一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统及工艺的制作方法

本发明属于水处理领域和危险固体废弃物资源化领域，更具体地说，涉及一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统及工艺，以重金属硫化物污泥为原料制备具有较高附加值的工业产品-三氯化铁絮凝剂。
背景技术：
：现如今，我国废水中的重金属污染较为严重，主要来自于有色金属采选、冶炼等行业。不同生产企业所排放的废水中的重金属含量、种类和存在形式都不尽相同。目前，冶金制造业主要会产生大量富含铅、锌、铁的酸性废水，如果直接排放至水体中，会导致水体的ph值发生变化，抑制或影响微生物的生长，影响水体的自净效果，同时重金属具有毒性，也会对人体以及其他生物的健康造成危害。所以如果不能对其进行妥善处理，会在很大程度上造成区域性的环境污染。目前，处理重金属酸性废水的方式主要有两种：第一种是向废水中加入碱性物质沉淀铅、锌、铁，然后直接排放，但该方法存在污泥产量大、操作条件复杂等问题；另一种则是采用硫化钠沉淀法，该方法对铅离子的去除效率更高，并且硫化铅沉淀也易于污泥浓缩与脱水处理，但该方法存在产生的重金属硫化物污泥难以处置的问题。一般来说，污泥处置方式主要有填埋、土地利用和焚烧等，因重金属硫化物污泥具有较高的金属含量，属于危险废弃物，填埋和土地利用都会造成土壤重金属污染；而直接焚烧也会因含固率低而导致热值太低，无法维持有效自燃而耗费大量辅助燃料，使处置成本明显增加。因此，发展一种资源化处置的方式成为了目前行业内急需解决的关键所在。经检索，目前关于重金属硫化物污泥资源化处置的研究已有公开，如文献《硫化物沉淀法处理含铅废水》中探究了硫化钠投加量、反应初始ph等操作条件对铅离子去除效果的影响，为硫化钠沉淀法处理含铅废水的工程应用提供理论依据。该研究处理的是含单一重金属的废水，所得的硫化铅沉淀能够直接被资源化利用，但是它并未考虑到含多种重金属的废水处置后所带来的沉淀问题。又如中国专利申请号cn2015105453892公开了一种湿法冶金酸性废水中除汞的方法，该申请案是对冶金酸性废水进行沉降，向沉降后的酸性废水上清液加入氢氧化钙溶液中和至ph为5～6；对中和后的酸性废水进行压滤，向中和后清液中依次加入硫化钠和絮凝剂进行除汞，再对中和后清液进行固液分离。该申请案处理过程中会产生硫化汞沉淀，仍属于危险废弃物，需要经过进一步深度处理。又如中国专利申请号cn2015106732915公开了一种利用钢丝绳污泥和废盐制备聚合氯化铁絮凝剂的方法。该申请案通过废盐酸溶解钢丝绳酸洗污泥，用硫化物沉淀法去除溶解液中的铅离子，得到聚合氯化铁絮凝剂；产生的硫化氢气体经过降膜吸收、填料塔吸收和活性炭吸附处理后，满足国家关于恶臭污染物排放标准，同时实现全过程硫元素循环利用；通过在污泥残渣中加入水泥固化，实现重金属的固化稳定化。该申请案并未考虑锌元素的去除，硫化物污泥中所含的锌，极少量浸出至絮凝剂中，极大量仍存在于污泥中，作为危废进行处置，同时没有考虑硫化沉淀产物的处理，需要进一步优化。技术实现要素：1.发明要解决的技术问题本发明的目的在于克服当前冶金行业处理重金属酸性废水产生重金属硫化物污泥难以处理的不足，提供了一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统及工艺。采用本发明的技术方案既可以实现重金属硫化物污泥的处置，实现危险废弃物的减量化，同时又可以传统工艺的缺点，制备具有较高附加值的工业产品—三氯化铁絮凝剂，实现危险废弃物的资源化，从而给企业带来一定的利润。2.技术方案为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统，包括酸泥搅拌溶解装置、絮凝剂制取装置、硫化氢吸收装置和固废分离装置，所述的酸泥搅拌溶解装置分别与絮凝剂制取装置、硫化氢吸收装置和固废分离装置相连。更进一步的，所述的硫化氢吸收装置包括依次连接的第一硫化氢吸收塔和第二硫化氢吸收塔，第一硫化氢吸收塔通过管道与与酸泥搅拌溶解装置的排气口相连。更进一步的，第一硫化氢吸收塔和第二硫化氢吸收塔连通的管道上设有硫化氢泄漏报警器。更进一步的，所述的固废分离装置通过管道与酸泥搅拌溶解装置的污泥排放口相连，且固废分离装置与酸泥搅拌溶解装置相连的管道上设有阀门。本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，其步骤为：a、酸泥搅拌溶解：将待处理的重金属硫化物污泥投加到酸泥搅拌溶解装置中，然后向其中投加酸液，经搅拌并静置后将上清液抽至絮凝剂制取装置中；b、制备三氯化铁絮凝剂：检测通入絮凝剂制取装置的溶液中fe2+和fe3+的含量，并根据其含量配置氧化剂，使氧化剂和fe2+的摩尔比为n(氧化剂)：n(fe2+)＝1：(3-6)，将上述氧化剂加入絮凝剂制取装置中进行搅拌反应，反应结束后经成化处理制成三氯化铁絮凝剂；c、硫化氢尾气净化：将通入硫化氢吸收装置内的硫化氢气体使用饱和碱液进行吸收；d、固废分离：使步骤a产生的混合沉淀物进入固废分离装置。更进一步的，所述步骤a中污泥的投加量为投加至酸泥搅拌溶解装置的1/5-1/2体积处，酸液为盐酸、硝酸、硫酸中的一种或至少两种的混合，酸液的ph范围为3～4。更进一步的，步骤a中投加的污泥和酸液的质量比为m(污泥)：m(酸液)＝1：(1-10)。更进一步的，步骤a中酸泥搅拌溶解装置中搅拌溶解的转速为200-500r/min，搅拌时间为0.5-2h，静置时间为1-8h。更进一步的，步骤b中的氧化剂为氯酸钠和氯酸钾中的一种或混合，且搅拌溶解的转速为200-500r/min，搅拌时间为0.5-2h，成化处理的时间为15-30h，且成化处理后蒸发10％-50％水分制成三氯化铁絮凝剂。更进一步的，所述步骤c中硫化氢气体先通入第一硫化氢吸收塔进行吸收处理，处理后的硫化氢气体经过硫化氢泄露报警器，若不报警，则通过第二硫化氢吸收塔直接排出；若报警，则将硫化氢气体由第二硫化氢吸收塔回通至第一硫化氢吸收塔，之后硫化氢泄露报警器不报警再通过第二硫化氢吸收塔直接排出，第一硫化氢吸收塔和第二硫化氢吸收塔中的碱液为氢氧化钠、氢氧化钙及氢氧化钾溶液中的一种或混合。3.有益效果采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统，包括酸泥搅拌溶解装置、絮凝剂制取装置、硫化氢吸收装置和固废分离装置。酸泥搅拌溶解装置中产生的上清液进入絮凝剂制取装置制备三氯化铁絮凝剂，底部沉淀的不溶性物质排放至固废分离装置中，既实现了重金属硫化物污泥的处置，又实现了危险废弃物的减量化和资源化利用，给企业带来一定的利润。(2)本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统，酸泥搅拌溶解装置产生的硫化氢排放至硫化氢吸收装置中，通过碱液进行吸收处理，防止直接排放污染环境。(3)本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统，硫化氢吸收装置包括依次相连的第一硫化氢吸收塔、第二硫化氢吸收塔。通过两级吸收塔可以保证硫化氢的充分吸收，减少环境污染。(4)本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统，第一硫化氢吸收塔及第二硫化氢吸收塔之间的管道上设有硫化氢泄漏报警器，从而可以对排放气体中所含硫化氢进行监测，保证硫化氢的完全吸收，防止硫化氢的泄漏，进一步保障硫化氢的充分吸收，减少环境污染。(5)本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统，固废分离装置设有阀门，能够实现不溶性物质的有效分离，之后制成水泥，从而实现重金属的固定化稳定化处理。(6)本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，酸泥搅拌溶解过程中投加的污泥和酸液的质量比为m(污泥)：m(酸液)＝1：(1-10)，可以有效保证溶解重金属硫化物污泥量的最大化。附图说明图1为本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统的结构示意图；图2为本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺的流程图。示意图中的标号说明：1、酸泥搅拌溶解装置；2、絮凝剂制取装置；3、第一硫化氢吸收塔；4、第二硫化氢吸收塔；5、硫化氢泄漏报警器；6、固废分离装置；7、阀门。具体实施方式为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。下面结合实施例对本发明作进一步的描述。如图1所示，本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置系统，包括酸泥搅拌溶解装置1、絮凝剂制取装置2、硫化氢吸收装置和固废分离装置6，其中，酸泥搅拌溶解装置1分别与絮凝剂制取装置2、硫化氢吸收装置和固废分离装置6相连。酸泥搅拌溶解装置1、絮凝剂制取装置2内均设有搅拌器，且酸泥搅拌溶解装置1与絮凝剂制取装置2相连的管道上设有提升泵，该提升泵采用耐酸腐蚀提升泵。本发明通过酸泥搅拌溶解装置1对待处理污泥与稀酸液进行混合搅拌溶解，将产生的上清液通过提升泵抽至絮凝剂制取装置2中制备絮凝剂，通过硫化氢吸收装置对酸泥搅拌溶解装置1中产生的硫化氢气体进行吸收处理，防止直接排放污染环境，通过固废分离装置6对酸泥搅拌溶解装置1底部的不溶性物质进行分离。采用本发明的系统能够有效实现重金属硫化物污泥的资源化处置，减少环境污染，且操作工艺简单，能够实现自动化。本发明的硫化氢吸收装置包括依次相连的第一硫化氢吸收塔3和第二硫化氢吸收塔4，其中第一硫化氢吸收塔3通过管道与酸泥搅拌溶解装置1的排气口相连，第一硫化氢吸收塔3和第二硫化氢吸收塔4的顶部均设有喷淋装置，通过喷淋装置喷淋的吸收液对硫化氢气体进行吸收。由于产生的硫化氢较少，两级吸收塔可以保证对硫化氢的充分吸收，同时在第一硫化氢吸收塔3及第二硫化氢吸收塔4的管道上设有硫化氢泄漏报警器5，从而可以对排放气体中所含硫化氢进行监测。若硫化氢泄漏报警器5不报警，则通过第二硫化氢吸收塔4直接排出；若硫化氢泄漏报警器5报警，则将硫化氢气体由第二硫化氢吸收塔4回通至第一硫化氢吸收塔3，之后硫化氢泄漏报警器5不报警再通过第二硫化氢吸收塔4直接排出。本发明中固废分离装置6通过管道与酸泥搅拌溶解装置1的污泥排放口相连，且固废分离装置6与酸泥搅拌溶解装置1相连的管道上设有阀门7，通过该固废分离装置6可以保障不溶性物质的有效分离，之后将分离的不溶性物质制成水泥，从而实现重金属的固定化稳定化处理。本发明的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺的流程如图2所示，其通过酸泥搅拌溶解、絮凝剂制备、硫化氢尾气净化以及固废分离实现了重金属硫化物污泥的资源化处置，并通过对以上各工序的工序过程及工艺参数进行优化设计，从而保证重金属硫化物污泥资源化处置的效果，有效减少对环境的污染。该工艺的具体步骤为：a、酸泥搅拌溶解：将待处理的重金属硫化物污泥投加到酸泥搅拌溶解装置1中，然后向其中投加酸液，其中污泥的投加量为投加至酸泥搅拌溶解装置1的1/5-1/2体积处，投加的酸液为盐酸、硝酸、硫酸中的一种或至少两种的混合，酸液的ph范围为3～4，且投加的污泥和酸液的质量比为m(污泥)：m(酸液)＝1：(1-10)，酸泥搅拌溶解装置1内搅拌溶解的转速为200-500r/min，搅拌时间为0.5-2h，静置时间为1-8h，之后将上清液抽至絮凝剂制备装置2中。通过对污泥与酸液的投加比例、搅拌时间、静置时间等进行有效控制，从而保证酸泥的充分溶解。b、制备三氯化铁絮凝剂：检测通入絮凝剂制取装置2的溶液中fe2+和fe3+的含量，并根据其含量配置氧化剂，使氧化剂和fe2+的摩尔比为n(氧化剂)：n(fe2+)＝1：(3-6)，将上述氧化剂加入絮凝剂制取装置2中进行搅拌反应，其中氧化剂为氯酸钠、氯酸钾中的一种或两种的混合，且搅拌溶解的转速为200-500r/min，搅拌时间为0.5-2h，成化处理的时间为15-30h，且成化处理后蒸发10％-50％水分即制成三氯化铁絮凝剂。c、硫化氢尾气净化：将酸泥搅拌溶解装置1产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置中，使用饱和碱液进行吸收。将硫化氢气体先通入第一硫化氢吸收塔3进行吸收处理，处理后的硫化氢气体经过硫化氢泄露报警器5，若不报警，则通过第二硫化氢吸收塔4直接排出；若报警，则将硫化氢气体由第二硫化氢吸收塔4回通至第一硫化氢吸收塔3，之后硫化氢泄露报警器5不报警再通过第二硫化氢吸收塔4直接排出，第一硫化氢吸收塔3和第二硫化氢吸收塔4中的碱液为氢氧化钠、氢氧化钙及氢氧化钾溶液中的一种或一种以上的混合。d、固废分离：将酸泥搅拌溶解装置1底部沉淀的铅、锌混合沉淀物排放至固废分离装置6中，通过阀门7控制不溶性物质的有效分离，之后制成水泥，从而实现重金属的固定化稳定化处理。为进一步了解本发明的内容，现结合附图和实施例对本发明进行详细叙述。实施例1本实施例的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，参考图1、图2，将100kg重金属硫化物污泥(含水率40％～70％)投加到酸泥搅拌溶解装置1中，污泥的投加量为投加至酸泥搅拌溶解装置1的1/2体积处，为后续酸液添加保留充足空间，保障反应的有效进行；再向酸泥搅拌溶解装置1中投加盐酸溶液(ph＝4)，投加的污泥和酸液的质量比为m(污泥)：m(酸液)＝1：10。酸泥搅拌溶解装置1中搅拌器的搅拌转速为500r/min，经搅拌反应1h并静置4h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到絮凝剂制备装置2中。经检测，该上清液(即酸泥混合液)中的pb含量为7mg/l，zn含量为469mg/l，fe2+含量为105g/l，fe3+含量为28g/l。根据fe2+含量配置氧化剂，本实施例采用的氧化剂为氯酸钠，且氯酸钠质量为66.5kg，加水溶解后投加到絮凝剂制取装置2，以200r/min的转速搅拌反应1h，自然情况下成化处理24h，成化处理后蒸发50％水分得到三氯化铁絮凝剂。将酸泥搅拌溶解装置1产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置进行吸收处理，硫化氢吸收装置中的碱液采用饱和的氢氧化钠溶液，通过管道及提升泵泵入第一硫化氢吸收塔3和第二硫化氢吸收塔4顶部的喷淋装置，由喷淋装置喷淋而下对硫化氢气体进行吸收。开启阀门7将酸泥搅拌溶解装置1产生的铅锌沉淀混合物排放至固废分离装置6中，以便之后制成水泥固定化处置。对本实施例制取的絮凝剂进行检测，结果如下：表1本实施例制取的絮凝剂各项指标的质量含量指标数值fecl339.2％fecl20.3％密度1.16g/cm3不溶物0.4％游离酸0.3％pb0.0008％结果表明，制取的絮凝剂符合gb4482-2006行业标准。使用该絮凝剂对印染废水(浊度为100ntu，cod为912mg/l)进行处理，实验发现对浊度的去除可达85％左右，cod去除率可达75％左右。实施例2本实施例的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中将100kg重金属硫化物污泥(含水率40％～70％)投加到酸泥搅拌溶解装置1中，污泥的投加量为投加至酸泥搅拌溶解装置1的1/5体积处，再向酸泥搅拌溶解装置1中投加盐酸、硝酸混合溶液(ph＝3)，投加量为m(污泥)：m(酸液)＝1：5。酸泥搅拌溶解装置1中搅拌器的搅拌转速为200r/min，经搅拌反应0.5h并静置1h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到絮凝剂制备装置2中。经检测，酸泥混合液的pb含量为10mg/l，zn含量为645mg/l，fe2+含量为93g/l，fe3+含量为37g/l。根据fe2+含量配置氧化剂，本实施例采用的氧化剂为氯酸钾，且氯酸钾质量为21kg，加水溶解后投加到絮凝剂制取装置2，以500r/min的转速搅拌反应0.5h，自然情况下成化15h，成化处理后蒸发10％水分得到三氯化铁絮凝剂。本实施例中硫化氢吸收装置中的碱液采用饱和氢氧化钙溶液。对本实施例制取的絮凝剂进行检测，结果如下：表2本实施例制取的絮凝剂指标质量含量指标数值fecl340.3％fecl20.4％密度1.22g/cm3不溶物0.3％游离酸0.2％pb0.0009％结果表明，制取的絮凝剂符合gb4482-2006行业标准。使用该絮凝剂对印染废水(浊度为200ntu，cod为1000mg/l)进行处理，实验发现对浊度的去除可达80％左右，cod去除率可达71％左右。实施例3本实施例的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中将100kg重金属硫化物污泥(含水率40％～70％)投加到酸泥搅拌溶解装置1中，污泥的投加量为投加至酸泥搅拌溶解装置1的1/3体积处，再向酸泥搅拌溶解装置1中投加盐酸、硝酸、硫酸混合溶液(ph＝3.5)，投加量为m(污泥)：m(酸液)＝1：1。酸泥搅拌溶解装置1中搅拌器的搅拌转速为350r/min，经搅拌反应2h并静置8h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到絮凝剂制备装置2中。经检测，酸泥混合液的pb含量为9mg/l，zn含量为732mg/l，fe2+含量为110g/l，fe3+含量为32g/l。根据fe2+含量配置氧化剂，本实施例采用的氧化剂为氯酸钾，且氯酸钾质量为8kg，氯酸钾加水溶解后投加到絮凝剂制取装置2，以300r/min的转速搅拌反应2h，自然情况下成化30h，成化处理后蒸发40％水分得到三氯化铁絮凝剂。本实施例中硫化氢吸收装置中的碱液采用饱和氢氧化钾溶液。对本实施例制取的絮凝剂进行检测，结果如下：表3实施例3制取的絮凝剂指标质量含量指标数值fecl338.7％fecl20.3％密度1.35g/cm3不溶物0.5％游离酸0.4％pb0.001％结果表明，制取的絮凝剂符合gb4482-2006行业标准。使用该絮凝剂对印染废水(浊度为300ntu，cod为800mg/l)进行处理，实验发现对浊度的去除可达77％左右，cod去除率可达68％左右。实施例4本实施例的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中将100kg重金属硫化物污泥(含水率40％～70％)投加到酸泥搅拌溶解装置1中，污泥的投加量为投加至酸泥搅拌溶解装置1的1/3体积处，再向酸泥搅拌溶解装置1中投加盐酸、硫酸混合溶液(ph＝4)，投加量为m(污泥)：m(酸液)＝1：3。以300r/min的转速搅拌反应1.5h并静置6h后，使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到絮凝剂制备装置2中。经检测，酸泥混合液的pb含量为10mg/l，zn含量为867mg/l，fe2+含量为101g/l，fe3+含量为35g/l。根据fe2+含量配置氧化剂，采用的氧化剂为氯酸钾和氯酸钠的混合，且氧化剂质量为15kg，加水溶解后投加到絮凝剂制取装置2，以400r/min的转速搅拌反应1.5h，自然情况下成化20h后蒸发30％水分得到三氯化铁絮凝剂。本实施例中硫化氢吸收装置中碱液采用氢氧化钠与氢氧化钙混合溶液。对本实施例制取的絮凝剂进行检测，结果如下：表4实施例4制取的絮凝剂指标质量含量指标数值fecl342.0％fecl20.4％密度1.14g/cm3不溶物0.2％游离酸0.1％pb0.0006％结果表明，制取的絮凝剂符合gb4482-2006行业标准。使用该絮凝剂对印染废水(浊度为500ntu，cod为900mg/l)进行处理，实验发现对浊度的去除可达78％左右，cod去除率可达75％左右。实施例5本实施例的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中将100kg重金属硫化物污泥(含水率40％～70％)投加到酸泥搅拌溶解装置1中，污泥的投加量为投加至酸泥搅拌溶解装置1的1/4体积处，再向酸泥搅拌溶解装置1中投加盐酸、硫酸混合溶液(ph＝3)，投加量为m(污泥)：m(酸液)＝1：8。以350r/min搅拌反应1h并静置5h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到絮凝剂制备装置2中。经检测，酸泥混合液的pb含量为8mg/l，zn含量为623mg/l，fe2+含量为125g/l，fe3+含量为17g/l。根据fe2+含量配置氧化剂，本实施例采用的氧化剂为氯酸钾，且氯酸钾质量为37kg，加水溶解后投加到絮凝剂制取装置2，以300r/min的转速搅拌反应2h，自然情况下成化15h，成化处理后蒸发20％水分得到三氯化铁絮凝剂。本实施例中硫化氢吸收装置中碱液采用氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液。对本实施例制取的絮凝剂进行检测，结果如下：表5实施例5制取的絮凝剂指标质量含量指标数值fecl340.8％fecl20.3％密度1.26g/cm3不溶物0.3％游离酸0.2％pb0.0008％结果表明，制取的絮凝剂符合gb4482-2006行业标准。使用该絮凝剂对印染废水(浊度为400ntu，cod为1100mg/l)进行处理，实验发现对浊度的去除可达81％左右，cod去除率可达73％左右。实施例6本实施例的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中向酸泥搅拌溶解装置1中投加的酸液为硫酸溶液(ph＝3)，硫化氢吸收装置中碱液采用氢氧化钙与氢氧化钾混合溶液。实施例7本实施例的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中向酸泥搅拌溶解装置1中投加的酸液为硝酸溶液(ph＝4)，硫化氢吸收装置中碱液采用氢氧化钠、氢氧化钙与氢氧化钾混合溶液。实施例8本实施例的一种重金属硫化物污泥的资源化处置工艺，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中向酸泥搅拌溶解装置1中投加的酸液为硝酸和硫酸混合溶液(ph＝4)。以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。当前第1页12