一种脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法

本发明涉及一种脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，属于污泥资源化利用。

背景技术：

1、人们日常生活中消费的所有皮革制品都是由制革工业生产，皮革制造业在世界范围内是一个非常广泛的行业。20世纪90年代以来，中国的制革工业发展迅速，现已成为世界上最大的制革工业国家。目前，据不完全统计，制革过程中每年约产生100万吨(含水量<80％)的制革污泥。并且，由于皮革鞣制过程中需要使用大量碱式硫酸铬(bcs)，而皮革仅能吸收50-70％的bcs，这导致了大量cr流入污水并形成了富含cr的生化污泥(平均含量＞5000mg/kg)。此外，制革污泥中还含有其他典型污染的重金属，如pb(平均含量＜40mg/kg)、zn(平均含量＜3000mg/kg)等。目前，焚烧和卫生填埋是处理制革污泥最广泛使用的方法。但因制革污泥含水量高达70％以上所需的巨大能耗与多种重金属污染等，加上卫生填埋所产生的负面效应，导致其处理处置遭到极大地制约和严格的限制。早在1998年7月，我国就将这类含多种重金属的污泥列为“国家危险废物”。但至今为止，制革污泥的处理处置问题还未能妥善解决。

2、现有技术中，仅能将制革污泥中单一的重金属cr进行回收或固化，处理后所得污泥只能用于填埋或制作建材，未能达到高效资源化目的。例如，申请公布号为cn113562944a的中国发明专利公开了一种金属固化剂及其在固定制革污泥中重金属铬的应用，该专利中将制革污泥中cr进行固化稳定化后做填埋或制作建材使用，但污泥中cr和其他重金属含量仍然较高，用于制作建材后，随着时间的推移，污泥中的重金属和营养元素将会流失，这会造成严重的环境污染。另外，申请公布号为cn110923477a的中国发明专利公开了一种制革含铬污泥中铬的分离回收方法，该方法利用浓硫酸与磷酸盐从制革污泥中提取cr，所需试剂危险系数高且难获取，虽然在液相中提取的cr回收率能达到99％，但并未提及制革污泥中cr的脱除率，处理后制革污泥只能进行填埋处理。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，该方法对制革污泥中多种典型污染重金属(cr、pb、zn)有较好的脱除效果，同时提高了制革污泥中大量优质有机质，可作为有机质改良剂施用于非耕地土壤中或作为辅料添加至堆肥体中，并且所使用的操作方法高效、简便，所需试剂易获取、成本低廉。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，包括以下步骤：

3、步骤一：将制革污泥风干后研磨过50～200目筛；

4、步骤二：用柠檬酸、草酸或酒石酸作为脱除剂与制革污泥混合；

5、步骤三：调节固液混合物的ph，将混合物的ph保持在强酸性，以增加重金属脱除效率。

6、步骤四：将固液混合物进行超声强化脱除，固液分离后再在固相中加入脱除剂重复超声强化脱除数次，每次脱除后进行固液分离。单次脱除制革污泥对其中多种重金属无法达到较好的脱除效果。通过多次超声强化脱除工艺后，各重金属(cr、zn、pb)含量显著降低，可有效减少重金属进入环境的风险。并且，多次脱除可有效提升制革污泥中有机质的含量，这将大大增加制革污泥的资源化属性。在权衡制革污泥中重金属含量、有机质含量和处理成本后，清洗次数在5次以内可脱除污泥中大部分重金属，并使有机质含量保持在适中水平。

7、上述方法中，所述脱除剂由单一的柠檬酸、草酸或酒石酸溶于水后组成，按物质的量浓度计，柠檬酸为0.5～1.0mol/l，草酸为0.2～0.6mol/l，酒石酸为0.5～1.0mol/l。

8、上述方法中，所述脱除剂由柠檬酸、草酸或酒石酸混合后溶于水后组成，按物质的量浓度计，柠檬酸为0.2～0.5mol/l，草酸为0.1～0.3mol/l，酒石酸为0.2～0.5mol/l，柠檬酸、草酸和酒石酸的配比为1:1:1～1:1:3。

9、上述方法的步骤二中，制革污泥与脱除剂的固液比为1:10～1:30。

10、上述方法的步骤三中，调节ph时，固液混合物的ph为0～3。

11、上述方法的步骤四中，超声强化脱除时，超声温度为30～50℃，超声时间为60～120min；超声功率为650～850w；超声频率为40khz。

12、上述方法的步骤四中，制革污泥脱除次数为1～5次。

13、与现有技术相比，本发明的优点在于：

14、1.本发明可同时减少制革污泥中多种典型污染重金属(cr、zn、pb)的含量。

15、2.显著增加了制革污泥中有机质的含量，可作为堆肥辅料或非耕地土壤有机质改良剂使用。

16、3.所用清洗剂成本低廉、易获取，且均可在自然条件下降解，无需担心脱除剂二次污染问题。

17、4.采用超声强化脱除洗，可大幅度减少操作时间，提高污泥处理效率。

技术特征：

1.一种脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，其特征在于：所述脱除剂由单一的柠檬酸、草酸或酒石酸溶于水后组成，按物质的量浓度计，柠檬酸为0.5～1.0mol/l，草酸为0.2～0.6mol/l，酒石酸为0.5～1.0mol/l。

3.根据权利要求1所述的脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，其特征在于：所述脱除剂由柠檬酸、草酸和酒石酸混合后溶于水组成，按物质的量浓度计，柠檬酸为0.2～0.5mol/l，草酸为0.1～0.3mol/l，酒石酸为0.2～0.5mol/l，柠檬酸、草酸和酒石酸的配比为1:1:1～1:1:3。

4.根据权利要求1所述的脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，其特征在于：步骤二中，制革污泥与脱除剂的固液比为1:10～1:30。

5.根据权利要求1所述的脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，其特征在于：步骤三中，调节ph时，固液混合物的ph为0～3。

6.根据权利要求1所述的脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，其特征在于：步骤四中，超声强化脱除时，超声温度为30～50℃，超声时间为60～120min；超声功率为650～850w；超声频率为40khz。

7.根据权利要求1所述的脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，其特征在于：步骤四中，制革污泥脱除次数为1～5次。

技术总结
本发明属于污泥资源化利用技术领域，公开了一种脱除制革污泥中多种重金属和提高有机质含量的方法，该方法是将制革污泥风干研磨过筛后，用柠檬酸、草酸或酒石酸作为脱除剂与污泥混合，经超声强化脱除一定时间和次数后进行固液分离，得到脱除重金属且富含优质有机质的固相污泥。本发明对制革污泥中Cr、Zn、Pb这三种特征污染重金属的脱除率高达85.85％、98.91％和50.72％，并可提高污泥中的优质有机质含量，经过脱重富碳的污泥可作为有机质改良剂广泛用于薪炭林种植、园林绿化和生态修复基质等非耕地土壤，还可作为辅料添加至堆肥体中，能有效解决制革污泥资源化利用后重金属的二次污染问题，实现制革污泥高效、安全资源化利用，保障制革工业稳定、快速发展。

技术研发人员：吴永贵,鲁鸿霈,李自然,王梓琪,彭小裕,强一彬,梁婉,马幸
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13