[发明专利]一种高效快速处理剩余污泥高含量砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及处理城市污泥中高含量砷的方法。

背景技术

随着城市化和工业化进程的加快，越来越多的污水需要进行处理。由于我国城市污水中工业废水比重较大，因此污水中的重金属含量较高。在污水处理的过程中，重金属不能被降解去除，经过二级处理后，相当一部分重金属转移至污泥中，一方面增加了污泥处理处置的难度，影响了污泥的资源化利用；另一方面，由于大部分重金属具有生物毒性，在进行污泥资源化利用的过程中，容易对土壤、地下水和动植物造成二次污染。重金属造成的污染具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等特点。进入水体或土壤环境中的重金属由于难以被生物降解，且易于通过食物链生物富集，产生慢性或急性中毒，对生物和人体产生巨大的危害。污泥农用等引起的重金属污染问题已经引起人们的广泛关注。

砷主要来自于工业废水，具有毒性大、不稳定的特点，污泥中少量的砷存在就会对环境造成极大的危害。根据可持续发展的原则和要求，对污泥中的重金属进行适当的处理处置减轻或消除重金属对生态环境的毒性十分重要，可以使污泥更好地得到资源化利用，减轻和消除二次环境污染，保护生态环境，利国利民。国内外相关文献中记载的污泥重金属处理处置以化学或生物的方法为主，但是化学方法存在药剂量的控制问题，并容易对环境造成不利影响；而生物方法虽然安全有效，但受到的环境影响太多，而且周期较长，不利于生产管理利用。

发明内容

1.发明目的

本发明为了解决污泥中重金属大量存在，尤其是污泥砷含量高、毒性大，影响其资源化利用，容易造成环境二次污染的问题，提供一种利用低频超声波快速高效处理污泥中高含量砷的方法。

2.技术方案

本发明的超声波快速高效处理污泥中高含量砷的方法按以下步骤进行：对经二级污水处理后的剩余污泥直接利用低频超声波辐照装置进行处理，利用超声波空化作用破坏污泥絮体结构、减小污泥粒径、改变砷与污泥的结合方式，进而改变砷在污泥中的化学形态和毒性，污泥毒性降低。

所用低频超声波辐照装置为商用设备，频率为20～100Khz，声能密度为0.1～1.8W/ml。污泥停留时间为1～30min。

本发明的低频超声波快速高效处理污泥中高含量砷的方法，超声波辐照引起超声空化，产生强烈的冲击波，同时伴随有羟基自由基等强氧化剂的产生，从而对污泥的空间结构进行有效地破坏，并对微生物细胞壁造成损伤乃至直接的撕裂，改变砷与微生物的结合方式。与此同时，伴随冲击波产生的各种强氧化剂对砷等进行氧化，改变砷在污泥中的存在形式。此外，超声波空化还能产生局部热点，在数以百万计的热点区域温度高达数千摄氏度，有利于污泥中砷的氧化。这些作用的综合效果使辐照后的部分污泥结构被破坏；砷与污泥的结合方式发生变化，不稳定形态的砷在辐照过程中转化为稳定形态，毒性降低。

3.本发明的有益效果

本发明利用超声波处理高砷含量剩余污泥，利用超声波产生的空化作用及强氧化剂、高温热点效应等作用，一方面破坏污泥结构，降低污泥粒径大小，另一方面改变砷与污泥的结合方式，改变砷的化学形态，将不稳定形态的砷转化为稳定形态，将砷有效地钝化在污泥中。本发明采用的超声波处理方法，快速高效、操作简单、无需投加化学药剂、不会对环境造成污染，在较短辐照时间内污泥中砷的稳定率达到95％以上，可广泛适用于处理含砷污泥。

附图说明

图1污泥中砷在超声辐照过程中形态变化(辐照频率20kHz，声能密度1.2W/ml)

具体实施方式

具体实施方式一：超声波快速高效处理污泥中高含量砷的方法按以下步骤进行：污水经二级处理后的剩余污泥，利用超声波辐照装置进行辐照处理。

本实施方式中的超声波辐照装置为商用设备。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的超声波辐照装置为低频超声波辐照装置，频率为20～100KHz。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二不同的是：所述的超声波辐照装置为低频超声波辐照装置，声能密度范围为0.1～1.8W/ml。其它与具体实施方式一至二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是：所述的高砷含量污泥超声波处理方法，超声波辐照时间为1～30min；其它与具体实施方式一至三相同。

本实施例选用的剩余污泥为某污水处理厂二级沉淀池污泥。该污水处理厂污水处理工艺为A/O工艺，污泥性质：pH为6.89，含水率为99.38％，VSS为2969.2mg/L，TSS为4050mg/L，温度为22℃，砷含量为2.43mg/kg，其中离子交换态占50％左右，碳酸盐结合态占35％左右，有机物结合态占15％左右。超声波辐照条件为：频率为20kHz，辐照声能密度1.2W/ml，超声时间30min。经超声波辐照处理后的污泥中As在污泥中总含量变化不大，但其化学形态发生了显著变化，离子交换态、碳酸盐结合态的砷几乎监测不出，而稳定的有机物结合态砷达100％。由此可见，超声波辐照能在短时间内迅速将污泥重金属中的不稳定形态的砷转化为稳定形态，对于污泥的后续资源化利用，以及缓解或消除重金属在环境中的潜在威胁意义深远。