[发明专利]电场淋滤重金属装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于污泥酸淋洗与重金属分离装置，特别涉及一种电场淋滤装置及方法。

背景技术

污泥为污水处理厂的副产物，市政污泥含有丰富的氮、磷、有机质等营养物质，污泥的土地利用越来越受到重视，然而重金属是限制其后续利用的主要原因之一。污泥中的重金属主要包括Pb、Cd、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、As等，具有隐蔽性、长期性、不可逆转性等特点，易于通过食物链富集，如处理不当会对人体和动植物造成巨大伤害。

目前重金属的治理方法主要分为稳定化和去除两大类。稳定化技术是通过改变重金属的存在形态降低其活性和可利用性，然而此法中重金属仍然存在于污泥之中，随着时间的推移和环境的变化，重金属活性可能将发生改变，仍然有可能造成二次污染。去除法主要有化学法、微生物法、植物修复法、电动修复法等。化学方法主要是向污泥中投加化学药剂如无机酸或有机酸等，降低污泥的pH值或提高氧化还原电位，将污泥中的重金属由不溶态向可溶态或络合态转化，经淋洗后分离。微生物法是通过生物氧化作用将难溶的重金属从固相转移到液相，从而去除。植物修复法是利用植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用来净化转移重金属，具有绿色环保等优点，成为近年来研究的热点，但植物生长周期长，修复缓慢，通常一种植物只能吸收一到两种重金属，且植物对土壤有一定的要求。电动修复技术于20世纪80年代开始利用在土壤修复中，去除重金属的效果好，能同时去除多种金属。主要原理是将电极插入污染物并通以电流，污染物发生化学反应，并通过电迁移、电渗透、电泳等作用向阴极迁移，从而达到去除污染物的目的。这种方法适用于土壤原位修复，用于污泥的重金属去除研究较少。

发明内容

本发明的目的是充分利用电渗透脱水中阳极的酸性和氧化特性，与阳极注酸相结合提高重金属的淋洗效果，并利用电渗透的快速、高效脱水能力，最大限度将溶解重金属分离，进而提高重金属的去除效果。该装置及方法可实现重金属酸淋洗和脱除同时进行，具有脱除速度快、效率高等特点，可用于重金属污染污泥的无害化处理处置。

电渗透脱水(简称电脱水)是污泥深度脱水方法的一种，利用电渗析原理，在电场作用下可以将污泥含水率降低至60％以下，具有脱水率高、深度快、操作简单等优点，同时兼有重金属分离和污泥稳定化等作用。在电脱水过程中，因电场阳极附近在电化学作用下具有较强酸性和强氧化特性，对污泥中的重金属具有淋洗作用。通过阳极不断注入酸液，不仅可以强化这种淋洗作用，在电渗透作用下，酸液还可以不断从阳极向阴极移动，扩大淋洗范围和效果，使得更多的重金属融入溶液中，并在电场作用下最大限度实现了污泥中水分的脱出，进而提高了融溶重金属的脱除效果。

电脱水技术是现有的物料脱水技术，在常规电脱水过程中，因阳极产酸和强氧化条件，可以对污泥中的重金属等物质具有溶解作用，溶解后的重金属随水溶液被电场脱出，具有一定的重金属分离效果，但因电流衰减较快使得产酸较少，溶解与分离的效果十分有限，重金属脱除率仅能达到10％左右。本发明是在此基础上进行创新，不仅强化了对污泥的酸淋洗过程，更充分利用电脱水的高效脱水特性实现重金属等污染物的快速、高效分离。具体如下：(1)外加酸性溶液强化污泥的酸淋洗效果，促进更多重金属等物质溶解到污泥内部的水分中；(2)变成溶解状态的重金属等物质在电场作用下快速、高效的实现与污泥颗粒的分离，充分利用电脱水高效深度脱水优势实现重金属的高效去除；(3)阳极形式与常规电脱水显著不同，常规电脱水的阳极仅作为电场电极使用，功能较为简单，本发明的阳极不仅作为电场电极，还具有注入酸性溶液的功能，注入的酸性溶液不仅具有强化淋洗污泥作用，尚对缓解因阳极电阻急剧增大而引起的电流快速衰减具有重要作用；(4)常规电脱水主要用于物料的深度脱水，而本发明主要目的是对污泥中的重金属等污染物进行分离。

本发明的技术方案如下：

一种电场淋滤重金属装置，包括上下两组电极，分别作为淋滤电场的阳极板和阴极板，两板之间组成淋洗与脱水用电场腔体；阳极为中空平板电极，阴极为金属网状电极，两者间绝缘布置，且分别与直流电源的正负极相连接。

所述阳极板中在物料接触侧设置有注液孔，可向电场中的污泥注入酸液；阳极板另一侧设置有淋洗液进口。

所述阳极与阴极的电场间距为5mm～50mm。