等离子体耦合过氧乙酸去除污泥中重金属污染物的应用

本发明涉及固体废弃物处理，特别是涉及等离子体耦合过氧乙酸去除污泥中重金属污染物的应用。

背景技术：

1、污水处理厂在废水处理过程中，污水中的部分有毒有害物质会随着颗粒物的去除转移到污泥中，最终以剩余污泥(污泥)的形式外排。剩余污泥成分复杂，具有“污染”和“资源”的双重特性，除了富含碳水化合物、蛋白质等可利用资源外，其中也包含由污水处理过程所富集的重金属。

2、污泥的处置方式主要有填埋、焚烧、倒海和农业利用等，污泥中含有丰富的植物营养元素氮、磷、钾和有机质，可制成肥料，作为农业利用，最为经济可行。但目前污泥的利用率不高，重要原因是污水处理厂产生的污泥中的重金属含量较高，cr、pb等元素常常超标，重金属的存在很大程度上限制了污泥资源化利用，会造成资源浪费。如果未进行任何无害化处理，污泥中的重金属不及时处理就进行堆放或填埋，重金属的浸出会污染土地、河川、湖泊和地下水，造成二次污染，存在较大的环境风险问题。

3、目前污泥中重金属的去除技术主要有化学浸出法、生物淋滤法、电化学法等，化学浸出法操作繁杂、成本较高，且部分化学试剂会造成二次污染(如无机酸造成酸污染，螯合剂残留造成污染)，生物淋滤法处理周期较长，电化学法常存在阴极区沉淀、电极板腐蚀和钝化等问题而限制其工业化应用。随着城市的快速发展，我国剩余污泥产量规模不断扩大，污泥处理处置将极大地增加污水厂的处理成本，因此需要一种兼顾到经济效益和环境生态效益去除污泥中重金属污染物的方法。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提供一种等离子体耦合过氧乙酸去除污泥中重金属污染物的应用，以解决上述现有技术存在的问题。

2、技术方案：等离子体耦合过氧乙酸去除污泥中重金属污染物的应用。

3、进一步地，所述重金属污染物为铬或铅。

4、进一步地，所述重金属污染物为铬和铅。

5、进一步地，所述污泥为市政污水处理厂二沉池的污泥，所述污泥的ts值为3～20g/l。

6、进一步地，所述污泥中过氧乙酸的浓度为5～100mg/gvss；所述等离子体是用大气压射流式低温等离子体(appj)处理。过氧乙酸浓度过低，生成的碳自由基浓度过小，不利于污染物的去除；过氧乙酸浓度过高，会与目标污染物竞争等离子体产生的电子，并且随着过氧乙酸投加量的增加，溶液ph值降低，不利于处理后的溶液的酸碱平衡。

7、进一步地，所述污泥中过氧乙酸的浓度优选为25mg/gvss。

8、进一步地，所述等离子体的放电电流为1～4a。输出功率过低时，电场强度低，电子密度低，不利于活化过氧乙酸生成碳自由基、羟基自由基等；而输出功率过高时，大量能量以热量形式散失，能量利用效率降低，不利于高效节能地降解污染物。

9、进一步地，所述等离子体的放电电流优选为2.6a。

10、进一步地，所述等离子体处理时间为1～30分钟。处理时间过短，污染物降解率偏低；处理时间过长，会使处理后的溶液温度超过环境温度，造成热污染，并且处理时间越长，处理后的溶液ph越低，会造成酸污染。

11、进一步地，所述等离子体处理时间优选为2分钟。

12、进一步地，包括以下步骤：

13、(1)向含有重金属污染物的污泥中加入过氧乙酸，得到含有过氧乙酸的污泥；

14、(2)对步骤(1)所得含有过氧乙酸的污泥进行等离子体处理；

15、(3)泥水分离，获得处理后的污泥。

16、进一步地，在步骤(2)中进行等离子体处理的同时对污泥进行搅拌。

17、进一步地，在步骤(2)中采用磁力搅拌器对污泥进行搅拌。

18、有益效果：

19、1)本发明的方法工艺简单，操作方法简便，只需加入过氧乙酸后把需要处理的污泥放入容器中，调整相应输入电压、电流进行大气压射流式低温等离子体放电即可，在实际的应用中可操作性强，适合工业化应用；

20、2)本发明中等离子体处理与过氧乙酸有显著协同作用，二者联用可显著提高单独过氧乙酸处理和单独等离子体处理对污泥中重金属污染物铬和铅的去除效果；

21、3)本发明的处理方法反应时间短，去除效率高，污泥中重金属铅的浓度为3.85mg/kg时，仅需处理2分钟，对铅的去除率达到了99.7％；本发明使用的过氧乙酸便宜易得，较短的处理时间可进一步降低能耗，处理成本较低，具有经济效益；

22、4)本发明处理过程中不产生有毒副产物，低温等离子体处理过程产生的电子、自由基等不会对环境造成二次污染，处理方法对环境无害，具有环保效益。

技术特征：

1.等离子体耦合过氧乙酸去除污泥中重金属污染物的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述重金属污染物为铬或铅。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述重金属污染物为铬和铅。

4.根据权利要求1或2或3所述的应用，其特征在于，所述污泥为市政污水处理厂二沉池的污泥，所述污泥的ts值为3～20g/l。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述污泥中过氧乙酸的浓度为5～100mg/gvss；所述等离子体是用大气压射流式低温等离子体处理。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述等离子体的放电电流为1～4a。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述等离子体处理时间为1～30分钟。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，在步骤(2)中进行等离子体处理的同时对污泥进行搅拌。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，在步骤(2)中采用磁力搅拌器对污泥进行搅拌。

技术总结
本发明公开了等离子体耦合过氧乙酸去除污泥中重金属污染物的应用，包括以下步骤：(1)向含有重金属污染物的污泥中加入过氧乙酸，得到含有过氧乙酸的污泥；(2)对步骤(1)所得含有过氧乙酸的污泥进行等离子体处理；(3)泥水分离，获得处理后的污泥。本发明中等离子体处理与过氧乙酸有显著协同作用，二者联用可显著提高单独过氧乙酸处理和单独等离子体处理对污泥中重金属污染物铬和铅的去除效果。本发明的方法操作简便、无二次污染、工业化应用前景大。

技术研发人员：张艾,姜楠,贺金岭,刘亚男,李响,薛罡,高品,陈红,钱雅洁,李磊,王林,李咏梅
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5