[發明專利]一種采用電動修復技術去除城市污泥中的重金屬的方法

無效

• 申請號: 200810035942.8
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101265007A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 楊長明;李建華
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，涉及城市污水處理廠剩余污泥重金屬的去除方法及其增強技術。

背景技術

城市污泥是指城市生活污水、工業廢水處理過程中產生的固體廢棄物，是城市污水處理廠的經常性產物。近年來，隨著我國城市污水處理率的不斷提高，污泥的產生量也在迅速增加。城市污泥一般含有豐富的可以利用的氮、磷、微量元素和有機質等，經常被用作肥料和土壤改良劑。然而，污泥中重金屬含量一般比較高，在土地利用過程中容易對土壤、地下水和動植物造成二次污染，具有潛在生態風險重金屬含量問題是制約目前城市污泥土地利用得最大障礙。因此，如何去除或降低城市污泥中重金屬含量已成為城市污泥處置和資源化必須解決的問題，也是全球共同關注的課題。目前，對城市污泥中重金屬的去除技術主要包括化學提取技術和生物淋濾技術等。但是由于城市污泥具有容重大、孔隙度低和滲透速率小的特點，一些傳統的方法很難實現對污泥重金屬的有效去除。

電動修復(Electrokinetic?remediation)作為一門新興的綠色環境修復技術，具有去除效率高、處理時間短、并能同時去除幾種重金屬等特點，特別是，該技術一般不受處理介質的物理特性的影響，對于容重大、孔隙度低和滲透率低的污染介質仍具有較高的修復效果。電動修復技術基本原理通過在污染介質上施加直流電壓形成電場梯度，以驅使介質中帶電荷的污染物向反向電極進行定向移動、聚集，并經過進一步的溶液收集和處理從而實現污染介質樣品的減污或清潔的目的。目前電動技術主要應用于重金屬污染土壤修復，而關于污泥重金屬電動去除研究還剛剛起步，但結合城市污泥本身特點，利用電動修復技術去除城市污泥中重金屬將具有非常明顯的優勢。

但是，由于該技術本身的復雜性，特別是缺乏必要的增強技術，根據目前的研究結果顯示，該項技術對污泥重金屬的去除效果并不顯著。因此，目前迫切需要針對城市污泥的自身特點，并通過增強修復技術，研發一種操作簡便，處理周期短，處理效果好的新型城市污泥電動修復方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種城市污水處理廠污泥重金屬的電動去除方法及其增強技術，該方法操作簡便，處理周期短，處理效果好，處理后的污泥主要重金屬含量達到污泥農用的國家標準。

為達到上述目的，本發明的解決方案是：

利用自己構建的電動修復裝置。首先將待處理的污泥進行預處理，包括水分含量調節、酸度調節以及添加一些絡合劑等，然后裝進污泥床，采用直流電源在電極兩端施加電壓，污泥中重金屬離子在電場的作用下，通過電遷移、電滲流和電泳等方式，向負極遷移、聚集并進入處理池，進而達到將污泥中重金屬進行去除的目的。

進一步，具體步驟為：

第1步：自建電動修復簡易裝置，其中主要構件包括污泥床、石墨電極(陰、陽2個)；直流電源；陰、陽極電解池和處理池等，為了污泥顆粒進入電解池，同時又能保證污泥中重金屬自由進入電解池，在污泥床和電解池之間用燒結玻璃隔開，燒結玻璃厚度為10～15mm。裝置示意圖詳見圖1。該自建電動修復簡易裝置與現有電動修復裝置，例如用于重金屬污染土壤修復的類型，基本相同，包括一些改進，如在污泥床體中等距離開鑿了一定數量的小孔，以便實時監測污泥床體的電壓降和pH。

第2步：污泥的預處理和裝床，其中包括：①出廠污泥要進行充分混勻，，必要時并將大粒徑的雜質的去除(由于污泥本身不會有大的顆粒雜質，如果有，主要來自于污泥脫水過程中可能脫落的機械零部件)；②污泥含水量的調節，一般含水量維持在80～85％左右；③污泥酸化，為了活化污泥中重金屬活性，提高修復效率，需要對處理污泥進行適當酸化處理，從理論上說，污泥pH越低，其重金屬電動去除效果越好，但為了考慮成本以及后期處理，一般pH值控制在4左右即可；將經預處理的污泥裝進污泥床體，注意填裝過程中，最好一次成型，且松緊要合適，床體不宜有大的空隙，一般通過肉眼看不到污泥床有明顯的氣泡為宜，整個床體從外觀上污泥分布均勻。

第3步：處理技術參數設置，其中電壓和電流是電動修復過程中所控制的主要技術參數。工作電壓大小根據處理污泥的量而定，盡管較高的電流強度可以加快污染物的遷移速率，但也會增加電力消耗。同時，會迅速提高介質的溫度，影響修復效率。一般床體電壓梯度控制1.2～1.3V/cm為宜，具體實際應用中，可以根據處理介質及其目標污染物的特性、處理規模與處理時間以及修復目標等綜合因素來確定處理裝置的電壓和電流大小。另外，處理時間也可根據實際情況而定，一般7～15天為1處理周期。