[發明專利]一種磁化電動耦合反應處理污泥中重金屬系統及其操作方法

在審

• 申請號: 201711408727.3
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN107915384A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 張錦;李婉然;林爽
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F101/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 高永德,李洪福

技術領域

本發明涉及一種磁化電動耦合反應器處理污泥中的重金屬的系統。

背景技術

隨著工農業生產的迅猛發展，城市污水中重金屬的含量越來越多。在污水處理過程中，其中約70％～90％的重金屬元素通過吸附或沉淀而轉移到污泥中。因此，城市污泥中不僅含有大量的氮、磷等營養元素，同時也含有大量的重金屬物質。這些重金屬元素難于控制，溶解度較大、毒性較強，具有不穩定、潛伏期長等特點，并且能夠通過食物鏈富集到其他生物體體內，嚴重威脅著人類的生存、健康和社會的可持續發展。因此，污泥中的重金屬對污泥的進一步資源化利用產生嚴重的制約。因此，研發高效、環保、低耗的新型污泥重金屬處理技術具有重要的意義。

目前針對污泥中重金屬的處理主要通過直接去除和穩定化兩種途徑。穩定化是通過加入穩定劑來改變重金屬的形態，進而降低其溶解性和遷移性，減少其浸出濃度；直接去除主要包含化學法、微生物法、植物修復法等，其基本原理是利用物理、化學、生物等處理手段，將重金屬從污泥中分離提取出來，進而減少污泥中的重金屬含量，直接去除法是目前解決城市污泥重金屬污染問題的主要技術方法。其中，化學法是通過投加化學藥劑來降低污泥的pH值，進而提高其氧化還原電位，使污泥中的非穩定態重金屬發生分子形態改變，遷移轉化為可溶態重金屬，更易于對其進行收集去除。然后加入鰲合劑、氯化物、表面活性劑和酸性溶液等物質，使其與可溶態的重金屬離子發生沉淀、絡合等化學反應，進而將難溶態的金屬化合物轉化為可溶解的金屬離子或金屬絡合物進入到溶液中。最后將污泥與溶液分離，從而去除了污泥的重金屬污染物?；瘜W法處理中采用的化學物質一般是HCl和HNO₃、H₂SO₄等降低pH值以利于金屬的溶出。化學法雖然具有反應速度快，處理效率高等特點，但是為了使重金屬更多的溶出，需要在反應過程中加入大量的酸來降低污泥的pH值，在污泥修復之后，還需要加入大量的堿性溶液來中和強酸性的淋出液和污泥。其次在處理過程中，污泥中的氮、磷、有機質等營養成分會溶解在淋出液中，使得污泥的二次利用價值大大降低，并且容易對周圍環境造成污染。因此這種方法存在著處理成本高，毒性物質殘留在污泥中及污泥利用率降低等缺點。

微生物法主要是利用生物淋濾技術，通過人為培養的微生物，利用其新陳代新過程所帶來的氧化還原作用和絡合效應等，將固相中的不溶性組分分離出來，使其進入水相成為可溶性的離子態組分，最后將污泥進行脫水處理，進而去除其中的重金屬元素。同時，微生物的代謝產物對于污泥中的重金屬也具有一定的吸附和溶解作用。微生物法處理污泥中的重金屬元素，具有經濟高效、綠色環保的優點。然而微生物法所使用的細菌(如硫桿菌)大多從金屬礦山的酸性廢水分離出來、或者從生物公司直接購買，其增殖速度緩慢，所需要的培養時間較長(10-30d)，并且處理過程的穩定性較差，因此不易于對污泥中的重金屬進行大規模的清理處置，大大地限制了微生物法的實際應用。

近年來，隨著環境問題的復雜化和不斷嚴重發展，電化學技術在環境污染治理中表現出較高的優勢。電動力修復技術用于污泥重金屬的處理不需要加入有毒有害物質，并且處理后的重金屬污染物可進行二次利用，具有經濟環保、綠色高效、處理時間短的特點。

磁化技術經過近年的發展，目前在水污染控制的方面的應用也開始逐漸涉及。磁化處理主要包括借助磁場力的磁分離技術和投加磁性氧化物及混凝劑后可形成磁性復合絮體的非磁性懸浮物兩個方面。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提出一種磁化電動耦合反應處理污泥中重金屬的操作系統及其方法。

為達到以上目的，通過以下技術方案實現的：

一種磁化電動耦合反應處理污泥中重金屬系統，包括磁化系統和電動反應系統，所述電動反應系統包括直流穩壓電源和反應器，所述磁化系統由永磁場構成。

進一步地，反應器內由陰、陽離子交換膜分隔成三個腔室，中間為污泥室，兩側分別為陽極室和陰極室。

進一步地，陰膜設置在陽極一側構成陽極室，陽膜設置在陰極一側構成陰極室。

進一步地，磁化系統由永磁鐵構成，置于反應器陰、陽極室外側。

進一步地，反應器污泥區底部設置磁力攪拌器。

進一步地，直流穩壓電源正負兩極通過導線連接鈦板構成陽極和陰極。

進一步地，陰、陽極室填充一定濃度的電解質溶液。

進一步地，極板設置于反應器左右兩側陰極室和陽極室內靠近污泥室側。

進一步地，陰極室設蠕動泵和中間池構成內回流循環。