[发明专利]纳米零价铁去除污泥中有害物质的方法

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及污泥中有害物质的去除净化技术，具体为一种纳米零价铁去除污泥中硫化物、重金属等有害污染物质的方法。

背景技术

为了有效控制严峻的水污染形势，我国逐步增加了不同类型、不同规模的城镇污水处理厂。随着城市污水排放量的不断增长，作为污水处理过程中的副产物——污泥的产生量也不断的增加。根据相关统计资料，截至2010年年底，我国建成并投入运行的城镇污水处理厂2832座，日处理能力达10262万m³，全国脱水污泥产生量已接近2200万t。污泥中除了含有微生物及无机物外，还含有难降解的有机物、重金属和盐类，以及少量的病原微生物和寄生虫卵等。因此，如果对污泥不进行妥善处理，直接排放将会对环境带来严重的二次污染。目前，我国城镇污水处理厂的污泥大部分都未经稳定化、无害化处理便直接送往垃圾填埋场进行简单的填埋，有些甚至随意抛弃、倾倒，严重破坏了生态环境。近几年，污泥带来的污染问题也频频出现，污泥的有效处理处置已迫在眉睫。

目前，污泥的处置方法多种多样，除了卫生填埋和海洋投弃这两种处置方法外，常见的传统处置方法主要有生物消化处理、碱处理、堆肥和热干燥等方法。这些方法普遍运行成本高，处理时间长，而且很大程度上无法除去污泥的臭味，对重金属的封存也不起作用。

如何合理地处理处置污泥已成为污水处理厂和相关部门亟待解决的问题，而如何设计一种更经济、有效的污泥中有害物质的去除方法是目前迫于解决的问题。以新材料为龙头的新技术的迅速发展为污泥中有害物质的有效去除提供了新的手段和方法。零价铁独特的还原能力及表面化学特性使其能高效去除污泥中的有机化合物和金属离子。早在1998年，Zhang 等用纳米材料去除水体中的有机氯污染物，研究表明，纳米材料对水中的含氯有机化合物具有良好的降解效果；在1999年，Moller等用微米级零价铁去除酸性岩排水中的重金属离子，发现对水中砷酸盐、镉离子、铜离子等均有良好去除效果，这些是采用零价铁去除水体中有机物和重金属的早期研究报道。由于纳米零价铁粒径小，比表面积大，反应速率高于微米铁，其反应所需的时间更短。美国宾州州立大学Mallouk 等在2000年以聚合树脂为载体负载直径10-30 nm 的nZVI材料，研究了该材料对水中Cr(VI)和Pb(II)的去除作用，发现Cr(VI)还原成Cr(III)，Pb(II)还原成Pb(0)。尽管该材料中铁含量仅为22.6%，但是反应速率是普通铁材料的30 倍，两个月以后去除能力仍然是普通铁粉的21倍。

目前采用纳米零价铁降解或去除污泥中的污染物还是一种新的方法，因其成本低、操作简单、处理效果好，因此具有广大的应用前景。

发明内容

本发明的目的就是针对当前污泥处理处置方法与技术存在的不足，提供一种纳米零价铁处理处置污泥中有害物质的方法，降低污泥中的有害物质并对污泥进行稳定化处理，减少其对环境带来二次污染的风险。

本发明以纳米零价铁作为核心处理单元，将污泥中的微生物、盐类、重金属和持久性有机污染物等溶到水体中，增加这些有害物质的流动性，使污泥中的有害物质在水体中重新分配，改变它们的存在形式，并测定混合液的pH值和Eh值。

本发明提出的一种纳米零价铁去除污泥中有害物质的方法，具体步骤如下：

(1)将污泥池中的污泥加水通过未通电的电磁耙磁柱在滑轨上做往复运动进行搅拌，充分混合5-20 h，使固定在污泥上的部分污染物质溶出，其中：温度控制在22-30 oC；

(2)向步骤(1)所得水污泥混合液中加入纳米零价铁，通过未通电的电磁耙磁柱在滑轨上做往复运动使纳米零价铁与水污泥混合液充分接触反应1-10 h，纳米零价铁通过还原、吸附等作用分别与污泥和水中的污染物发生作用，还原污泥中的有机化合物，还原并吸附污泥中含有的各种金属离子，去除的金属离子在纳米零价铁颗粒表面聚集；其中：每100-200 kg干污泥中加入纳米零价铁 25-50 kg；所述的纳米零价铁的平均粒径为1-100 nm，比表面积达15000 m²/kg，具有吸附和还原的双重功能；

(3)污泥池内的分离区两侧设有电磁耙磁柱的移动滑轨，反应完成后接通电源不仅可带动电磁耙磁柱，将步骤（2）中的纳米零价铁与污泥溶液进行分离，还可以增大电磁耙的磁力作用，使步骤（2）中的纳米零价铁与污泥溶液的分离作用效果更明显。

(4)将步骤（3）分离出的水、污泥混合液离心分离，实现污泥的净化。