污泥重金属萃取剂的制备方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种污泥重金属萃取剂，由以下组份组成，聚合氯化铝8～15%，聚丙烯酰胺0.3～0.6%，乙二胺四乙酸1.8～2.4%，十二烷基磺酸钠1.0～2.0%，其余为溶剂蒸馏水，以上各组分总量为100%。本发明还公开了污泥重金属萃取剂的制备方法，将上述几种原料组分进行溶解，制成3种溶液后再将他们混合，溶液配制过程及混合过程均在一定的温度和搅拌速度下进行。本发明还公开了一种利用上述的污泥重金属萃取剂进行污泥处理的方法，先将污泥进行预缩处理，然后加入污泥重金属萃取剂，经过调质并在调质池中反应一段时间后进行深度脱水，即得到经过重金属萃取后的污泥。本发明解决了现有技术在进行污泥重金属去除及脱水处理时存在的处理周期长，运行成本高，重金属去除效果不佳的问题。
【专利说明】污泥重金属萃取剂的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于污泥处理处置与资源化应用【技术领域】，涉及一种污泥重金属萃取剂，本发明还涉及上述污泥重金属萃取剂的制备方法，以及应用上述污泥重金属萃取剂进行污泥处理的方法。
【背景技术】
[0002]污泥，是城镇污水处理厂在处理污水过程中产生的副产物，一般是一沉池污泥和剩余活性污泥形成的固态沉淀物。污泥含水率在99%左右，通常先在重力浓缩池进行污泥浓缩后，再进入后续处理单元，进行深度脱水处理，一般会使含水率降低至80%左右。
[0003]污泥成分复杂，是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，其中所含有的有机质和氮、磷、钾等植物营养元素的量不亚于畜禽粪便等农家肥，是一类很好的有机肥料基质。这也是污泥能够资源化，用于发酵堆肥，制备各类有机肥或土壤改良剂的原因所在。
[0004]但是除了养分之外，不同来源的污泥中往往还会含有一些有害物质，如多种重金属、有机污染物、病原微生物和寄生虫卵等。尤其是其中的重金属，难于去除，具有多源性、隐蔽性、污染后果严重等特点，因而成为国际环境研究的热点和难点问题之一。这也严重地制约了污泥在农林业领域的土地利用，使得一种最重要的污泥资源化途径无法顺利开展。
[0005]如果能够找 到一种简洁、高效的去除污泥中重金属的制剂或者方法，使得排放污泥重金属的含量达标，将会极大地促进污泥土地利用，实现废物资源化利用。
[0006]目前常用的重金属去除方法包括生物淋滤、植物修复等，存在处理周期长，运行成本高，去除效果不佳，占地面积大，长期处理的容纳能力有限，不适合于每天数十万吨规模的大中型污水厂污泥的处理。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种污泥重金属萃取剂，解决了现有技术在进行污泥重金属去除及脱水处理时存在的处理周期长，运行成本高，重金属去除效果不佳的问题。
[0008]本发明的另一目的是提供上述污泥重金属萃取剂的制备方法。
[0009]本发明的另一目的是提供应用上述污泥重金属萃取剂进行污泥处理的方法。
[0010]本发明所采用的技术方案是，污泥重金属萃取剂，由以下组份组成:聚合氯化铝，聚丙烯酰胺简称，乙二胺四乙酸，十二烷基磺酸钠，氢氧化钠及溶剂蒸馏水；其中所述的各组份含量如下:聚合氯化铝8~15%，聚丙烯酰胺0.3~0.6%，乙二胺四乙酸1.8~2.4%，十二烷基磺酸钠1.0~2.0%，其余为溶剂蒸馏水，以上各组分总量为100%。
[0011]本发明的另一技术方案是，制备上述污泥重金属萃取剂的方法，具体按照以下步骤进行:
[0012]步骤I，按照以下配方称取原料，聚合氯化铝8~15%，聚丙烯酰胺0.3~0.6%，乙二胺四乙酸1.8~2.4%，十二烷基磺酸钠1.0~2.0%，其余为溶剂蒸馏水，以上各组分总量为 100% ；
[0013] 步骤2，将步骤I称取的4中固体原料用蒸馏水分别溶解，分别制备聚合氯化铝溶液、乙二胺四乙酸溶液以及聚丙烯酰胺和十二烷基磺酸钠的混合溶液三种溶液。配制过程均以80~100转/分钟的速度搅拌，进行加热，控制溶液温度在25~30°C之间，直到溶液中没有明显的沉淀；
[0014]步骤3，将步骤2中配制的3种溶液进行混合，混合过程以80~100转/分钟的速度进行搅拌，适当加热，控制溶液温度在25~30°C之间；
[0015]步骤4，用NaOH溶液将步骤3配制的溶液的pH调节至9~10，即得到污泥重金属萃取剂。
[0016]本发明的另一技术方案是，应用上述的污泥重金属萃取剂进行污泥处理的方法，具体按照以下步骤实施:
[0017]步骤1，将污泥进行预缩处理，使污泥的含水率将至97%以下，得到浓缩污泥；
[0018]步骤2，在步骤I中得到的浓缩污泥中加入污泥重金属萃取剂，按照每100吨浓缩污泥添加0.7~0.9吨污泥重金属萃取剂的比例进行添加；
[0019]步骤3，调质，即将步骤2中的浓缩污泥和污泥重金属萃取剂进行充分混合。调质过程污泥温度可在10~35°C之间，匀速搅拌均匀即可；
[0020]步骤4，将步骤3中调质后的混合物在调质池中停留反应30~40分钟；
[0021]步骤5，将步骤4反应后的混合物经板框压滤机进行深度脱水，使其含水率将至55%~60%，即得到经过重金属萃取的污泥。
[0022]本发明的有益效果是，解决了现有技术在进行污泥重金属去除及脱水处理时存在的处理周期长，运行成本高，重金属去除效果不佳的问题，采用本发明制备的污泥重金属萃取剂进行污泥处理后，能使得城市污水处理厂污泥中的重金属元素含量大大降低，并且满足污泥农用标准对重金属含量的要求。
【具体实施方式】
[0023]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0024]本发明的污泥重金属萃取剂，由以下组份组成，聚合氯化铝，聚丙烯酰胺简称，乙二胺四乙酸，十二烷基磺酸钠，氢氧化钠及溶剂蒸馏水。其中各组份含量如下:聚合氯化铝8~15%，聚丙烯酰胺0.3~0.6%，乙二胺四乙酸1.8~2.4%，十二烷基磺酸钠1.0~2.0%，其余为溶剂蒸馏水，以上各组分总量为100%。
[0025]本发明的污泥重金属萃取剂的制备方法，具体按照以下步骤进行:
[0026]步骤1，按照比例称取原料，其中各原料与蒸馏水溶解溶质的比例为聚合氯化铝8~15%，聚丙烯酰胺0.3~0.6%，乙二胺四乙酸1.8~2.4%，十二烷基磺酸钠1.0~2.0%，其余为蒸馏水。
[0027]步骤2，将步骤I称取的4中固体原料用蒸馏水分别溶解，分别制备聚合氯化铝(PAC)溶液、乙二胺四乙酸(EDTA)溶液以及聚丙烯酰胺和十二烷基磺酸钠的混合溶液(PAM+SDS)三种溶液；配制过程均以80~100转/分钟的速度搅拌，进行加热，控制溶液温度在25~30°C之间，直到溶液中没有明显的沉淀。
[0028]步骤3，将步骤2中配制的3种溶液进行混合。混合过程以80~100转/分钟的速度进行搅拌，适当加热，控制溶液温度在25~30°C之间。
[0029]步骤4，用NaOH溶液将步骤3配制的溶液的pH调节至9~10，即得到污泥重金属萃取剂。
[0030]本发明的应用污泥重金属萃取剂进行污泥处理的方法，
[0031]所使用的污泥重金属萃取剂，由以下组份组成，聚合氯化铝，聚丙烯酰胺简称，乙二胺四乙酸，十二烷基磺酸钠，氢氧化钠，及溶剂蒸馏水。其中各组份含量如下:聚合氯化铝8~15%，聚丙烯酰胺0.3~0.6%，乙二胺四乙酸1.8~2.4%，十二烷基磺酸钠1.0~
2.0%，其余为溶剂蒸馏 水，以上各组分总量为100%。
[0032]具体按照以下步骤实施:
[0033]步骤1，将污泥进行预缩处理，使污泥的含水率将至97%以下，得到浓缩污泥；
[0034]步骤2，在步骤I中得到的浓缩污泥中加入污泥重金属萃取剂，按照每100吨浓缩污泥添加0.7~0.9吨污泥重金属萃取剂的比例进行添加。
[0035]步骤3，调质，即将步骤2中的浓缩污泥和污泥重金属萃取剂进行充分混合。调质过程污泥温度可在10~35°C之间，匀速搅拌均匀即可。
[0036]步骤4，将步骤3中调质后的混合物在调质池中停留反应30~40分钟。
[0037]步骤5，将步骤4反应后的混合物经板框压滤机进行深度脱水，使其含水率将至55%~60%，即得到经过重金属萃取的污泥。
[0038]本发明中使用到的原料，均可以通过市售获得，具体包括:
[0039]聚合氯化铝，简称PAC，分子式为AlCl3。
[0040]聚丙烯酰胺，简称PAM，分子式为(C3H5NO) η。
[0041]乙二胺四乙酸，简称EDTA，分子式为C1QH16N208。
[0042]十二烷基磺酸钠，简称SDS，分子式为NaC12H25S04。
[0043]氢氧化钠，俗称火碱，分子式为NaOH。
[0044]实施例1
[0045]按照如下比例称取原料:聚合氯化铝8%，聚丙烯酰胺0.6%，乙二胺四乙酸2.4%，十二烷基磺酸钠1.5%，其余为溶剂蒸馏水，以上各组分总量为100%。分别制备PAC、EDTA和PAM+SDS三种溶液。配制过程均以80转/分钟的速度搅拌，进行加热，控制溶液温度在25°C，直到溶液中没有明显的沉淀，将配制好的3种溶液进行混合。混合过程以95转/分钟的速度进行搅拌，适当加热，控制溶液温度在28°C。用NaOH溶液将步骤3配制的溶液的PH调节至10即得到污泥重金属萃取剂。
[0046]利用制备的污泥重金属萃取剂进行污泥处理，首先将污泥进行预浓缩处理，使污泥的含水率降至97%以下，在得到的浓缩污泥中加入污泥重金属萃取剂，按照每100吨浓缩污泥添加0.7吨污泥重金属萃取剂的比例进行添加，然后将浓缩污泥和污泥重金属萃取剂进行充分混合。调质过程污泥温度可在20°C，匀速搅拌均匀后将调质后的混合物在调质池中停留反应30分钟。最后将反应后的混合物经板框压滤机进行深度脱水，使其含水率降至60%,即得到经过重金属萃取的污泥。
[0047]对污水厂城市污泥采用实施方案I进行脱水及重金属萃取处理，污泥中重金属含量的变化如表1所示。
[0048]表1污泥重金属萃取效果I[0049](重金属含量单位:mg/kg干污泥)
【权利要求】
1.污泥重金属萃取剂，其特征在于，由以下组份组成，聚合氯化铝，聚丙烯酰胺简称，乙二胺四乙酸，十二烷基磺酸钠，氢氧化钠，及溶剂蒸馏水；其中所述的各组份含量如下--聚合氯化铝8~15%，聚丙烯酰胺0.3~0.6%，乙二胺四乙酸1.8~2.4%，十二烷基磺酸钠1.0~2.0%，其余为溶剂蒸馏水，以上各组分总量为100%。
2.制备如权利要求1所述的污泥重金属萃取剂的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行: 步骤I，按照以下配方称取原料，聚合氯化铝8~15%，聚丙烯酰胺0.3~0.6%，乙二胺四乙酸1.8~2.4%，十二烷基磺酸钠1.0~2.0%，其余为溶剂蒸馏水，以上各组分总量为100% ； 步骤2，将步骤I称取的4中固体原料用蒸馏水分别溶解，分别制备聚合氯化铝溶液、乙二胺四乙酸溶液以及聚丙烯酰胺和十二烷基磺酸钠的混合溶液三种溶液；配制过程均以80~100转/分钟的速度搅拌，进行加热，控制溶液温度在25~30°C之间，直到溶液中没有明显的沉淀； 步骤3，将步骤2中配制的3种溶液进行混合，混合过程以80~100转/分钟的速度进行搅拌，适当加热，控制溶液温度在25~30°C之间； 步骤4，用NaOH溶液将步骤3配制的溶液的pH调节至9~10，即得到污泥重金属萃取剂。
3.应用权利要求1所述的污泥重金属萃取剂进行污泥处理的方法，其特征在于，所述的污泥重金属萃取剂，由以下组份组成，聚合氯化铝，聚丙烯酰胺简称，乙二胺四乙酸，十二烷基磺酸钠，氢氧化钠，及溶剂蒸馏水。其中各组份含量如下:聚合氯化铝8~15%，聚丙烯酰胺0.3~0.6%，乙二胺四乙酸1.8~2.4%，十二烷基磺酸钠1.0~2.0%，其余为溶剂蒸馏水，以上各组分总量为100% ； 具体按照以下步骤实施: 步骤1，将污泥进行预缩处理，使污泥的含水率将至97%以下，得到浓缩污泥； 步骤2，在步骤I中得到的浓缩污泥中加入污泥重金属萃取剂，按照每100吨浓缩污泥添加0.7~0.9吨污泥重金属萃取剂的比例进行添加； 步骤3，调质，即将步骤2中的浓缩污泥和污泥重金属萃取剂进行充分混合，调质过程污泥温度可在10~35°C之间，匀速搅拌均匀即可； 步骤4，将步骤3中调质后的混合物在调质池中停留反应30~40分钟； 步骤5，将步骤4反应后的混合物 经板框压滤机进行深度脱水，使其含水率将至55%~60%,即得到经过重金属萃取的污泥。
【文档编号】C02F11/00GK103922551SQ201310703822
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】孙先锋, 金鹏康 申请人:西安工程大学, 西安建筑科技大学