[发明专利]一种降低水相中重金属的污泥水热处理方法

说明书

一种降低水相中重金属的污泥水热处理方法，属于环境保护技术领域。该方法为：将待处理的污泥原料和表面活性剂混合，搅拌0.5～1.5h后，进行超声处理，然后将超声后的污泥置于反应釜内，惰性气体保护，以5～15℃/min升温至180～240℃，保温5～40min后，冷却至室温，得到固液混合物，固液分离后，得到的固相产物干燥后，得到残渣。该方法通过原料预处理与水热处理联合处理污泥，降低了污泥水热处理过程水相中重金属浓度，具有节能环保、降低污染、节约成本等优点，可以应用在污泥处理领域，符合污泥处理“三化”的原则。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种降低水相中重金属的污泥水热处理方法。

背景技术

污泥是生活污水和工业废水经市政污水处理厂处理过程中产生的副产品。据统计，2017年我国污泥年产量超4000万吨(按含水率80％计)。污泥本身因含有大量的有害物质而被视为一种固体废弃物，同时也因为含有大量养分和丰富的有机质而被视为一种资源。

污泥的热处理技术包括干化处理技术和水热处理技术。其中，污泥水热处理技术是直接利用污泥等高含水率废弃物的清洁转化技术。水热处理技术主要通过将污泥置于密闭的容器中，以水为媒介加热至一定温度下进行水解、脱羟基、脱羰基、聚合以及芳构化等反应，从而达到改善污泥特性的目的，在制备清洁能源上具有十分重要的意义。因此，很多国内外学者对木质纤维素类、藻类、脂类等生物质废弃物的水热液化行为进行了大量研究。

污泥中包含Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg和As等多种重金属，重金属含量范围因污泥来源不同而差别显著，通常范围可达1～1000mg/L，重金属的潜在风险是制约污泥资源化的主要因素。因此，污泥水热处理过程重金属的迁移转化研究变得十分必要。很多学者研究了水热处理技术，在不同温度、时间、溶剂、催化剂和联合液化条件下，重金属的迁移转化行为，普遍认为：经水热处理后，80％的重金属会固定在残渣中，10％的重金属迁移到液相中，并且重金属的赋存形态向更稳定的形态转化。

发明内容

本发明的目的是针对目前污泥水热处理法中液相中残留重金属的情况，结合阳离子表面活性剂预处理与超声波预处理对污泥的改性作用，提供了一种降低水相中重金属的污泥水热处理方法，该方法是一种化学预处理-物理预处理-水热液化处理联合处理污泥的新方法。该方法通过原料预处理与水热处理联合处理污泥，降低了污泥水热处理过程水相中重金属浓度，具有节能环保、降低污染、节约成本等优点，可以应用在污泥处理领域，符合污泥处理“三化”的原则。

本发明的一种降低水相中重金属的污泥水热处理方法，包括以下步骤：

步骤1：化学预处理

(1)将待处理的污泥原料和表面活性剂混合，得到混合后的污泥；其中，按质量比，待处理的污泥原料中干基：表面活性剂＝1：(0.05～0.25)；

(2)将混合后的污泥，搅拌0.5～1.5h，得到表面活性剂预处理的污泥；

步骤2：物理预处理

将表面活性剂预处理的污泥进行超声处理，超声时间为30～50min，得到表面活性剂-超声联合处理的污泥；

步骤3：水热液化处理

将表面活性剂-超声联合处理的污泥置于反应釜内，惰性气体保护，以5～15℃/min升温至180～240℃，保温5～40min后，冷却至室温，得到固液混合物；

步骤4：后处理

将固液混合物进行固液分离，得到固相产物和水相产物，固相产物干燥后，得到残渣。

所述的步骤1中，所述的表面活性剂优选为阳离子表面活性剂，更优选为季铵盐型表面活性剂。

所述的步骤1中，所述的搅拌为机械搅拌，搅拌速率为150～200rpm。