[发明专利]一种电促强化厌氧发酵污泥重金属稳定化的方法与装置

说明书

本发明公开了一种电促强化厌氧发酵污泥重金属稳定化的方法与装置，将磁化水、腐殖质、纳米铁、驯化后的微生物菌液在调节池中与A²/O工艺处理后的城市脱水污泥搅拌混合均匀，调节污泥含水率和pH，混匀后的污泥浆液通过泵输送到发酵罐；在发酵罐污泥中设置阳电极和阴电极，以连续施加电场的方式往发酵罐中阳电极通入脉冲直流电，污泥进行中温厌氧发酵，收集沼气，实现重金属稳定化，发酵过程中对发酵液进行定期排放可交换态重金属随着发酵液从底部排除，实现重金属与污泥分离，同时达到污泥减体化的目的；本方法提高了污泥中重金属有机态和残渣态含量，稳定化效率高，稳定效果好；实现污泥发酵过程中固液气的三相分离，沼气化效率高。

技术领域

本发明涉及一种电促强化厌氧发酵污泥重金属稳定化的方法与装置，属于固废资源化无害化处理领域。

背景技术

近年来，随着我国工业的快速发展以及城镇化建设步伐的加快，污水处理量及其处理过程中的副产物剩余污泥产生量逐年提升。截至2015年底，我国污水处理总量已达2.17亿吨/天，含水率为 80%的污泥无害化处置规模达3.74万吨/天，预测到2020年将达到9.75万吨/天，而且污泥脱水难，会带来占用土地面积、运输和处理不便等问题。城市污水处理厂产生的剩余污泥含有丰富的有机质、氮、磷、钾及微量氨基酸和多种植物生长所需的微量元素，能改良土壤和增强土壤肥效。有效利用剩余污泥能减轻其对环境的污染并减少其处理过程对能源的消耗。然而，我国大部分污水处理厂脱水污泥中重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的含量与污泥农用标准相比，均存在一定的超标现象。重金属在污泥中不可被微生物降解，因此一旦进入污泥，就可能被生物从中摄取而经过食物链导致生物放大作用成千上万倍地富集到较高级生物体内，人通过食物摄取后，就会在某些器官中累积导致中毒等危害。因此，污泥中含有的多种重金属严重阻碍了污泥的土地利用，降低了污泥资源化的利用效率。

污泥中重金属对生态环境的毒性可以用生物有效性来表达，生物有效性是指能对生物产生毒性效应或被植物吸收的性质。众多研究者认识到生物有效性不仅取决于重金属总量，更取决于其结合方式、化学形态等。重金属按照与环境介质的结合形式分为大类：水溶态是指溶液中以离子形式存在的重金属,可直接被植物根部吸收；可交换态重金属是指被基质胶体表面非专性吸附且能被中性盐取代的部分,对环境变化敏感,易于迁移转化,容易被植物吸收；碳酸盐结合态重金属是指与基质中碳酸盐结合共沉淀的部分,在环境pH值下降时容易重新释放出来而进入环境中；铁锰结合态重金属是指被基质中氧化铁锰或黏粒矿物的专性交换位置所吸附的部分，通过较强的离子键结合而不易释放；有机及硫化物结合态是指重金属离子与有机质活性基团配位络合而成的难溶于水的物质，这类金属有机物分子发生降解作用时会导致部分金属元素溶出，对环境可能会造成一定的影响；残渣态是指结合在基质硅铝酸盐矿物晶格中的重金属离子，一般性质稳定，在正常条件下不易释放，能长期稳定在土壤中，不易为植物吸收。

因此，为了降低甚至避免污泥重金属的危害，让城市剩余污泥得到有效利用，把握好重金属形态及含量的变化特征显得尤为关键。可以从两个角度来考虑：一是使污泥的形态由非稳定态（水溶态、可交换态、酸盐结合态、）向相对稳定态（铁锰结合态、有机及硫化物结合态）和稳定态（残渣态等）进行转化；二是直接通过某种技术方法将重金属含量降低或者去除。

对于污泥中重金属稳定化而言，目前主要有pH值控制技术、吸附技术、氧化/还原电势控制技术、沉淀技术、厌氧消化和堆肥化等。以上方法存在问题:1.常规厌氧消化和堆肥化时间周期长，降解效率低。2.工艺复杂，能耗高，处理量小。3.稳定化效率低，处理能耗大，稳定效果差，重金属容易再次释放造成二次污染。4.污泥资源化效率低，体积安定性较差，达不到减容目的。

发明内容

针对现有技术污泥重金属稳定化效率低、稳定效果差、资源化效率低、经济性低，本发明提供了一种绿色、高效稳定化及资源化处理污泥中重金属的方法，即电促强化厌氧发酵污泥重金属稳定化的方法。

本发明电助厌氧发酵污泥重金属稳定化及资源化的方法与装置具体内容如下：

（1）污泥预处理