以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量化方法

摘要

以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量化方法，它涉及一种去除污泥中重金属的方法。本发明是为了解决现有处理污泥中重金属超标及处理方法对环境产生二次污染、处理的污泥量有限的问题。方法如下：将污泥烘干粉碎并过筛后加入到反应器中，加入槐糖脂和氯化钾的混合溶液，反应，静置，然后离心，即完成。槐糖脂作为生物表面活性剂，来源于微生物发酵产物和代谢产物，具有环境相容性好、功能基团多、能自然降解，不会产生二次污染特点；氯化钾具有较高的离子置换强度；本发明具有操作简单、无需调节系统的pH、重金属去除率高的特点。经过分析测试，对污泥中重金属Zn的去除率为60％‑75％，Cu的去除率为60％‑73％。本发明属于去除污泥中重金属的技术领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除污泥中重金属的方法。

背景技术

近年来，随着城市规模的不断扩大和城镇化进程的不断加速，城市污水产量不断增加，大量新建的污水处理厂投入运行，产生了大量的污泥。据国家统计局2016年公布的中国统计年鉴显示，2015年年末我国城市污水处理厂日处理能力达到1.38亿立方米，比2014年年末增长5.3％；城市污水处理率达到91.0％，提高0.8个百分点。据此估算，2015年污泥总产量将达到5500万吨/年(按污泥含水量80％计)，如此巨大数量的污水污泥亟待妥善处理与处置。城市污泥中因富含各类氮、磷、钾和有机质等营养物质，是良好的有机肥料资源。污泥可以作为有机肥料进行利用，具有促进农作物生长、增加土壤肥力、改良土壤结构，如果将污泥进行农用，将产生巨大的经济效益和社会效益。

污泥中含有种类繁多的重金属，污泥中的重金属含量超标是制约污泥土地利用的最大障碍，当重金属超标的污泥应用于土地利用时，将会引起土壤重金属污染、地下水重金属污染、农作物重金属污染。重金属元素及其形成的化合物在自然界中很难降解，一旦进入土壤很难去除，会通过渗滤作用和植物吸收通过食物链无害人类的身体健康。因此，去除污泥中重金属实现城市污泥农用资源化就显得极为重要和亟待解决的问题。

发明内容

本发明是要解决现有处理重金属的方法对环境产生二次污染、处理的污泥量有限的技术问题，提供了一种以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量方法。

以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量的方法如下：

一、反应：将污泥烘干粉碎并过筛后加入到反应器中，加入槐糖脂和氯化钾混合液，槐糖脂和氯化钾混合液中槐糖脂与氯化钾的体积比为1:1，槐糖脂浓度为1g/L-2g/L，氯化钾浓度为0.02mol/L，槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为10:1-50:1，在温度为20℃-30℃的条件下，以150rmp/min-200rmp/min的速度搅拌反应20h-24h，得泥水混合液；

二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置10h-24h，然后以8000rpm/min的离心转速离心15min-20min，即完成以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量。

步骤一中将污泥烘干粉碎并过100-200目筛。

生物表面活性剂应用到污泥中重金属去除，取决于污泥的性质与土壤不同，污泥的主要性质有：污泥的有机质含量较高(通常为40％-50％左右)，无机物含量较少(低于10％)；同时污泥中含有大量的营养元素(氮、磷、钾)，而土壤中含有较高的无机质，有机质含量相对较少，营养元素的含量也远远低于污泥中营养元素的含量，为了实现污泥农用，需要将污泥中的重金属实现去除。

生物表面活性剂去除污泥中重金属与土壤中重金属原理的差异：

要实现污泥中重金属具有较高的去除效果，必须将污泥中内部的重金属进行释放，生物表面活性剂能将污泥中的部分有机质(蛋白质、脂类、糖类)溶解，将污泥内部的重金属释放到溶液中；降低表面张力，增加重金属的溶解性；同时通过表面存在的功能基团(羧基、羟基等)与重金属发生络合反应，进一步提高污泥中重金属的去除效率；另外，生物表面活性剂对污泥中重金属的可氧化态和残渣态具有较高的去除效果，在一定程度上增加了重金属的去除效率。

生物表面活性剂在去除有机物方面(石油、有毒有害有机物)的原理：

生物表面活性剂一方面可以充分乳化烃类，使底物得以很好的分散，增加油类物质的分散程度；另一方面可以改变油类物质的疏水性，使其溶解于水中，增加油类物质的水溶性。

本发明的目的在于提供一种以槐糖脂和氯化钾作为洗涤剂实现污泥中重金属减量化的方法，该生物表面活性剂来源于微生物发酵产物和代谢产物，具有环境相容性好、功能基团多、能自然降解，不会产生二次污染等特点；氯化钾具有较高的离子置换强度；本发明具有操作简单、无需调节系统的pH、重金属去除率高等特点，为污泥资源化提供可靠的技术支撑。

经过分析测试，本发明方法对污泥中重金属Zn的去除率为60％-75％，Cu的去除率为60％-73％，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量的方法如下：

一、反应：将污泥烘干粉碎并过筛后加入到反应器中，加入槐糖脂和氯化钾混合液，槐糖脂和氯化钾混合液中槐糖脂与氯化钾的体积比为1:1，槐糖脂浓度为1g/L-2g/L，氯化钾浓度为0.02mol/L，槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为10:1-50:1，在温度为20℃-30℃的条件下，以150rmp/min-200rmp/min的速度搅拌反应20h-24h，得泥水混合液；

二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置10h-24h，然后以8000rpm/min的离心转速离心15min-20min，即完成以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将污泥烘干粉碎并过100-200目筛。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为15:1。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为20:1。其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为25:1。其他与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为30:1。其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤一中槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为40:1。其他与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤一中温度为25℃。其他与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤一中温度为28℃。其他与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤一中以180rmp/min的速度搅拌反应22h。其他与具体实施方式一至九之一相同。

采用下述实验验证本发明效果：

实验一：

以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量的方法如下：

一、反应：将污泥于105℃下烘干粉碎并过100目筛后加入到反应器中，加入槐糖脂和氯化钾混合溶液(槐糖脂与氯化钾的体积比为1:1，槐糖脂浓度为1g/L，氯化钾浓度为0.02mol/L)，槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为10:1，在温度为22℃的条件下，以150rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液；

二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置24h，然后以8000rpm/min的离心转速离心15min，即完成以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属的减量。

经过分析测试，本发明方法对污泥中重金属Zn的去除率为60％，Cu的去除率为60％，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。

实验二：

以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量的方法如下：

一、反应：将污泥于105℃下烘干粉碎并过100目筛后加入到反应器中，加入槐糖脂和氯化钾混合溶液(槐糖脂与氯化钾的体积比为1:1，槐糖脂浓度为1g/L，氯化钾浓度为0.02mol/L)，槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为20:1，在温度为25℃的条件下，以200rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液；

二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置24h，然后以8000rpm/min的离心转速离心18min，即完成以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属的减量。

经过分析测试，本发明方法对污泥中重金属Zn的去除率为70％，Cu的去除率为68％，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。

实验三：

以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属减量的方法如下：

一、反应：将污泥于105℃下烘干粉碎并过100目筛后加入到反应器中，加入槐糖脂和氯化钾混合溶液(槐糖脂与氯化钾的体积比为1:1，槐糖脂浓度为2g/L，氯化钾浓度为0.02mol/L)，槐糖脂和氯化钾混合液与污泥的液固比为30:1，在温度为28℃的条件下，以180rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液；

二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置24h，然后以8000rpm/min的离心转速离心20min，即完成以槐糖脂和氯化钾为洗涤剂的污泥中重金属的减量。

经过分析测试，本发明方法对污泥中重金属Zn的去除率为75％，Cu的去除率为73％，处理后的污泥满足我国污泥农用标准。

实验四(对比试验)：

以槐糖脂为洗涤剂的污泥中重金属减量的方法如下：

一、反应：将污泥于105℃下烘干粉碎并过100目筛后加入到反应器中，加入槐糖脂浓度为1g/L的槐糖脂水溶液，槐糖脂水溶液与污泥的液固比为30:1，在温度为22℃的条件下，以150rmp/min的速度搅拌反应24h，得泥水混合液；

二、固液分离：将步骤一的泥水混合液静置24h，然后以8000rpm/min的离心转速离心15min，即完成以槐糖脂为洗涤剂的污泥中重金属的减量。

经过分析测试，对污泥中重金属Zn的去除率为46％，Cu的去除率为37％，处理后的污泥满足我国污泥农用标准，重金属去除率低于实验三。