专利名称：处理含重金属污泥的系统及方法
技术领域：
本发明涉及污泥处理领域，尤其是涉及一种处理含重金属污泥的系统及方法。
背景技术：
我国城市污水处理厂一般都采用机械脱水机对剩余污泥进行脱水处理，脱水处理 后的污泥含水率较高，一般为75 85%，污泥中有机物含量高，含有寄生虫卯、病原微生 物、重金属等，特别是重金属的存在使其很难达到卫生填埋标准。同时，重金属通常具有急 性或慢性毒性，会以各种方式毒害人体，如致癌或非直接地引发某些疾病。常规重金属稳定 化技术种类很多，但在用于重金属废物的处理时都有局限性，特别是这些技术都受PH值变 化的影响。当PH值较低时，重金属离子会再溶出，没有达到重金属废物长期稳定化的目的， 在废物的最终处置中，将会对环境造成二次污染。目前，已实际应用的污泥重金属稳定化/固化的方法有水泥石灰固化法、水泥窑 协同焚烧法、化学试剂提取法、微生物淋滤、植物修复等；其中，水泥石灰固化法工艺简单、 处理效果一般，但污泥体积增容较大，不利于后续污泥处置；微生物淋滤、植物修复等方法 存在二次污染等潜在危害；水泥窑协同焚烧法受现有焚烧设备的限制较大；化学试剂提取 法虽然可以回收资源，但运行费用较高，易造成二次污染等。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明实施例提供一种处理含重金属污泥的系统及 方法，可解决现有对含重金属的污泥处理成本高，处理后无法满足填埋的要求，会对环境造 成二次污染的问题。本发明的目的是通过下述技术方案实现的本发明实施例提供一种对含重金属污泥处理的系统，包括污泥输送器、混合反应器、干燥器、出泥输送器、药剂储罐、药剂计量泵和废气处理 装置；所述污泥输送器依次与混合反应器、干燥器和出泥输送器连接；用于存储重金属络合剂存储的药剂储罐经药剂计量泵与混合反应器的加药口连 接，能通过所述加药口向混合反应器内均勻喷洒所述重金属络合剂；所述废气处理装置与所述干燥器的排气口连接。本发明实施例还提供一种处理含重金属污泥的方法，包括将含重金属污泥输送至混合反应器中，与添加到混合反应器中的重金属络合剂均 勻混合后，使污泥中的重金属离子与重金属络合剂充分进行络合反应，将污泥中的重金属 离子固化于形成的有机络合物中；将络合反应后的污泥输送到干燥器中进行干化处理，通过干化处理降低污泥的水 分及改变污泥的性状，使干化处理后输出的污泥满足填埋的要求。通过上述技术方案可以看出，通过将污泥输送器、混合反应器、干燥器、药剂计量泵、出泥输送器、药剂储罐和废气处理装置有机结合形成可以处理含重金属污泥的系统，使 得含重金属污泥在该系统的混合反应器中与重金属络合剂充分混合进行络合反应，将污泥 中的重金属离子固化于络合反应形成的高分子有机络合物中，并利用干燥器对络合反应后 的污泥进行处理，降低污泥含水量及改变污泥性状，使污泥中重金属含量达到填埋要求，并 且其含水量及性状均满足了填埋的要求，实现了城市污水处理厂污泥的无害化、稳定化、减 量化处理；该系统结构简单、设备少、操作灵活，处理成本低，可广泛适用于城市污水处理厂 脱水污泥去除各种含有的重金属。
图1为本发明实施例一提供的处理含重金属污泥的系统的结构示意图；图2为本发明实施例二提供的处理含重金属污泥的方法的流程图；图3为本发明实施例二的重金属络合剂投加量与污泥中重金属含量的关系曲线 图；图1中各标号为1、污泥输送器；2、混合反应器；3、干燥器；4、出泥输送器；5、药 剂计量泵；6、高压雾化装置；7、废气处理装置；8、药剂储罐；21、进泥口 ；22、出泥口 ；23、加 药口、31、排气口。
具体实施例方式本发明实施例提供一种处理含重金属污泥的系统及方法，该系统由污泥输送器、 混合反应器、干燥器、出泥输送器、药剂储罐、药剂计量泵、高压雾化喷嘴和废气处理装置构 成；该系统利用混合反应器实现了重金属络合剂与进入混合反应器中的含重金属的污泥中 的重金属充分均勻混合后进行络合反应，并对络合反应后的污泥利用干燥器实现污泥含水 率的降低、性状的改变，从而使处理后污泥在重金属含量、含水量及性状上均满足填埋的要 求；该系统结构简单、设备少、操作灵活，处理后的污泥可满足填埋的要求，实现了污泥的无 害化、稳定化、减量化处理；可广泛适用于城市污水处理厂污泥去除各种重金属。为便于理解，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。实施例一本实施例提供一种处理含重金属污泥的系统，可对含重金属的城市生活污水处理 厂处理的脱水污泥进行处理，使处理后的污泥满足填埋要求，如图1所示，该系统包括污泥输送器1、混合反应器2、干燥器3、出泥输送器4、药剂储罐8、药剂计量泵5、 高压雾化装置6和废气处理装置7 ；其中，污泥输送器1依次与混合反应器2、干燥器3和出泥输送器4连接；药剂储罐8经药剂计量泵5与混合反应器2的加药口 23连接，药剂储罐8采用 耐腐蚀的塑料罐或不锈钢罐，用于储存重金属络合剂，药剂储罐8内设有搅拌装置(搅拌 装置图中未示出)，通过搅拌装置可防止药剂储罐8内的重金属络合物药液沉淀或结晶；药 剂计量泵5经高压雾化装置6与混合反应器2的加药口 23连接，具体可使高压雾化装置 6的喷液口与混合反应器2的加药口 23连接，而药剂计量泵5通过管路与高压雾化装置6 的进液口连接，药剂计量泵5可采用液压隔膜计量泵；高压雾化装置可采用耐腐蚀、耐压力 的不锈钢材质制成的高压雾化喷嘴，其药剂喷出量一般为50 100L/h，工作压力为0. 1 0. 2MPa，通过高压雾化装置6，药剂计量泵5可将药剂储罐8内的重金属络合剂以高压雾化 的方式均勻喷入到混合反应器2中，从而在较短的时间内，有效保证了重金属络合剂与混 合反应器2中所处理的大量污泥的均勻混合效果，保证了络合反应的效果；废气处理装置7与干燥器3的排气口连接，用于排出干燥器3对污泥干化处理过 程中排出的废气，处理后使废气达标排放，干燥器3可采用回转窑式干燥器；废气处理装置 可采用淋滤塔。上述系统中的污泥输送器可采用无轴螺旋输送器，该无轴螺旋输送器上设有重量 传感器，通过重量传感器可对污泥输送器输送到混合反应器中的污泥的进泥重量进行监 测，并将重量传感器的输出端与药剂计量泵的控制端电连接，从而由重量传感器测得的进 泥重量的数值来决定药剂计量泵5向混合反应器投加的重金属络合物的重量，通过这种根 据污泥输送器1输入到混合反应器2中的污泥重量，控制药剂计量泵5向混合反应器2加 入的重金属络合剂的重量的方式，保证络合反应效果，也保证了重金属络合剂与所处理污 泥在混合反应器中保持合适的比例，使得利用该系统可以对含重金属污泥以自动方式连接 不断的处理，提高了处理效率。上述系统中的混合反应器采用耐腐蚀和耐压力材料制成的连续式混合反应器，连 续式混合反应器可采用犁铧式连续混合器或双桨式连续混合器中的任一种；在混合反应器 的一侧设有进泥口，另一侧设有出泥口，加药口设置在混合反应器前端，便于重金属络合剂 的加入。上述系统处理含重金属污泥时，主要是使输送到混合反应器内的含重金属污泥， 与加入到混合反应器中的重金属络合剂混合后进行络合反应，将重金属离子转化为稳定、 无害的状态，降低重金属的毒性，形成稳定的络合物，最终将重金属离子固化于形成的高分 子有机络合物中，实现了重金属的钝化功能；已钝化后的污泥在干燥器中进行干化处理后， 降低含水率及改变性状，从而使输出的污泥在重金属含量、含水量及性状方面均满足污泥 填埋的要求。下面结合对含重属污泥的处理过程，对上述系统作进一步说明某城市污水处理规模为5万吨/日的污水处理厂，由于上游制革企业的工业废水 的排入，使得其含水率为80%的脱水污泥中含有较高毒性重金属总Cr离子，具体数值为 6. lg/kg干泥，远大于《城镇污水处理厂污泥处置一混合填埋泥质》(CJT 249-2007)标准 中小于lg/kg干泥的要求。现利用该系统对该水厂脱水污泥进行处理，使其达到填埋的要 求。采用图1所示的本发明实施例的系统，其中，重金属络合剂贮存于塑料的药液储 罐8，药液储罐8的容积为Im3 ；药剂计量泵5采用液压隔膜计量泵；高压雾化装置6采用 不锈钢的化工用空心锥形精细雾化喷嘴，该高压雾化装置6具有耐腐蚀、不易堵塞、清洗方 便、使用寿命长等优点；该高压雾化装置6的药液喷出量约为50 100L/h，工作压力0. 1 0. 2MPa ；药剂计量泵5和高压雾化装置6可以将重金属络合剂均勻喷洒入混合反应器中进 行反应；药剂储罐8内设搅拌装置，防止重金属络合剂沉淀或结晶；药剂储罐中所采用的重金属络合剂是由多胺与二硫化碳反应生成的高分子有机 物，呈液态；可以与含水率80%的城市污水处理厂脱水污泥中有毒有害的重金属总Cr离子 发生络合反应，进而形成稳定的络合物，最终将重金属离子总Cr固化于高分子有机络合物中；其投加量是12. 5L/t湿污泥(含水率80% )；处理时，采用污泥输送器1将污泥输送入混合反应器2中，污泥输送器1采用带 称重装置的无轴螺旋输送器，可以将脱水污泥持续不断的送入混合反应器2中，输送污泥 的重量可以通过称重装置实时输出，由于称重装置的输出端与药剂计量泵5的控制端相关 联，可根据污泥输送器1输送污泥的重量控制药剂计量泵5加入重金属络合剂的重量，使得 污泥输送器1的称重数值决定药剂计量泵5的工作状态；混合反应器2的主要功能是提供 重金属络合剂与污泥中重金属混合与反应的场所，可采用转速可以调节的犁铧式连续混合 器，污泥与重金属络合剂在混合反应器中的混合反应时间为5min ；反应后的污泥进入干燥器3中，干燥器3的主要功能是对污泥进行干化处理，使污 泥含水率从75 85%降至60%以下，以满足出泥可进行填埋的标准；干燥器3可采用回转 窑式干燥器，向干燥器处理的污泥中投加生石灰作为稳定剂，进行放热反应进而减低污泥 的含水率，石灰的用量为所处理污泥重量的15 25% ；污泥在干燥器3中的停留时间不小 于30min，干燥器的出泥呈粒状，粒径20mm以下的占80%，含水率小于60% ；干燥器3在干 化处理过程中会释放出废气，需要通过废气处理装置7进行处理后才能达标排放，废气处 理装置7可采用淋滤塔形式；经过上述系统处理后污泥的性状如下含水率54% ；出泥颗粒化、粒径平均12mm ； 出泥总Cr离子(检测方法-《城市污水处理厂污泥检测方法》(CJ/T211-2005))含量为 0. 76g/kg干污泥；从中可以看出，通过该系统处理，可将污泥中总铬含量从6. lg/kg干污泥 降至0. 76g/kg干污泥，固化效率约为87.5%，确保出泥能够满足污泥混合填埋的标准，大 大减轻了重金属总铬对环境的危害。实施例二本实施例提供一种处理含重金属污泥的方法，可对含重金属的城市生活污水处理 厂处理的脱水污泥进行处理，使处理后的污泥满足填埋要求，可采用上述实施例一给出的 系统实现该方法，具体流程如图2所示，包括用污泥输送器将含重金属污泥输送到混合反应器中，通过药剂计量泵经高压雾化 装置将重金属络合剂以高压喷雾方式均勻喷洒到混合反应器中所处理的污泥中，使两者均 勻充分混合，污泥中的重金属离子与重金属络合剂进行络合反应，将污泥中的重金属离子 固化于络合反应形成的有机络合物中；添加到混合反应器中的重金属络合剂可采用液态的 高分子有机物，可与含水率75 85%的污泥中有毒有害的重金属离子发生络合反应，其支 链单体可以与重金属离子形成稳定的配位单元(即便进行浓酸碱消解也不能使已配合稳 定的重金属离子解离出来)，进而形成稳定的络合物，最终将重金属离子固化于高分子有机 络合物中，络合反应的时间一般不小于5分钟；实际中，所用的重金属络合剂可根据污泥中所含重金属的不同进行选择，只要该 重金属络合剂能与污泥中所含重金属发生络合反应形成固化所含重金属离子的有机络合 物即可，如乙二胺为单体合成的重金属络合剂可以对污泥中含有的铜离子和镍离子(电镀 废水中)有较好的络合效果；如混合多胺为单体合成重金属络合剂可以对污泥中的铬(制 革废水)有较好的络合效果；重金属络合剂可通过调整构成该重金属络合剂单体的配比及 反应条件获得；重金属络合剂的用量可参照输送到混合反应器中的含重金属污泥总重量来选择，一般重金属络合剂的投加量按5 100L/t向含重金属的湿污泥中加入(其中，重金属络合 剂投加量的单位L/t表示每吨湿污泥加入5 100升的重金属络合剂)，以本实施例为例， 所处理污泥中的重金属铬随重金属络合剂投加量变化曲线如图3所示。将络合反应后的污泥输送入到干燥器中进行干化处理，通过干化处理降低污泥的 水分并改变污泥的性状，使污泥含水率从75 85%降至60%以下，出泥颗粒化、粒径平均 为12 20mm，干燥器干化处理后的输出的污泥满足填埋的要求。上述方法中，将络合反应后的污泥输送入到干燥器中进行干化处理具体可采用向干燥器中加入石灰作为稳定剂，石灰的加入量为输送到干燥器内污泥总重量的 15 25% ；污泥在干燥器中的干化时间不小于30分钟；或者，采用热蒸汽直接干化。也可以采用两者混合的干化处理工艺，综上所述，本发明实施例中通过将与所处理的污泥中的重金属能发生络合反应的 重金属络合剂通过高压雾化喷入混合反应器内的含重金属污泥中，充分混合后进行络合反 应，将污泥中的重金属转化为稳定、无害的状态后，再将污泥通过干燥器中进行干化处理， 使出泥满足卫生填埋的要求，实现了对含重金属的城市污水处理厂污泥的无害化、稳定化、 减量化处理，特别适用于以市政污水为主、同时又有部分含重金属的工业废水进入的市政 生活污水处理厂的脱水污泥处理，使处理后的污泥满足污泥卫生安全填埋的要求。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。
权利要求
一种处理含重金属污泥的系统，其特征在于，包括污泥输送器(1)、混合反应器(2)、干燥器(3)、出泥输送器(4)、药剂储罐(8)、药剂计量泵(5)和废气处理装置(7)；所述污泥输送器(1)依次与混合反应器(2)、干燥器(3)和出泥输送器(4)连接；用于存储重金属络合剂存储的药剂储罐(8)经药剂计量泵(5)与混合反应器(2)的加药口连接，能通过所述加药口向混合反应器(2)内均匀喷洒所述重金属络合剂；所述废气处理装置(7)与所述干燥器(3)的排气口连接。
2.如权利要求1所述的对含重金属脱水污泥的处理系统，其特征在于，所述污泥输送 器采用无轴螺旋输送器，该无轴螺旋输送器上设有监测进入污泥重量的重量传感器，重量 传感器的输出端与所述药剂计量泵(5)的控制端连接。
3.如权利要求1所述的对含重金属脱水污泥的处理系统，其特征在于，所述混合反应 器采用耐腐蚀和抗摩擦材料制成的连续式混合反应器，所述连续式混合反应器采用犁铧式 连续混合器或双桨式连续混合器中的任一种。
4.如权利要求1或3所述的对含重金属脱水污泥的处理系统，其特征在于，所述混合反 应器的一侧设有进泥口，另一侧设有出泥口，加药口设置在混合反应器前端。
5.如权利要求1所述的对含重金属脱水污泥的处理系统，其特征在于，所述药剂计量 泵采用液压隔膜计量泵；所述药剂储罐采用耐腐蚀的塑料罐或不锈钢罐，药剂储罐内设有搅拌装置。
6.如权利要求1所述的对含重金属脱水污泥的处理系统，其特征在于，所述系统还包 括高压雾化装置(6)，该高压雾化装置(6)的喷液口与混合反应器的加药口连接，药剂计 量泵(5)与该高压雾化装置(6)的进液口连接；该高压雾化装置(6)的工作压力为0. 1 0. 2MPa,喷液量为 50 100L/h。
7.如权利要求1所述的对含重金属脱水污泥的处理系统，其特征在于，所述干燥器采 用回转窑式干燥器；所述废气处理装置采用淋滤塔。
8.—种处理含重金属污泥的方法，其特征在于包括将含重金属污泥输送至混合反应器中，与添加到混合反应器中的重金属络合剂均勻混 合后，使污泥中的重金属离子与重金属络合剂充分进行络合反应，将污泥中的重金属离子 固化于形成的有机络合物中；将络合反应后的污泥输送到干燥器中进行干化处理，通过干化处理降低污泥的水分及 改变污泥的性状，使干化处理后输出的污泥满足填埋的要求。
9.如权利要求8所述的处理含重金属污泥的方法，其特征在于，所述方法中，添加到混 合反应器中的重金属络合剂的用量为按向混合反应器中的每吨含重金属的湿污泥中加入 5 100L ；络合反应的时间不小于5分钟。
10.如权利要求8所述的处理含重金属污泥的方法，其特征在于，所述将络合反应后的 污泥输送到干燥器中进行干化处理包括向干燥器中加入石灰作为稳定剂，石灰的加入量为输送到干燥器内污泥总重量的 15 25% ；污泥在干燥器中的干化时间不小于30分钟；或者，采用热蒸汽直接干化。全文摘要
本发明公开一种处理含重金属污泥的系统及方法，该系统由污泥输送器、混合反应器、干燥器、药剂计量泵、出泥输送器、废气处理装置和药剂储罐构成；药剂计量泵将特定的重金属络合剂均匀喷洒入混合反应器中，并与污泥输送器带入的污泥充分混合；污泥中的重金属与络合剂充分反应并转化为稳定、无害的状态，络合反应后污泥进入干燥器中进行干化处理，出泥可满足卫生填埋的要求；该办法通过向污泥中投加络合剂，稳定钝化了污泥中的重金属，降低了重金属毒性。污泥通过该系统处理后可以满足填埋的要求，实现了污泥的无害化、稳定化、减量化处理；该工艺简单、设备少、操作灵活，可广泛适用于脱水污泥去除各种重金属。
文档编号C02F11/00GK101913741SQ20101025740
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者左东升, 张晓慧, 李彩斌, 邵凯, 阜崴 申请人:北京中持绿色能源环境技术有限公司;中持(北京)环保发展有限公司