CN103011535A

CN103011535A - 电镀污泥水热处理方法

Info

Publication number: CN103011535A
Application number: CN2012101174707A
Authority: CN
Inventors: 夏前勇; 申哲民; 刘诚晨
Original assignee: SHANGHAI JIXIANG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JIXIANG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开的电镀污泥水热处理方法，是先将电镀污泥与水混合，形成电镀污泥流体；再打入连续化高温高压反应釜，达到固定的容量后停止进料；将釜内温度升高进行水热处理；水热处理完毕后，排出反应后的重金属污泥水热渣，排出的重金属污泥水热渣经压滤后得到固相水热渣和液相水热水；固相水热渣硫酸浸洗压滤得到酸洗液和水热渣沉淀，各次酸洗后的水热渣沉淀烘干，研磨；各次酸洗液与液相水热水均匀混合后利用化学共沉淀法制得铁氧体。本发明的水热处理方法能高效的使重金属浸出，并通过后续分离措施对重金属进行有效分离回收利用。而泥渣则经过板框压滤机大大降低含水率，减少污泥残渣的体积，残渣重金属溶出率大为降低，且形态也更加稳定。

Description

电镀污泥水热处理方法

技术领域

本发明涉及工业废物废液处理和资源化再生利用及环保节能技术领域，特别涉及一种电镀污泥水热处理方法。

背景技术

污泥是由污水处理过程所产生的固体沉淀物质。在固体废物污染危害中，最严重的是危险废物的污染，所以固体废物的治理重点是危险固体废物的治理，而含重金属水处理污泥是危险固体废物中的一类。电镀污泥是电镀行业废水处理的“终态物”，里面含有大量铜、镍、铬、铁、锌等贵重金属。电镀污泥主要来源于工业电镀厂各种电镀废液和电解槽液通过液相化学处理后所产生的固体废料，由于各电镀厂家的生产工艺及处理工艺不同，电镀污泥的化学组份相当复杂，主要含有铬、铁、镍、铜、锌等重金属化合物及可溶性盐类。

据中国环境科学研究院测算，到2010年，我国各城市污水处理厂产生的湿污泥将达3000多万吨，占我国年总固体废弃物排放量的5％以上。土地填埋，填埋坑中的渗出液和气体会破坏环境，污染空气与水源。渗出液中有害物质进入地下水层会污染地下水环境；填埋场产生的气体甲烷，不采取适当措施会引起***；另外，适合污泥填埋的场所也因城市污泥大量的产出而越来越有限，美国近几十年来已经关闭了大量的填埋场，而欧盟各国1992年填埋处理约占40％，2005年已减至17％，而且规定所填埋的物质仅限于有机物质含量＜50g/kg。焚烧处理污泥一般要求其热值在1000kJ/kg以上。焚烧时产生的二恶英等气体造成大气污染，污泥中重金属也随烟尘扩散。另外，焚烧成本是其他处理工艺的2～4倍。目前市场上正在开发的污泥脱水干化、加药固化等技术成本均在80-100元/t，但污泥减量化和无害化不彻底，都仍需要进一步进行填埋或焚烧处理。

近年来，出于保护环境的目的以及经济利益的推动，涌现出大批应用新兴技术处理重金属污泥的研究，主要有化学法、离子交换法、活性炭法、电解法、蒸发浓缩法、反渗透法、电渗透法等。据报道，我国约41％的电镀厂采用化学法处理电镀废水，在日本，用化学方法处理电镀废水的约占85％。虽然化学法处理电镀重金属废水投资少、技术成熟、适应性强、自动化程度高，而且随着pH-ORP自动控制仪的使用，化学法处理重金属废水将有增加的趋势。但是化学法的最大缺点是会产生大量的重金属污泥，这些污泥含有难以降解的有害重金属，它具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不加以妥善处理，任意堆放，则将引起严重的二次污染，对人体和生态环境造成影响。

中国专利CN201010541598.7说明了一种重金属污泥的资源化处理方法，其先用重量百分比浓度为30wt％～50wt％酸液浸出含重金属污泥中的重金属，再用频率为14KHz～28KHz超声波处理酸浸液，超声分离30～60min后，固液分离出含硫酸钙的沉淀物和含重金属离子的酸液，浸出的酸液经硫酸亚铁处理并调节pH值为9后，加入铁氧化剂氧化后，形成铁氧体。硫酸钙沉淀物经洗涤和干燥后形成石膏。该发明适合处理各种含重金属离子的污泥，不仅工艺通用性好，工艺条件简单，可操作性强，更可实现规模化生产，是一种以废治废，节能减排、无害化和资源再生利用含重金属污泥的处理技术。

中国专利CN201010242352.X涉及一种含电镀污泥的处理剂及处理方法，具体公开了一种重金属污染底泥固化剂，该固化剂包括水泥和粉煤灰，粉煤灰和水泥的质量比为1∶(0.5～11)。该固化剂的固化方法包括以下步骤：向电镀污染中直接添加该发明的固化剂，固化剂的用量为电镀污染底泥质量的0.4～1.5倍，将添加固化剂后的混合物至少养护3d，完成固化过程。本发明的固化剂及固化方法不仅处理成本低，固化效果理想。

中国专利CN201010570514.2涉及一种城市生活污泥重金属减量化生产工艺，该方法将城市生活污泥通过一次高温发酵处理实现卫生无害化，并改良污泥的理化性状，使之适合作物生长，然后，在污泥上种植具有对超标重金属元素富集能力的作物，使污泥的重金属转移到植物中，使污泥中重金属含量显著降低，直至达到有机肥料的质量标准，然后作为有机肥的生产原料进行利用，对促进城市解决生活污泥土地安全再利用具有积极意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电镀污泥水热处理方法，以实现废物资源化，将危险废物转变为一般废弃物，以便于后续进一步处理。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

电镀污泥水热处理方法，是先将电镀污泥与0.2～0.5倍体积水混合，形成电镀污泥流体；再用进料泵将所述电镀污泥流体打入连续化高温高压反应釜，达到固定的容量后停止进料；打开连续化高温高压反应釜的升温装置，将连续化高温高压反应釜内温度升高至200～300℃，压力为5～8MPa进行水热处理1～10分钟；水热处理完毕后，打开出料通道，排出反应后的重金属污泥水热渣，与此同时开启进料泵将所述电镀污泥流体打入连续化高温高压反应釜至固定容量；排出的重金属污泥水热渣经压滤后得到固相水热渣和液相水热水；固相水热渣按照150mL/100g的标准用重量百分比浓度为20％的硫酸浸洗1～3次，每次酸洗后压滤得到酸洗液和水热渣沉淀，合并各次酸洗后的水热渣沉淀在105±2℃下烘干，研磨，筛分成粒径小于3mm的颗粒，装袋待用；合并各次酸洗液与液相水热水均匀混合后利用化学共沉淀法制得铁氧体。

在本发明的一个优选实施例中，所述压滤采用板框压滤机进行。

在本发明的一个优选实施例中，所述连续化高温高压反应釜为威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜。

在本发明的一个优选实施例中，排出的重金属污泥水热渣与电镀污泥流体通过一换热器进行换热，以预热电镀污泥流体；换热后的重金属污泥水热渣经冷凝后压滤得到固相水热渣和液相水热水。

由于采用了如上的技术方案，本发明在排出反应后的重金属污泥水热渣，与此同时开启进料泵将所述电镀污泥流体打入连续化高温高压反应釜至固定容量从而达到连续自动化的效果。

本发明排述的重金属污泥水热渣经过压滤可大大降低含水率，减少污泥残渣的体积，残渣重金属溶出率大为降低，且形态也更加稳定。压滤后的固相水热渣进一步酸洗，提取并分离出附着的重金属，达到回收利用的效果。

本发明的水热处理方法通过将污泥加热，在200～300℃，5～8MPa的条件下，使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，同时可以改善脱水性能和厌氧消化性能。随水热反应温度和压力的增加，颗粒碰撞几率增大，颗粒间的碰撞导致了胶体结构的破坏，使束缚水和固体颗粒分离。另外，加热使污泥中的蛋白质分解，细胞发生破裂，胞内的水分被释放。经过水热处理的污泥在不添加絮凝剂的情况下，机械脱水可使含水率大幅度降低。在此条件下，由于污泥组成、结构的改变，重金属元素与胶体、有机物质和污泥颗粒的结合紧密程度也大大减小，从而大量进入水热水中。

本发明的亚临界水热水解反应为绿色环保技术，利用水热反应将污泥中的大分子有机物(如蛋白质等)在短时间内转换为低分子有机物(如葡萄糖，氨基酸等)，从而大大提高高含水率污泥的脱水效果。

本发明与其他方法相比具有如下特点：

(1)有机污染物无害化、减量化快速彻底；

(2)水热反应彻底含水率可降低至约20％，大大提高了污泥的减量化效率；

(3)重金属经高温高压处理，矿化度高、残渣重金属溶出率大为降低；

(4)由于水热运行温度远低于焚烧法(850℃以上)，建设费及运行费远低于焚烧法，并且可通过热量交换进一步降低能耗；

(5)处理速度快、能量利用率高、操作运行方便、易扩大生产规模等。

附图说明

图1是本发明电镀污泥水热处理方法的流程图。

图2是本发明电镀污泥水热处理方法的水热升温升压关系图。

图3是本发明电镀污泥水热处理方法的水热升压时间图。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

污泥车卸载后放入调质罐，加约0.2倍体积水溶液稀释，待形成流体状态，用螺旋输送机输送到进料斗，再经高压进料泵打入威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜，达到固定的容量后停止进料。打开威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜的升温装置，加热升压到5.33MPa、232℃，即打开威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜的上卸料阀进入停留罐，停留时间8min左右，打开下卸料阀依靠压力脉冲排泥到贮罐，排出的重金属污泥水热渣与电镀污泥流体通过一换热器进行换热，以预热电镀污泥流体。

热交换后的重金属污泥水热渣冷凝后再经板框压滤机压滤，固液分离，得到固相水热渣和液相水热水。固相水热渣按照150mL/100g的标准用重量百分比浓度为20％的硫酸浸洗1～3次，每次酸洗后压滤得到酸洗液和水热渣沉淀，合并各次酸洗后的水热渣沉淀在105±2℃下烘干，研磨，筛分成粒径小于3mm的颗粒，装袋待用。合并各次酸洗液与液相水热水均匀混合后利用化学共沉淀法制得铁氧体。

将固相水热渣消解：称取并烘干研磨过的样品1.000g，放于聚四氟乙烯烧杯中，加入少许去离子水湿润，然后加入15mLHNO₃，于电热炉上缓慢加热分解，加玻璃盖以回流，蒸至近干。取下烧杯，稍冷后加入混酸(V(HNO₃)∶v(HClO₄)＝1∶4)10mL，放于电炉上使样品继续分解，蒸至近干。稍冷后反复加入10mLHNO₃，蒸发至近干，样品蒸至近灰白色。取下烧杯，加入10％的HNO₃溶液溶解后过滤，定容于50mL的容量瓶中待测。经ICP-AES检测得知：Ni、Cu、Zn的去除率如表1所示。

表1

实施例2

污泥车卸载后放入调质罐，加约0.2倍体积水溶液稀释，待形成流体状态，用螺旋输送机输送到进料斗，再经高压进料泵打入威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜，达到固定的容量后停止进料。打开威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜的升温装置，加热升压到7.67MPa、241℃，即打开威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜的上卸料阀进入停留罐，停留时间8min左右，打开下卸料阀依靠压力脉冲排泥到贮罐，排出的重金属污泥水热渣与电镀污泥流体通过一换热器进行换热，以预热电镀污泥流体。

将水热渣沉淀消解：称取并烘干研磨过的样品1.000g，放于聚四氟乙烯烧杯中，加入少许去离子水湿润，然后加入15mLHNO₃，于电热炉上缓慢加热分解，加玻璃盖以回流，蒸至近干。取下烧杯，稍冷后加入混酸(V(HNO₃)∶v(HClO₄)＝1∶4)10mL，放于电炉上使样品继续分解，蒸至近干。稍冷后反复加入10mLHNO₃，蒸发至近干，样品蒸至近灰白色。取下烧杯，加入10％的HNO₃溶液溶解后过滤，定容于50mL的容量瓶中待测。经ICP-AES检测得知：Ni、Cu、Zn的去除率如表2所示。

表2

实施例3

污泥车卸载后放入调质罐，加约0.2倍体积水溶液稀释，待形成流体状态，用螺旋输送机输送到进料斗，再经高压进料泵打入威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜，达到固定的容量后停止进料。打开威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜的升温装置，加热升压到7.98MPa、256℃，即打开威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜的上卸料阀进入停留罐，停留时间8min左右，打开下卸料阀依靠压力脉冲排泥到贮罐，排出的重金属污泥水热渣与电镀污泥流体通过一换热器进行换热，以预热电镀污泥流体。

热交换后的重金属污泥水热渣冷凝再经板框压滤，固液分离，得到固相水热渣和液相水热水。固相水热渣按照150mL/100g的标准用重量百分比浓度为20％的硫酸浸洗1～3次，每次酸洗后压滤得到酸洗液和水热渣沉淀，合并各次酸洗后的水热渣沉淀在105±2℃下烘干，研磨，筛分成粒径小于3mm的颗粒，装袋待用。合并各次酸洗液与液相水热水均匀混合后利用化学共沉淀法制得铁氧体。

将水热渣沉淀消解：称取并烘干研磨过的样品1.000g，放于聚四氟乙烯烧杯中，加入少许去离子水湿润，然后加入15mLHNO₃，于电热炉上缓慢加热分解，加玻璃盖以回流，蒸至近干。取下烧杯，稍冷后加入混酸(V(HNO₃)∶v(HClO₄)＝1∶4)10mL，放于电炉上使样品继续分解，蒸至近干。稍冷后反复加入10mLHNO₃，蒸发至近干，样品蒸至近灰白色。取下烧杯，加入10％的HNO₃溶液溶解后过滤，定容于50mL的容量瓶中待测。经ICP-AES检测得知：Ni、Cu、Zn的去除率如表3所示。

表3

Claims

1.电镀污泥水热处理方法，其特征是先将电镀污泥与0.2～0.5倍体积水混合，形成电镀污泥流体；再用进料泵将所述电镀污泥流体打入连续化高温高压反应釜，达到固定的容量后停止进料；打开连续化高温高压反应釜的升温装置，将连续化高温高压反应釜内温度升高至200～300℃，压力为5～8MPa进行水热处理1～10分钟；水热处理完毕后，打开出料通道，排出反应后的重金属污泥水热渣，与此同时开启进料泵将所述电镀污泥流体打入连续化高温高压反应釜至固定容量；排出的重金属污泥水热渣经压滤后得到固相水热渣和液相水热水；固相水热渣按照150mL/100g的标准用重量百分比浓度为20％的硫酸浸洗1～3次，每次酸洗后压滤得到酸洗液和水热渣沉淀，合并各次酸洗后的水热渣沉淀在105±2℃下烘干，研磨，筛分成粒径小于3mm的颗粒，装袋待用；合并各次酸洗液与液相水热水均匀混合后利用化学共沉淀法制得铁氧体。

2.如权利要求1所述的电镀污泥水热处理方法，其特征是所述压滤采用板框压滤机进行。

3.如权利要求1所述的电镀污泥水热处理方法，其特征是所述连续化高温高压反应釜为威海鑫泰化工设备厂生产的GSHA-1型永磁旋转搅拌高压釜。

4.如权利要求1所述的电镀污泥水热处理方法，其特征是排出的重金属污泥水热渣与电镀污泥流体通过一换热器进行换热，以预热电镀污泥流体；换热后的重金属污泥水热渣经冷凝后压滤得到固相水热渣和液相水热水。