[发明专利]一种治理污泥的重金属稳定剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属稳定剂领域，特别涉及一种治理污泥的重金属稳定剂及其使用方法。

背景技术

城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等，污泥未进行稳定化和灭虫卵等必要的无害化处理而任意排放，譬如溢流入水体、做为回填土或复育土，则会对水体、环境造成严重的污染。据统计，目前污泥处置方式中，土地填埋占63.0％、污泥好氧发酵+农用约占13.5％、污泥自然干化综合利用占5.4％、污泥焚烧占1.8％、污泥露天堆放和外运各占1.8％和14.4％。事实上，土地填埋、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置，真正实现安全处置的比例不超过20％。未来的污泥处理发展趋势是遵循“减量化、无害化、稳定化、资源化”的四化原则，使污泥的产生、处置与环境保护之间达到一个良好的平衡，污泥的最终、最佳出路不外是部分或全部资源化利用，包括污泥能源化利用、污泥土地利用、污泥建材化利用、污泥制吸附材料、电镀污泥回收有价金属、受污染水体底泥资源化等。

污泥的土地利用已有多年历史，主要包括污泥农用，污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。污泥中含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。污泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，被认为是最有发展潜力的一种处置方式，科学合理的土地利用，可减少污泥带来的负面效应。无论从经济因素还是从肥效利用因素出发，污泥的土地利用特别是污泥的农用都是一种符合我国国情的处置方法。尽管污泥的土地利用是一种安全积极的污泥处置方式，具有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但也存在病原菌扩散和重金属污染的危险，为此各国政府先后颁布了农用污泥重金属浓度标准和严格的无害化要求，并对单位面积土地污泥的应用量有严格的限制。

总之，不论污泥是卫生填埋或污泥土地利用甚至污泥建材化利用、污泥制吸附材料，污泥应当经稳定化以及无害化处理，包括抑制、降低所含重金属的浸出毒性浸出溶解度并减轻其对环境、人体健康的危害。换言之，稳定化将是污泥利用资源化的关键。

常见应用于重金属稳定化药剂可分为无机药剂和有机药剂，有机类药剂主要采用高分 子作为螯合剂，主要有吡酪烷系、亚胺系、硫脲、氨基甲酸系和二硫代氨基甲酸盐系等，其作用原理是将重金属包容于分子内部，生成不溶性反应物，从而达到重金属稳定化目的。无机类药剂主要有石灰、硫化物(硫化钠、硫氢化钠、硫化钙)、磷酸盐、铁盐等物质，主要通过调节pH值、吸附、离子交换以及生成沉淀物等方法稳定重金属。

一般而言，应用有机螯合剂存在以下缺点：

·有机螯合剂多具有臭味，pH值较高，具有腐蚀性，在储存和使用过程中对设备要求较高，操作和管理也较复杂，有机螯合剂价格昂贵，导致处理成本较高，难以适应我国国情，且硫系螯合剂存放时易发生氧化而变质，并产生硫化氢等有毒气体；

·有机螯合剂形成的重金属反应产物为「多键聚合物」但不是矿物,在长期的湿度、温度、pH多变化填埋过程中，存在氧化产生变质或与酸雨反应，结果是最后会分解，重金属再溶出，进而失去稳定化效果的可能。

一般常用的有机螯合剂，如二硫代氨基甲酸盐，即Dithiocarbamate类重金属螯合剂(硫系DTC类衍生物螯合剂)，包括Sodium Dimethyl DithioCarbamate(SDDC,二乙基二硫代氨基甲酸钠)，亲水性都较强，与重金属反应生成之多键聚合物可能因遇雨水经过一段时间，甚至短短数个月，即很可能分解成二硫化碳(亟具毒性)、甲胺(具毒性并易燃性)、以及其它胺类。

根据一些报导，包括美国明尼苏达州双子城都会区咨询会团于2000年所发布的一则警讯(Sodium Dimethyldithiocarbamate Alert)有关二硫代氨基甲酸盐类高分子螯合剂应用于污水处理、补集重金属而造成附近河水严重污染并导致117吨鱼的死亡，案发地印第安纳州官方的发布公告印第安纳州长状告该排污企业以及监督污水处理厂运行的环保公司并美国联邦检察官进行刑事调查，以及该排污企业同意支付$13.97百万美元以解决州和联邦诉讼的报导，即可证实二硫代氨基甲酸盐类螯合剂环境生态上会毒害鱼类的说法。