专利名称：废电池的无害化生物预处理方法
技术领域：
本发明涉及一种废电池的无害化生物预处理方法，是一项利用硫杆菌对废电池进行无害化处理的技术，属于环境工程技术领域。
背景技术：
目前，废电池的回收有热预处理和酸预处理等主导的回收方法，这些方法的缺点是运行成本高，环境条件不友善，处理过程中易于产生二次污染物。生物法无害化处理废电池的研究，虽偶有报道，但仍未能摆脱先行酸化处理的做法，而且从已有的少量报道看，所用微生物也仅仅是某种菌株在提供特定培养基下使用效果的研究。(C.Cerruti，G.Curutchet，E.Donati.Bio-dissolution of spentnickel-cadium batteries using Thiobacillus ferrooxidans.Journal ofBiotechnology，1998，62209-219)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废电池的无害化生物预处理方法，利用混合硫杆菌菌株在不加酸预处理的条件下产生的硫酸，将经破碎和筛分处理的废电池内容物中的重金属溶出，从而实现废旧电池的无害化。
本发明在污水或污泥或按硫杆菌培养基配制的营养盐液中，按重量体积比w/v为0.2％～1％的量投加元素硫，并在反应器的好气条件下使硫杆菌获得增殖并产生硫酸，导出的混合液经固液分离处理，引入废电池内容物处理器中，对经破碎和筛分处理的废电池内容物进行重金属的溶出处理。
本发明的技术方案包含下列步骤1、取城市污水处理厂经沉砂池处理的污水或城市污水处理厂未经脱水的污泥或按硫杆菌培养基配制的营养盐液，以0.2％～1％(硫与污水或污泥或营养盐液的重量体积比，w/v)的量加入元素硫，在生物反应器中进行曝气驯化培养，当污水或污泥的pH值低于2.0时，即得到所需的驯化硫杆菌混合培养液。
2、将已按0.2％～1％(w/v)的量加入元素硫的污水或污泥或营养盐液，按连续流方式导入生物反应器进行连续制酸，同时曝气装置进行连续曝气。
3、将反应器中导出的混合液经固液分离(可采用沉淀、过滤或机械脱水等办法)处理后，将分离液引入废电池内容物处理器中，对经破碎和筛分处理的废电池内容物进行重金属的溶出处理，处理时间一般为3～6天。
4、溶出处理后的上清液即可进行常规的理化法(络合、化学沉淀、电解或离子交换树脂法)后处理。
为进一步降低大生产成本，提高处理效果，可对上述第一步所得的驯化硫杆菌混合培养液进行硫杆菌扩增培养处理，方法是将已驯化处理的培养液以1％～5％的量(体积比，v/v)投放到连续流入大容积生物反应器内的污水或液态污泥或按普通硫杆菌培养基配制的营养盐液中，同时按0.2％～1％的量(w/v)投加元素硫，进行好气培养，直至大容积生物反应器中污水或污泥或营养盐液的pH值低于2.0。然后再继续第二步，在大容积生物反应器中连续进已投加0.2％～1％(w/v)元素硫的污水或污泥或营养盐液，进行连续制酸。
从污水或污泥或营养盐液中分离出来的固相部分(用营养盐液制酸过程中几乎不产生可分离的固相物质)经石灰中和后可作农用或其它处置；进行重金属溶出处理后的废电池残渣可作填埋等处置。
本发明的要点是，以污水或污泥或培养盐液中本身含有的营养盐以及添加的元素硫为硫杆菌生长基质，使硫杆菌得到大量增殖，元素硫被硫杆菌转化为硫酸，在此过程中产生的硫酸用于电池内容物的溶出处理，从而实现废电池中重金属的无害化预处理。其中以污水或污泥为硫杆菌生长的营养盐来源时，处理成本更低，而以按硫杆菌培养基配制的营养盐液为营养盐来源时，处理成本高些，但初始酸化时间快。
下面结合本发明的附图作详细说明。
附图1为本发明的工艺流程图。
由图可见，本发明工艺流程采用的装置主要包括生物反应器1、固液分离器2、废电池内容物处理器3等，生物反应器1通过引入管5引入混有0.2％～1％(w/v)元素硫的污水或污泥或营养盐液，通过混合液导出管6连接到固液分离器2，固液分离器2通过分离液导出管7与废电池内容物处理器3相连，并通过下部的固体残余物导出管8导出残渣，废电池内容物处理器3通过上清液导出管9送出上清液进行回收处理，通过下方的废电池残渣导出管10导出残渣，处理器3上安装搅拌装置11，生物反应器混合液回流管12从混合液导出管6接出，连接到生物反应器1，生物反应器1还与曝气装置4连接。
本发明工艺运行步骤为生物反应器1内装有加入0.2％～1％(w/v)元素硫的污水或污泥或营养盐液，并己酸化为pH低于2.0，将同样混有0.2％～1％(w/v)元素硫的污水或污泥，按连续流方式导入反应器1中，并通过曝气装置4进行连续曝气，同时将反应器1中的混合液由混合液导出管6导出，经固液分离器2进行固液分离处理后，污水或污泥固体残余物由导出管8导出，而所得分离液由分离液导出管7引入废电池内容物处理器3中，在搅拌条件下进行电池重金属的浸提与溶出处理。废电池内容物经溶出处理后，残渣由导出管10导出，而上清液由导出管9导出进行常规方法的重金属回收处理。回流管12的设置在于部分回用导出混合液中的硫杆菌，以增进系统运行的稳定性。
本发明的积极效果在于污水或污泥原本是需要投入资金进行处理的环境污染物，但是其中含有土著的硫杆菌，本发明正是利用这一点并结合硫杆菌的生理特点，进行增殖和制酸，以所得的酸对废电池重金属进行溶出处理；以营养盐液进行的制酸处理，其成本虽较污水或污泥为高，但仍不失为一种成本低廉的办法。本发明与其它方法相比，在常温下操作，运行成本低、操作方便、操作环境友善，重金属溶出效果在处理3天后，可达50％～80％以上，处理6天后，可达80％～96％以上。用作材料的污水或污泥或培养盐液经固液分离器处理后的残渣(用营养盐液制酸过程中几乎不产生可分离的固相物质)经石灰中和后可用作农肥处置，其中的重金属含量能完全达到污泥农用质量标准(GB4248-84)。
具体实施例方式下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
权利要求
1.一种废电池的无害化生物预处理方法，其特征在于包含下列的步骤(1)取污水处理厂沉砂池污水或污水处理厂未经脱水的污泥或按硫杆菌培养基配制的营养盐液，以重量体积比w/v为0.2％～1％的量加入元素硫，在生物反应器中进行曝气培养至pH值低于2.0，得到驯化硫杆菌混合培养液；(2)将已按w/v为0.2％～1％的量加入元素硫的污水或污泥或营养盐液，按连续流方式导入反应器进行连续制酸，并通过曝气装置进行连续曝气；(3)将反应器中的混合液导出，经固液分离处理后，将分离液引入废电池内容物处理器中，对经破碎和筛分处理的废电池内容物进行重金属的溶出处理；(4)溶出处理后的上清液用常规理化法进行重金属回收处理。
2.如权利要求1所说的一种废电池的无害化生物预处理方法，其特征在于对所得的驯化硫杆菌混合培养液进行扩增培养处理，将已驯化处理的培养液以体积比v/v为1％～5％的量，投放到连续流入大容积生物反应器内的污水或液态污泥或按普通硫杆菌培养基配制的营养盐液中，同时按w/v为0.2％～1％的量投加元素硫，进行好气培养，直至大容积生物反应器中污水或污泥或营养盐液的pH值低于2.0，再进行连续制酸。
3.一种废电池的无害化生物预处理装置，其特征在于生物反应器(1)接有引入管(5)，其混合液导出管(6)连接到固液分离器(2)，固液分离器(2)下部有固体残余物导出管(8)，固液分离器(2)通过分离液导出管(7)与废电池内容物处理器(3)相连，废电池内容物处理器(3)有上清液导出管(9)及废电池残渣导出管(10)，废电池内容物处理器(3)上安装搅拌装置(11)，生物反应器混合液回流管(12)从混合液导出管(6)接出，连接到生物反应器(1)，生物反应器(1)还与曝气装置(4)连接。
全文摘要
一种废电池无害化生物预处理方法,在污水或污泥或按硫杆菌培养基配制的营养盐液中,按重量体积比w/v为0.2%～1%的量投加元素硫,并在反应器的好氧条件下使硫杆菌获得增殖并产生硫酸,导出的混合液经固液分离处理,引入废电池内容物处理器中,对经破碎和筛分处理的废电池内容物进行重金属的溶出处理。本发明方法在常温下进行,不需进行加酸预处理,可连续运行,操作简便、操作环境友善、成本低廉。经3～6天的处理,可使废电池内容物中的重金属大部分溶出。
文档编号B09B5/00GK1332482SQ01126460
公开日2002年1月23日 申请日期2001年8月14日 优先权日2001年8月14日
发明者朱南文, 贾金平, 王士芬 申请人:上海交通大学