专利名称：废水中六价铬的污泥减量方法
技术领域：
污泥还原废水中六价铬的方法涉及将废水中六价铬还原为三价铬的技术，属于水处理技术领域中的重金属脱毒技术。
背景技术：
铬及其化合物广泛用作电镀、采矿、冶炼、制革等支柱产业的基础原料。 随着各行业的不断发展，其排放的含铬污染物进入环境，对生态系统提出了严峻的考验。 。 在水环境系统中，三价铬和六价铬是主要的存在形式。 与三价铬相比，六价铬易溶于水，流动性大，氧化性强，毒性大。 因此，六价铬废水的无害化处理已成为环保工作者关注的焦点。
鉴于铬的毒性与其价态的密切关系，通常的做法是采用各种手段将高毒的六价铬转化为低毒的三价铬，即采用六价铬还原技术实现废水的减毒，然后采用各种分离方法从水环境中去除三价铬，其中六价铬的还原是该方法的关键步骤。
六价铬还原技术包括物理化学方法和生物方法，其中化学还原技术相对成熟且应用广泛。 化学还原法通常选择一种或多种化学还原剂，如硫化物、亚硫酸盐、金属铁等与六价铬废水发生反应，将废水中的六价铬还原为三价铬。 其主要缺点是成本高以及添加大量还原剂造成二次污染问题。
另一方面，随着人类生产规模的不断扩大，包括残渣、餐厨垃圾、农林畜废弃物、食品和水产废弃物在内的各种有机生物质废弃物大量产生，其处理处置已成为关键可持续发展中亟待解决的问题。
因此，开发利用生物质废弃物作为还原剂的六价铬废水治理技术，对于修复水环境污染、回收废弃资源、促进工业与环境和谐发展具有重要的战略意义。
发明内容
针对常规化学还原剂成本高、二次污染问题，本发明提出利用城市污水厂脱水污泥作为生物质还原剂，利用污泥中有机物的还原能力还原废水中的六价铬。实现高效、廉价、绿色治理水环境六价铬污染。 为了实现上述目的，本发明通过对污水厂脱水污泥特性的研究发现，脱水污泥是一种典型的生物质废弃物，富含大量有机物，主要成分为蛋白质、腐植酸、多糖、脂类。等组成。 同时污泥是一种多孔介质，表面具有丰富的基团。 鉴于有机物的还原能力以及表面基团的接触和吸附能力，我们认为脱水污泥是一种很有前途的生物质还原剂。 经过长期实验发现，从脱水污泥到生物质还原剂，处理过程的关键是获得巨大的反应比表面积，保证废水中有机物与六价铬的充分接触。 有机物有助于六价铬的还原。 大量的电子供体。 但污泥本身含有一定量的金属离子，主要有C^+、Mg2+、Fe3+、Na+等。反应过程中，部分金属离子被氢离子取代进入液相，造成污泥pH值下降。液相上升，极大地影响还原反应的进行。 因此，本发明采用盐酸或硫酸对污泥进行质子化预处理，为后续的还原反应提供稳定的pH环境。 还原反应过程中pH值的控制极为关键。 不仅影响还原反应的速率，而且影响三价铬在固相和液相中的分布，应严格控制。具体技术方案为
A、制备生物质还原剂，将城市污水厂脱水污泥在45^60℃下烘干至恒重，研磨后过0.45mra筛，筛下物料即为生物质还原剂代理人;
B、生物质还原剂质子化预处理，将步骤A制备的还原剂和摩尔浓度为0.1mol/L的盐酸或硫酸溶液加入搅拌反应釜中，控制搅拌转速为100~300r/min，酸溶液将1kg还原剂加入1～100L酸溶液中，室温反应2～12小时，然后自然沉降1～2小时。 排出液体并储存。 加入适量的盐酸或硫酸后，即可用于生物质还原剂的质子化预处理。 或还原反应调节pH；
C、还原反应，控制还原剂与加入废水的比例为lkg还原剂50~500L，向上述反应器中加入六价铬废水，然后密封反应器，用盐酸或硫酸调节pH至0.1mol/L解决方案。 0.5-1.2，控制搅拌速度为100~300r/min，室温反应0.5-12h，废水中的六价铬还原为三价铬，三价铬主要存在于液相中，表面还原剂基本不吸附三价铬。 价铬，反应后，用分离因子1000-2000的卧式转鼓离心机进行固液分离。 上清液为稀释废水，固体为废物还原剂；
D.后续处理和处置。 含三价铬的稀释废水采用常规化学沉淀除铬后，排入城市污水管网。 废还原剂可作为普通废物处理和处置。
污泥是污水或废水处理领域中各种生物处理工艺产生的剩余污泥，其有机物含量大于50%。
六价铬废水包括电镀、采矿、冶炼、制革、金属加工两大类。
工业生产过程中产生的含六价铬的工业废水； 另一类是受六价铬污染的原水，包括河流、湖泊、地下水，其中六价铬浓度上限为500mg/L。
与现有采用化学还原剂还原废水中六价铬的方法相比，本发明采用的生物质还原剂具有以下优点和效果——
1、本发明所用生物质还原剂来源广泛，制备工艺简单。 其还原力相当于硫酸亚铁、亚硫酸钠等常用化学还原剂的数倍。 削减较为彻底，对于产业提升具有相当优势。
2、本发明整个反应过程避免了化学药剂的大量使用造成的二次化学污染。 在高效还原六价铬的同时，使用过的还原剂经过简单冲洗后可作为普通废物处理。 ，具有良好的环境相容性，不增加后续加工成本。
3.在方法上，本发明提出使用生物质废物代替化学还原剂来减少和减弱废水中的六价铬。 在实际应用中具有很强的推广潜力。 本发明所使用的污泥还可延伸至其他生物质废弃物，如餐厨废弃物、农林畜废弃物、食品及水产品废弃物等。
具体实施例
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。 这些实施例仅用于说明本发明，并不限制本发明的范围。 实施例1
取自上海某城市污水处理厂的脱水污泥，采用灼烧法（CJ/T 96^1999）测定其挥发性有机物含量为63.11%。 将污泥放入60℃烘箱中烘干48小时至恒重，取出研磨，过0.45mm国标筛。 筛下的物料为生物质还原剂。 元素含量使用元素分析仪测定，金属含量使用王水消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定。 结果如表1所示。废水来自某金属制品加工厂。 采用AWWA-3500分光光度法测定废水中六价铬浓度为100mg/L。
将100kg还原剂加入容量为15mS的搅拌釜反应器中。 同时按照1kg还原剂对50L酸液的比例加入5m3 0.1mol/L盐酸溶液； 控制搅拌速度为200r/min，室温。 反应8h。 然后自然沉降1.511，上清液排至废酸储罐循环利用； 沉淀物是质子化的还原剂。 然后按照1kg还原剂处理100L废水的比例，向反应器中加入10mS废水，密封反应器，用0.1mol/L盐酸溶液调节pH至1.0，控制搅拌速度为200r/min，进行反应室温下反应5h。 使用卧式转鼓离心机以1500的分离因子将反应混合物离心15分钟以实现固液分离。 液相采用分光光度法AWWA-3500测定六价铬含量。 其浓度低于方法的检测限，降低率为100%。 已达到衰减要求，可进入其他处理工序进行后续处理。 固相是废物还原剂。 EPA-3060A 方法用于碱消解。 采用AWWA-3500分光光度法测定固相中六价铬的含量。 六价铬浓度低于方法的检测限。 使用王水消化-感应耦合。 通过等离子体发射光谱法测定固相中的总铬含量。 含量为1.24mg/g，主要以三价铬形式存在，符合普通废物处理要求； 故移交工业固废填埋场处置。 实施例2
脱水污泥还原剂及其质子化预处理方法与实施例1相同。
处理后的废水来自电子元件制造厂，采用分光光度法AWWA-3500测定废水中六价铬浓度为150mg/L。
在装有150kg质子化预处理还原剂的25n^容量搅拌釜反应器中，按照1kg还原剂的比例添加15m3废水，处理100L废水； 密封反应釜，加入0.1mol/L盐酸调节溶液pH至0.8，控制搅拌速度200r/min，室温反应3小时。 将反应混合物以1500的分离因子离心15分钟以分离成固相和液相。 液相采用分光光度法AWWA-3500测定六价铬的含量。 其浓度低于方法的检测限，降低率为100%。 已经达到了衰减的要求。 经进一步处理去除铬后，可排入城市污水管网。 。 固相是废物还原剂。 使用EPA-3060A法进行碱消解后，使用分光光度法AWWA-3500测定固相中六价铬的含量。 六价铬浓度低于方法的检测限。 使用王水消解-电感。通过耦合等离子体发射光谱法测定固相中的总铬含量。 含量为1.17mg/g，主要以三价铬形式存在。 符合普通废物处置要求； 交工业固体废物填埋场处置。
表1 污泥基本性质
污泥
元素（％）
金属元素（毫克/克）
29.44 4.92 5.73 0.18
霍尼韦尔
钙镁铝铁铬 9.33 3.07 4.25 6.20 0.02
权利要求
1.一种污泥还原废水中六价铬的方法，其特征在于A.生物质还原剂的制备。 将城市污水厂脱水后的污泥在45-60℃下烘干至恒重，研磨后过0.45mm筛。 ，筛子下面的东西就是生物质还原剂； B.生物质还原剂质子化预处理。 将步骤A制备好的还原剂和摩尔浓度为0.1mol/L的盐酸或硫酸溶液加入搅拌反应釜中，控制搅拌速度为100~300r/min，酸溶液加入量为1kg加入还原剂，加入10~100L酸溶液，室温反应2~12h，自然沉降1~2h，排干液体，保存。 加入适量盐酸或硫酸后，可再次用于生物质还原剂质子化预处理或还原反应时调节pH； C、还原反应控制还原剂与加入废水的比例为1kg还原剂50-500L。 将六价铬废水加入上述反应器中，然后密封反应器。 用0.1mol/L盐酸或硫酸溶液调节pH至0.5~1.2，控制搅拌速度100~300r/min，室温反应0.5~12h。 废水中的六价铬被还原为三价铬，三价铬主要存在于液相中。 三价铬基本上不吸附在还原剂表面。 反应结束后，采用分离因子1000～2000的卧式转鼓离心机进行固液分离。 上清液是稀释废水，固体是废物。 还原剂; D、后续处理处置：采用常规化学沉淀法除铬后，含三价铬的稀释废水排入城市污水管网。 废还原剂可作为普通废物处理和处置。
2.根据权利要求1所述的废水中六价铬的污泥减量方法，其特征在于，城市污水厂的脱水污泥为污水或废水处理领域中各种生物处理工艺产生的剩余污泥。 ，其有机质含量大于50%。
3.根据权利要求1所述的污泥减量化废水中六价铬的方法，其特征在于，所述六价铬废水包括两大类：一类是电镀、采矿、冶炼、制革、金属加工等行业产生的。 加工过程中产生的含六价铬的工业废水； 另一类是受六价铬污染的原水，包括河流、湖泊、地下水，其中六价铬浓度上限为500mg/L。
全文摘要
一种减少污泥废水中六价铬的方法，涉及重金属废水无毒化技术。 污水厂脱水后的污泥在45-60℃下干燥、破碎并过0.45mm筛。 筛下的物料为生物质还原剂。 用0.1mol/L盐酸或硫酸溶液使还原剂质子化。 ，然后与六价铬废水混合发生反应，将废水中的六价铬还原为三价铬。 针对传统化学还原剂成本高、二次污染问题，本发明提出利用污水厂脱水污泥作为生物质还原剂，利用污泥中有机物的还原能力，还原废水中的六价铬，其成本低、来源广泛。 ，设备简单，二次污染小，实用性强，应用前景广阔。 适用于六价铬浓度上限为500mg/L的废水的衰减处理，以废治废； 在处理六价铬废水的同时，还为污水厂污泥资源化利用提供了新途径，具有可观的经济、社会和环境效益。
文件号码/
公布日期 2009年9月2日 申请日期 2009年4月7日 优先权日 2009年4月7日
发明人 何品晶、吴军、姚谦、张华、邵黎明申请人：同济大学