一种含重金属污泥的处理方法与流程

本发明涉及危险废弃物处置领域，具体涉及一种含重金属污泥的处理方法。

背景技术：

含重金属污泥，如来电镀污泥、印染污泥和酸碱中和污泥等，属于危险废弃物，现有危险废弃物处置技术为安全填埋技术，是一种将危险废物填埋于抗压及双层不透水材质所构筑并设有阻止污染物外泄及地下水监测装置场所的处理方法。此种方法对场地要求高，占地面积较大，填埋操作复杂，产生的渗滤液危害大，难以处理。

随着焚烧设备和技术的不断完善，产生的烟气能够得到较好的处理，焚烧技术也被用来做为重金属污泥的处置技术之一，但是焚烧过后的残渣仍为危废，故焚烧只能作为减量化的技术，焚烧残渣仍要进行填埋处理。同时，在焚烧过程中，容易产生二噁英，存在二次污染问题。

2006年我国推进水泥窑混合重金属污泥制水泥技术，但是由于重金属污泥腐蚀性能强，对水泥窑设备损害较大，且制备过程若重金属污泥占比较大，水泥产品的性能极差。所以此方法对污泥的处理量有限，对处置设备要求较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种含重金属污泥的处理方法，该处理方法操作简单，成本较低，能够避免对环境造成二次污染。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明实施例的含重金属污泥的处理方法，包括以下步骤：

s10.对含重金属污泥进行脱水，使含重金属污泥的含水率不高于30%；

s20.在厌氧还原氛围中，逐渐对含重金属污泥进行升温，当温度达到450-700℃时，记为t=450-700℃，停止升温，并在该温度下停留一段时间，记为t。

具体地，所述步骤s20为热解过程。在步骤s20过程中，含重金属污泥中部分低沸点有机物挥发，大部分有机物以还原态的固体炭或有机物形式存留下来，形成生物炭。

在本发明一些实施例中，所述步骤s10包括以下步骤：

s11.对含重金属污泥进行第一次脱水，使含重金属污泥成为固态污泥；

s12.对含重金属污泥进行破碎；

s13.将破碎后的含重金属污泥进行第二次脱水，以使含重金属污泥的含水率不高于30%。

具体地，在未进行脱水之前，含重金属污泥的含水率一般在60%左右，进行第一次脱水能够将含重金属污泥成为固态污泥，以便进行破碎、深度脱水、热解等后续步骤。

在本发明一些实施例中，所述步骤s20中，t=550℃。

在本发明一些实施例中，所述步骤s20中，t=1.5-5.5h。

在本发明一些实施例中，所述步骤s10在热解炉中进行。

在本发明一些实施例中，所述步骤s10在惰性气体或氮气的环境下进行。

在本发明另一些实施例中，所述步骤11中，第一次脱水后，所述含重金属污泥的含水率为40%。

在本发明再一些实施例中，所述步骤12中，破碎后的含重金属污泥颗粒最大粒径大小不超过5mm。

根据本发明的一些实施例，所述步骤13在干化炉中进行。

根据本发明的另一些实施例，所述步骤13中，第二次脱水后的含重金属污泥的含水率为20%。

本发明上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的含重金属污泥的处理方法，通过对含重金属污泥进行脱水和热解处理，将含重金属污泥中部分低沸点有机物挥发，大部分有机物以还原态的固体炭或有机物形式存留下来，形成稳定的生物炭，该稳定的生物碳在酸碱浸泡、高温低温等恶劣条件下均呈稳定状态，其中的重金属无法浸出至环境中，从而对环境无害，避免了二次污染。且本发明实施例的含重金属污泥的处理方法，对其中所使用的设备也无特殊要求，操作简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例1中含重金属污泥的处理方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，若无特殊说明，所述百分含量，如含水率，均指重量百分含量。

根据本发明实施例的含重金属污泥的处理方法，包括以下步骤：

s10.对含重金属污泥进行脱水，使含重金属污泥的含水率不高于30%；

s20.在厌氧还原氛围中，逐渐对含重金属污泥进行升温，当温度达到450-700℃时，记为t=450-700℃，停止升温，并在该温度下停留一段时间，记为t。

具体地，所述步骤s20为热解过程。含重金属污泥的重金属元素在步骤s20过程中发生形态的转变，由可交换态变成残渣态，与生物炭通过特定的方式结合在一起，达到更为稳定的状态。而得到的生物炭在酸碱浸泡、高温低温等恶劣条件下均呈稳定状态，其中的重金属无法浸出至环境中，从而对环境无害。

在本发明一些实施例中，所述步骤s10可以包括以下步骤：

s11.对含重金属污泥进行第一次脱水，使含重金属污泥成为固态污泥；

s12.对含重金属污泥进行破碎；

s13.将破碎后的含重金属污泥进行第二次脱水，以使含重金属污泥的含水率不高于30%。

具体地，在未进行脱水之前，含重金属污泥的含水率一般在60%左右，进行第一次脱水能够将含重金属污泥成为固态污泥，如成为块状污泥。

在本发明一些实施例中，所述步骤s20中，t=550℃。

在本发明一些实施例中，所述步骤s20中，t=1.5-5.5h。

在本发明一些实施例中，所述步骤s10在热解炉中进行。

在本发明一些实施例中，所述步骤s10在惰性气体或氮气的环境下进行。

具体地，惰性气体可以为氦气、氖气等门捷列夫元素周期表中0族元素形成的气体。

具体地，例如，当步骤s10在热解炉中进行时，向热解炉内通入惰性气体氮气作为缓冲气，从而保证炉内的厌氧还原氛围，其中，氮气以一定流速进入热解炉，从而保证热解炉内空气被排出，并处于氮气充满的还原氛围。

在本发明另一些实施例中，所述步骤11中，第一次脱水后，所述含重金属污泥的含水率为40%。

在本发明再一些实施例中，所述步骤12中，破碎后的含重金属污泥颗粒最大粒径大小不超过5mm。具体地，这种粒径大小的含重金属污泥能够增加其受热面积，使热解反应更充分。

根据本发明的一些实施例，所述步骤13在干化炉中进行。含重金属污泥在干化炉的高温情况下蒸出其水分，进一步脱水。

根据本发明的另一些实施例，所述步骤13中，第二次脱水后的含重金属污泥的含水率为20%。

实施例1

如图1所示，原料为电镀污泥，经以下方法步骤进行处理：

深度脱水：即第一次脱水，将电镀污泥形成为固体，此时电镀污泥中含水率约为40%。

破碎处理：将处理成固体的电镀污泥进行破碎，破碎后的颗粒最大粒径不超过5mm。

污泥干化：即第二次脱水，使电镀污泥中含水率降至20%。

污泥热解：将上述第二次脱水后的电镀污泥放入热解炉中，通过氮气瓶往热解炉内连续通入氮气，氮气流速为30ml/s，保证炉内的空气被排出，并处于氮气充满的还原氛围。

生物碳冷却：电镀污泥经上述处理后形成为生物碳，然后将得到的生物碳进行冷却。最后进行产品收集与处理。

实施例2

将含有重金属的印染污泥经由干化、破碎等预处理后，放置至管式加热炉的炉管内。通过氮气瓶往管式炉内连续通入氮气，氮气流速为30ml/s，保证炉内的空气被排出，并处于氮气充满的还原氛围。此时，管式加热炉通过电加热的方式对炉管进行加热，在15℃/min的升温速率下持续升温，升温约35min，当温度达到650℃时，停止升温。并在650℃条件下停留4h，反应结束后，待炉管冷却后取出生物炭产品。

实施例3

将含有重金属的酸碱中和污泥生物炭经由干化、破碎等预处理后，放置至热解炉内。通过氮气瓶往热解炉内连续通入氮气，氮气流速为30ml/s，保证炉内的空气被排出，并处于氮气充满的还原氛围。此时，热解炉通过电加热的方式对污泥进行加热，在15℃/min的升温速率下持续升温，升温约35min，当温度达到550℃时，停止升温。并在550℃条件下停留2h，反应结束、冷却后取出生物炭产品。

结果测试：

实施例1至实施例3中：电镀污泥、印染污泥、酸碱中和污泥三种含重金属的污泥所制备出生物炭产品中的主要重金属元素含量。见表1。

表1：三种污泥制成的生物碳产品中主要的重金属含量

表2示出了以上三种污泥所制备生物炭浸出液中的重金属元素含量，其中，浸出试验参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（hj557-2010）进行。

表2：三种污泥所制备生物炭浸出液中的重金属元素含量

由表1可知，三种污泥中重金属含量较高，其中电镀污泥中重金属含量最高，铜、铬、镍、锌等元素含量较高。而经由本工艺的厌氧热解后，产生的生物炭产品，可见表2，对其进行浸出实验，发现浸出液中重金属含量极低，均为维护未检出或低于0.1mg/l，远远低于危《险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（gb5085.1-2007）中的国家标准。因此，污泥中的重金属已安全固化在生物炭中，不会浸出至环境中造成影响，呈稳定状态。

因此，本发明实施例的含重金属污泥的处理方法可实现包括电镀污泥、印染污泥和酸碱中和污泥在内的含重金属污泥中重金属元素的固化，实现危险废物的减量化、无害化和资源化。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。