成利于淋滤进行的环境条件，直至泥水混合物pH<2.5时停止充氧操作，视为达到淋滤终点；/nS5、达到淋滤终点后，将泥水混合物进行静置，待泥水分离后，将上清液排出，将下层泥浆进行脱水处理，完成生物淋滤处理。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于底泥性质进行分类处理的重金属去除生物淋滤工艺，其特征在于，步骤如下：
S1、针对受重金属污染的待处理底泥，测定其理化性质并根据理化性质对其进行分类：
若耗酸能力大于等于0.3mol/kg则分类为第一类型底泥；
若耗酸能力小于0.3mol/kg，总有机碳含量低于18g/kg且总氮含量低于2g/kg，则分类为第二类型底泥；
若耗酸能力小于0.3mol/kg，总有机碳含量不低于18g/kg且总氮含量不低于2g/kg，则分类为第三类型底泥；
所述耗酸能力均以底泥pH＝4作为酸化终点计算；
S2、将待处理底泥调节为含水率为95％-98％的泥水混合物，并根据待处理底泥的分类类别对泥水混合物进行预处理：
若待处理底泥为第一类型底泥，则需要向泥水混合物中滴加稀硫酸溶液直至pH＝4后，添加外源的淋滤功能菌剂；
若待处理底泥为第二类型底泥，则需要向泥水混合物中补充碳源及氮源营养剂使其总有机碳含量高于18g/kg且总氮含量高于2g/kg，或者向泥水混合物中添加外源的淋滤功能菌剂；
若待处理底泥为第三类型底泥，则不需要对泥水混合物进行预处理；
S3、向S2处理后的泥水混合物中添加3～10g/L硫基质；
S4、对S3处理后的泥水混合物不断进行充氧操作，从而改变泥水混合物的Eh以形成利于淋滤进行的环境条件，直至泥水混合物pH<2....

【专利技术属性】
技术研发人员：楼莉萍，吴纯城，胡昕怡，蒋梦莹，高玲芳，楼雨晨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33