[发明专利]污泥中重金属铜的生物沥浸-溶剂萃取-电积回收方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及回收城市污泥、工业污泥和淤泥中重金属铜，同时使污泥无害化 和减量化的技术，属于环境工程技术领域。

二、技术背景：

污水处理厂污泥含有大量的有机质及N、P等植物养分，但同时也富集了污 水中大量的重金属(50％～80％)。据报道，在处理一些混流有较大比例工业废水 (特别是来自机械行业、IT行业和电镀行业的废水)的城市污水处理厂中，其城市 污泥重金属含量则更高，例如Cu可达到数千甚至上万mg/kg。同时，一些工业 企业的污泥如电镀污泥，也含有高量的Cu。污泥中高量的重金属将严重影响其 后续处置和资源化利用，因此，去除和回收污泥中有毒重金属，不但可使污泥无 害化同时也使原来有害的金属得以资源化利用，意义重大。

本课题组曾发明了利用微生物主要是嗜酸性硫杆菌的作用将污(淤)泥中重 金属去除的生物沥浸技术(Bioleaching，以前也称“生物淋滤”或“生物沥滤”) 的若干专利(ZL02137921.1；ZL02112924.X；ZL200410014801.X； ZL200410044843.8；ZL200520072316.8)，并通过生产性试验先后处理污泥近 1000m³。结果显示，生物沥浸技术具有溶出污泥中重金属、杀灭污泥中病原物 和促进污泥脱水上的功效，并且该技术具有不耗酸、运行成本低、重金属溶出效 率高(可高达90％以上)、无二次污染等化学浸提法不可比拟的优点，应用前景 广阔。

由于多数城市污泥重金属含量并不很高，如多数在我国城镇污水处理厂污染 物排放标准(GB18918-2002)限值以下，污泥中重金属的资源化回收价值相对 较小，因此，污泥中重金属溶出进入液相后通常加石灰沉淀使其变成金属泥饼， 然后安全处置(如安全填埋)。然而，在我国某些工业园区，由于城市污水处理 厂中混流有大量的工业废水，导致污泥中重金属含量大大超过国家有关标准，其 含量可达到回收利用价值。例如，据调查，在江苏苏南地区某些城市污水处理厂 Cu含量可达5000～18000mg/kg，而许多工业污泥重金属富集的现象十分普遍。 例如，有中国皮革城之誉的浙江海宁，某些制革污泥中总Cr高达38000mg/kg； 上述这些污泥中金属含量几乎可达到低品位金属矿的水平。对于这些污泥，回收 其中的有价金属不仅可使污泥无害化，还可得到高纯度金属，产生一定经 济效益。

在生物湿法冶金中，采用浸出—溶剂萃取—电积法从铜矿中回收得到高纯 度铜是一项应用较广的技术，目前广泛应用于回收低品位铜矿中的铜，也有用于 电镀污泥的少量研究报道。其基本流程为采用各种浸出手段包括堆浸、生物堆浸、 搅拌浸出、加压浸出、地下溶浸等，直接从铜矿石或铜精矿中浸出铜，微生物技 术使矿石中铜溶出进入液相，然后通过特效的有机萃取剂将水相中铜选择性地萃 取(铜进入有机相)，随后再用酸反萃取(铜进入水相)以获得水相中高浓度铜， 再进一步通过电积技术生产阴级铜。全世界采用该工艺生产的铜产量在2003年 已占到世界矿铜产量的1/4。但与以无机物相为主的金属矿石及电镀污泥不 同，上述污泥含有高量的有机物质(30％～60％)，生物沥浸后，沥浸液中大量的 水溶性有机物是否会影响对铜的选择性萃取、分离提纯？分离富集后的铜溶液是 否具有进一步电积回收的经济效益？回收后的污泥是否达到无害化等目标？这 些方面迄今没有报道。

针对上述问题，本课题组结合湿法冶金技术和本课题组以前发明的技术对城 市污泥中高含量的重金属进行回收，研究发现，生物沥浸溶出—溶剂萃取—电积 法对处理含铜较高同时有机质含量也很高的污泥具有很好作用，既可使污泥无害 化又可从污泥中回收有价金属，值得推广应用。

三、发明内容：

技术问题

本发明的目的在于提供一种能够回收城市污泥和工业污泥中高含量重金属 铜的工艺。采用无机酸浸提的方法浸出污泥中重金属，不但存在耗酸量大，而且 有大量恶臭气体和泡沫产生，影响操作环境。本发明技术采用生物沥浸法几乎不 耗酸，反应条件温和，无二次污染产生。而且本发明证明了污泥生物沥浸后，沥 浸液中的水溶性有机物对选择性萃取铜并无多大影响，且分离富集后的铜溶液可 采用电积沉铜技术加以回收。整个工艺流程实现闭路循环，不会引起二次污染， 同时，能耗少，具有很好的经济效益，推广前景好。

技术方案