[发明专利]污泥吸附去除废水中低浓度重金属的方法

说明书

技术领域

污泥吸附去除废水中低浓度重金属的方法，涉及一种低浓度重金属废水的处理工艺，属于水处理技术中重金属分离的技术领域。

背景技术

现代工业不断发展的同时，也给环境带来了巨大的压力。电镀、采矿、冶炼、制革等行业排放的重金属进入水环境系统，对生态环境造成了严重影响，必须对这些行业产生的含重金属废水进行分离净化以控制其污染。传统的重金属分离方法主要包括：化学沉淀法、离子交换法、电化学法、溶剂萃取法、膜分离法等，其主要缺点在于运行费用高，且易生成二次污染，尤其在处理大流量、低浓度重金属(1～150mg/L)废水时，其缺点尤为显著。

常规生物处理工艺作为最为高效、廉价的水处理技术，在处理低浓度重金属废水时，通常受困于重金属对微生物的抑制而导致处理效果不佳。吸附法相对于其它方法，在低浓度重金属废水的处理中，具有高效、操作简便等优点，常用的吸附剂主要是活性炭，但受制于活性炭的高成本，其经济性限制了其大规模应用。生物吸附技术选择性好，成本低廉，环境相容性好，并且可以有效地回收一些稀贵金属，尤其适用于低浓度重金属废水的处理。

另一方面，随着人类生产规模的不断扩大，包括剩余污泥、餐厨废弃物、农林畜废弃物、食品水产废弃物在内的各种生物质废弃物大量产生，其处理处置也成为可持续发展中亟待解决的关键问题。剩余污泥是污水处理的重要副产物，主要由蛋白质、腐殖酸、多糖、脂类等组成，同时也是一种表面具有丰富基团的生物质资源。基团包括：羟基、羧基、磷酰基、胺基等，可以与重金属离子于污泥表面形成络合物或者螯合物，将重金属由液相吸附至固相表面，是一种很好的生物质吸附剂原料。

生物吸附技术包括活体生物吸附和非活体生物质吸附两类，非活体生物质吸附相对于活体生物吸附法而言，在不影响其吸附容量的同时(吸附作用主要依靠物化过程，而不是微生物代谢过程)，其抗负荷能力更强，普通适应性更佳。

申请号为200710031098.7的专利公布了一种重金属生物吸附剂及其制备方法和应用，采用活性污泥制备活体生物吸附剂，利用活体微生物对重金属的附着作用，基本实现了从废水中吸附去除低浓度重金属。但微生物对环境因素较为敏感，且制备过程较为复杂，故难以大规模应用于各行业重金属废水的处理。

因此，开发一种以生物质废弃物为原料的非活体生物质吸附剂，对控制低浓度重金属污染，实现废弃物的资源化再利用，促进工业与环境的和谐发展具有重要的战略意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述方法在大水量、低浓度重金属废水处理中的缺陷，提出一种以污泥为非活体生物质吸附剂的重金属分离方法，以解决常规方法处理低浓度重金属废水的高成本与二次污染等问题，高效、廉价、绿色地控制水环境中低浓度重金属污染。

为达到以上目的，本发明通过对污水厂剩余污泥特性的研究发现，污泥表面丰富的基团对于各种重金属存在不同程度的结合力，其机理主要包括：表面络合(螯合)、离子交换、静电或共价吸附、表面微沉淀等过程。其功能基团主要包括羟基、羧基、磷酰基、胺基等(按不同金属，其功能基团及基团结合力不同)。我们经过长期的实验发现，从脱水污泥到生物质吸附剂，其处理过程中关键在于获得巨大吸附比表面积的同时不破坏污泥表面丰富的功能基团，为后续反应提供有利条件。此外，反应过程中pH的控制是该技术的关键。

本发明所使用的污泥吸附剂的总量相对于常规化学法产生的化学污泥，无论其数量或是处理的难易程度都大大得到改善，二次污染小，且金属可以通过脱附得到回收，有推广到稀贵金属富集回收的潜力，应用前景广阔、成本低廉、实用性强，符合可持续发展战略。具体技术方案是：

先将城市污水厂脱水污泥于45～60℃下烘干至恒重，磨碎后过0.45mm国家标准筛，筛下物为非活体生物质吸附剂；然后按1kg吸附剂与100～1000L低浓度重金属废水的比例，依次将吸附剂与低浓度重金属废水加入反应器，再调pH至3～6，密闭并控制搅拌速度为100～300r/min，室温下反应30～300min，反应后采用卧式转筒离心机进行固液分离，分离因子为1000～2000，废水中重金属被吸附去除，吸附了重金属的吸附剂按环境风险、回收价值对其进行脱附回收金属，或安全性处理处置。