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一种连续处理重金属污染 污泥的方法及装置

阅读：871发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种连续处理重金属污染污泥的方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种连续处理重金属污染污泥的方法及装置，属于固体废物治理领域，一种连续处理重金属污染污泥的方法，包括以下步骤S1：关闭阴极室等、打开水下电磁阀等；S2：打开超声波发生器；S3：接通电源，开始电解；S4：反应开始沉淀；S5：过滤室进行过滤；S6：打开第一污水泵，开始进、出料；S7：打开气阀，释放氢气；S8：关闭水下电磁阀、第三污水泵、淋洗阀门和排水阀门、打开第二污水泵和反冲洗阀门；S9：关闭反冲洗阀门，打开排水阀门。本发明可有效处理被污泥吸附和包裹的重金属，同时可去除污泥臭味，实现污泥无害化；回收污泥中铜、锌等金属；无需外加药剂就能实现重金属污染污泥的无害化处理。，下面是一种连续处理重金属污染污泥的方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种连续处理重金属污染污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将阴极室(2)、阳极室(9)、污泥室(6)全部密闭，关闭反冲洗装置，打开水下电磁阀(10)、阀门(17)和第三污水泵(18)，使系统水溶液依次经过过滤层(12)、阳极室(9)、污泥室(6)、阴极室(2)，由第一穿孔水管(3)经第三污水泵(18)循环至过滤层(12)，实现污泥持续淋洗；
S2：打开超声发生器(4)，对污泥室(6)中的污泥进行低强度超声处理，打散污泥絮体，释放出包裹在污泥内的重金属离子如Cu2+、Zn2+；
2+ 2+
S3：接通电源，在阳极室(9)内，铁阳极(8)电解释放出Fe 离子，Fe 离子因淋洗作用进入污泥室(6)中，与污泥中污染物反应，将高毒性的六价铬还原为低毒性的Cr3+，与S2-、硫醇、硫醚反应生成沉淀，实现污泥中重金属无害化，同时减少污泥臭味；
S4：污泥室(6)中污泥吸附包裹的重金属离子如：Cr3+、Cu2+、Zn2+经淋洗作用、电迁移作-
用、超声作用，进入至阴极室(2)内，与铁阴极(5)电解产生的OH反应生成沉淀；
S5：反应生成的沉淀流经第一穿孔水管(3)，进入过滤室(12)中，被过滤室(12)中的级配填料截留过滤，实现污泥中铜、锌等金属的回收；
S6：打开第一污水泵(7)，向污泥室(6)连续进、出料，实现污泥连续处理；
S7：定期打开气阀(1)，释放铁阴极(5)电解产生的H2，降低装置内压力，减少系统水循序阻力；
S8：当滤料堵塞时，关闭水下电磁阀(10)、第三污水泵(18)、淋洗阀门(17)和排水阀门(15)，打开第二污水泵(16)和反冲洗阀门(13)，进行反冲洗操作；
S9：当反冲洗操作结束后，关闭反冲洗阀门(13)，打开排水阀门(15)，将污水排出，实现铜、锌等金属回收。
2.根据权利要求1所述的一种连续处理重金属污染污泥的方法，其特征在于，所述污泥室(6)内污泥中污染物为六价铬、S2-、硫醇、硫醚。
3.一种连续处理重金属污染污泥的装置，其特征在于：包括一体式污泥淋洗电化学修复装置、超声发生装置、过滤装置、连续进料装置以及反冲洗装置，一体式污泥淋洗电化学修复装置包括铁阴极(5)和铁阳极(8)，所述铁阴极(5)、铁阳极(8)距污泥室(6)距离为1～
2cm，且铁阴极(5)、铁阳极(8)由2.2mm铁丝圈绕制而成。
4.根据权利要求3所述的一种连续处理重金属污染污泥的装置，其特征在于：超声发生装置包括超声发生器(4)，所述超声发生器(4)频率为28kHZ，声强为0.53W/cm2，功率为
0.045W/mL。
5.根据权利要求3所述的一种连续处理重金属污染污泥的装置，其特征在于：过滤装置包括过滤室(12)，所述过滤室(12)由上下两块穿孔板固定，多级配填料粒径在5～40mm之间，分为上、中、下三层，下层填料为30～40mm砾石，20mm厚；中层填料为20～30砾石，15mm厚；上层填料为10～20mm砾石，10mm厚。
6.根据根据权利要求3所述的一种连续处理重金属污染污泥的装置，其特征在于：连续进料装置包括第一污水泵(7)，所述第一污水泵(7)共有两台，两组所述第一污水泵(7)呈左右对应设置。
7.根据根据权利要求3所述的一种连续处理重金属污染污泥的装置，其特征在于：反冲洗装置包括水下地磁阀(10)、第二穿孔水管(11)、反冲洗阀门(13)、第二污水泵(16)、排水阀门(15)，第三穿孔水管(14)，所述第二污水泵(16)与外部电源电性连接，所述反冲洗阀门(13)和排水阀门(15)位于第二污水泵(16)两侧。

说明书全文

一种连续处理重金属污染污泥的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及固体废物治理技术领域，具体为一种连续处理重金属污染污泥的方法及装置。

背景技术

[0002] 随着我国城镇化进程的快速推进，我国对城镇污水处理厂数量及质量提出了更高的要求，然而大多数污水处理厂都秉持着“重水轻泥”的态度，不够重视污泥的处理处置，作为污水处理的衍生品，近年来污泥产量急剧上升，2015年生活污泥产量为3500万吨，同比增长16％，市政污泥方面，大约1万吨污水产生5-8吨污泥，预计到2020年，我国的市政污泥产量将达到6000-9000万吨。

[0003] 2015年“水十条”发布后，国家政策要求现有污泥处理处置设施于2017年完成达标改造，2020年地级市无害化处理率达到90％以上，污泥处理处置压力骤增，将成为环保行业的一个重难点。

[0004] 多数污水厂将生活污水和工业废水混合处理，导致污泥中重金属含量超标，特别是铜、锌、铅、铬金属超标严重，如何将污泥中的重金属去除是污泥处理处置的重难点，目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、焚烧、自然干化等方式，这四种处理方法的占比分别为65％、15％、6％、3％，填埋将产生大量成分复杂的渗滤液，渗滤液中重金属处理是一大难点，堆肥处理时间周期长，成本高，且污泥重金属含量直接影响堆肥产品质量，焚烧技术对污泥含水率和热值有严格要求，同时重金属残渣处理也是一个技术难点，现有技术仅针对污泥进行减量化、资源化利用，并不能有效处理污泥中的重金属，

[0005] 为此，提出一种连续处理重金属污染污泥的方法及装置。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种连续处理重金属污染污泥的方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连续处理重金属污染污泥的方法，包括以下步骤：

[0008] S1：将阴极室、阳极室、污泥室全部密闭，关闭反冲洗装置，打开水下电磁阀、阀门和第三污水泵，使系统水溶液依次经过过滤层、阳极室、污泥室、阴极室，由第一穿孔水管经第三污水泵循环至过滤层，实现污泥持续淋洗；

[0009] S2：打开超声发生器，对污泥室中的污泥进行低强度超声处理，打散污泥絮体，释放出包裹在污泥内的重金属离子如Cu2+、Zn2+；

[0010] S3：接通电源，在阳极室内，铁阳极电解释放出Fe2+离子，Fe2+离子因淋洗作用进入污泥室中，与污泥中污染物反应，将高毒性的六价铬还原为低毒性的Cr3+，与S2-、硫醇、硫醚反应生成沉淀，实现污泥中重金属无害化，同时减少污泥臭味；

[0011] S4：污泥室中污泥吸附包裹的重金属离子如：Cr3+、Cu2+、Zn2+经淋洗作用、电迁移作用、超声作用，进入至阴极室内，与铁阴极电解产生的OH-反应生成沉淀；

[0012] S5：反应生成的沉淀流经第一穿孔水管，进入过滤室中，被过滤室中的级配填料截留过滤，实现污泥中铜、锌等金属的回收；

[0013] S6：打开第一污水泵，向污泥室连续进、出料，实现污泥连续处理；

[0014] S7：定期打开气阀，释放铁阴极电解产生的H2，降低装置内压力，减少系统水循序阻力；

[0015] S8：当滤料堵塞时，关闭水下电磁阀、第三污水泵、淋洗阀门和排水阀门，打开第二污水泵和反冲洗阀门，进行反冲洗操作；

[0016] S9：当反冲洗操作结束后，关闭反冲洗阀门，打开排水阀门，将污水排出，实现铜、锌等金属回收。

[0017] 优选的，所述污泥室内污泥中污染物为六价铬、S2-、硫醇、硫醚。

[0018] 一种连续处理重金属污染污泥的装置，包括一体式污泥淋洗电化学修复装置、超声发生装置、过滤装置、连续进料装置以及反冲洗装置，一体式污泥淋洗电化学修复装置，包括铁阴极和铁阳极，其特征在于：所述铁阴极、铁阳极距污泥室距离为1～2cm，铁阴极、铁阳极由2.2mm铁丝圈绕制而成。

[0019] 优选的，该超声发生装置，包括超声发生器，所述超声发生器频率为28kHZ，声强为0.53W/cm2，功率为0.045W/mL。

[0020] 优选的，该过滤装置，包括过滤室，所述过滤室由上下两块穿孔板固定，多级配填料粒径在5～40mm之间，分为上、中、下三层，下层填料为30～40mm砾石，20mm厚；中层填料为20～30砾石，15mm厚；上层填料为10～20mm砾石，10mm厚。

[0021] 优选的，该连续进料装置，包括第一污水泵，所述第一污水泵共有两台，两组所述第一污水泵呈左右对应设置，可调节污泥进出污泥室的流速。

[0022] 优选的，该反冲洗装置，包括水下地磁阀、第二穿孔水管、反冲洗阀门、第二污水泵、排水阀门，第三穿孔水管，所述第二污水泵与外部电源电性连接，所述反冲洗阀门和排水阀门位于第二污水泵两侧所述。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0024] 1、利用淋洗、电化学修复、超声处理技术，有效处理被污泥吸附和包裹的重金属，同时可去除污泥臭味，实现污泥无害化；

[0025] 2、污泥无害化处理的同时可利用过滤室截留重金属沉淀，回收污泥中铜、锌等金属；

[0026] 3、节能环保，污泥处理成本仅包含铁阳极消耗、电费以及过滤室滤料更换，无需外加药剂就能实现重金属污染污泥的无害化处理；

[0027] 4、通过在阴阳极之间施加高电压形成高强度直流电场，促进被污泥包裹的金属离子从污泥内部迁移至溶液内，实现重金属污染污泥深度处理；

[0028] 5、利用电化学作用副产物余热升高水温，配合电场作用能有效杀死污泥中的病原微生物和寄生虫卵，同时升高水温有利于污泥水解，实现重金属污染污泥深度处理；

[0029] 6、铁阳极电解产生的Fe2+进入污泥内还原污泥中的高毒性重金属(如Cr6+),Cr6+解毒效率高于80％，同时，与污泥中的S2-、硫醇、硫醚等硫系物反应生成沉淀，降低污泥臭味，实现污泥的无害化处理；

[0030] 7、铁阴极电解产生的OH-一部分与污泥中的金属离子形成沉淀，另一部分OH-进入污泥内调节污泥比阻，减少后续污泥脱水调理剂投加量；

[0031] 8、利用超声技术处理污泥，打散污泥絮体结构，释放出被污泥包裹的重金属，实现重金属污染污泥深度处理；

[0032] 9、本发明系统内水循环利用，实现零排放；

[0033] 10、本发明可连续处理污泥。附图说明

[0034] 图1为一种连续处理重金属污染污泥的制备方法流程图；

[0035] 图2为一种连续处理重金属污染污泥的装置的结构示意图。

[0036] 图中：1、气阀；2、阴极室；3、第一穿孔水管；4、超声发生器；5、铁阴极；6、污泥室；7、第一污水泵；8、铁阳极；9、阳极室；10、水下电磁阀；11、第二穿孔水管；12、过滤室；13、反冲洗阀门；14、第三穿孔水管；15、排水阀门；16、第二污水泵；17、淋洗阀门；18、第三污水泵。

具体实施方式

[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0038] 实施例1：

[0039] 请参阅图1，本发明提供一种技术方案：该连续处理重金属污染污泥的方法，包括以下步骤：

[0040] S1：将阴极室2、阳极室9、污泥室6全部密闭，关闭反冲洗装置，打开水下电磁阀10、阀门17和第三污水泵18，使系统水溶液依次经过过滤层12、阳极室9、污泥室6、阴极室2，由第一穿孔水管3经第三污水泵18循环至过滤层12，实现污泥持续淋洗；

[0041] S2：打开超声发生器4，对污泥室6中的污泥进行低强度超声处理，打散污泥絮体，释放出包裹在污泥内的重金属离子如Cu2+、Zn2+；

[0042] S3：接通电源，在阳极室9内，铁阳极8电解释放出Fe2+离子，Fe2+离子因淋洗作用进入污泥室6中，与污泥中污染物反应，将高毒性的六价铬还原为低毒性的Cr3+，与S2-、硫醇、硫醚反应生成沉淀，实现污泥中重金属无害化，同时减少污泥臭味；

[0043] S4：污泥室6中污泥吸附包裹的重金属离子如：Cr3+、Cu2+、Zn2+经淋洗作用、电迁移作用、超声作用，进入至阴极室2内，与铁阴极5电解产生的OH-反应生成沉淀；

[0044] S5：反应生成的沉淀流经第一穿孔水管3，进入过滤室12中，被过滤室12中的级配填料截留过滤，实现污泥中铜、锌等金属的回收；

[0045] S6：打开第一污水泵7，向污泥室6连续进、出料，实现污泥连续处理；

[0046] S7：定期打开气阀1，释放铁阴极5电解产生的H2，降低装置内压力，减少系统水循序阻力；

[0047] S8：当滤料堵塞时，关闭水下电磁阀10、第三污水泵18、淋洗阀门17和排水阀门15，打开第二污水泵16和反冲洗阀门13，进行反冲洗操作；

[0048] S9：当反冲洗操作结束后，关闭反冲洗阀门13，打开排水阀门15，将污水排出，实现铜、锌等金属回收。

[0049] 请参阅图2，一种连续处理重金属污染污泥的装置，包括一体式污泥淋洗电化学修复装置、超声发生装置、过滤装置、连续进料装置以及反冲洗装置，一体式污泥淋洗电化学修复装置包括铁阴极5和铁阳极8，其特征在于：所述铁阴极5、铁阳极8距污泥室6距离为1～2cm，铁阴极5、铁阳极8由2.2mm铁丝圈绕制而成；超声发生装置，包括超声发生器4，所述超声发生器4频率为28kHZ，声强为0.53W/cm2，功率为0.045W/mL；过滤装置，包括过滤室12，所述过滤室12由上下两块穿孔板固定，多级配填料粒径在5～40mm之间，分为上、中、下三层，下层填料为30～40mm砾石，20mm厚；中层填料为20～30砾石，15mm厚；上层填料为10～20mm砾石，10mm厚；连续进料装置，包括第一污水泵7，所述第一污水泵7共有两台，两组所述第一污水泵7呈左右对应设置；反冲洗装置，包括水下地磁阀10、第二穿孔水管11、反冲洗阀门
13、第二污水泵16、排水阀门15，第三穿孔水管14，所述第二污水泵16与外部电源电性连接，所述反冲洗阀门13和排水阀门15位于第二污水泵16两侧。

[0050] 一种连续处理重金属污染污泥的装置的工作原理：该重金属污染污泥的重金属浓度：铜含量为400mg/kg，锌含量为700mg/kg，六价铬含量为300mg/kg，淋洗液为0.003mol/L的NaCl溶液，阴极室2水层深度4cm，污泥室6厚10cm，污泥层电场强度为120V/cm，阳极室9水层深度4cm，淋洗速率控制为2cm/min，以污泥室6厚度计，控制第一污水泵7流速保证污泥室6污泥更换周期为30min，处理过程中，系统水溶液因电解作用温度升至60℃，淋洗液由第一污水泵7以过滤室12——阳极室9——污泥室6——阴极室2——过滤室12的顺序在装置内循环，形成中高温淋洗，同时，污泥中的病原微生物和寄生虫卵在高强度电场和中高温作用下被杀死，打开超声发生装置4以低强度超声处理污泥，打散污泥絮体，释放出被污泥包裹的金属离子，从污泥中解吸下来的重金属离子除了随淋洗液一起向阴极室2移动外，还在高强直流电场作用下通过电迁移作用向阴极室2移动，在阴极室2中，淋洗出的Cu2+、Zn2+与铁阴极5电解产生的OH-反应并生成Cu(OH)2和Zn(OH)2沉淀，在阳极室9和污泥室6中，铁阳极8电解产生的Fe2+与污泥中的硫醇、硫醚等硫系物反应生成FeS等沉淀，同时还原Cr6+生成Cr(OH)3沉淀，阴极室2中的淋洗液及Cu(OH)2、Zn(OH)2沉淀通过第一污水泵7输送至过滤室12内，在过滤室12内，级配滤料将Cu(OH)2、Zn(OH)2沉淀物从淋洗液中分离出来，经本发明装置处理后的污泥pH在8左右，铜含量降至150mg/kg，锌含量降至300mg/kg，六价铬含量降至
40mg/kg。

[0051] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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