專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于污水處理的污泥吸附劑制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附劑的制備方法，特別是一種利用污水廠生化活性污泥及剩余污泥為原料制作用于污水處理的吸附劑制備方法。
背景技術(shù)：
城市和工業(yè)廢水目前大多采用生化污泥法進(jìn)行處理，處理同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，剩余污泥中含有有機(jī)物、豐富的氮磷、重金屬及病原菌等，處理不當(dāng)將對(duì)環(huán)境造成很大的污染?，F(xiàn)有技術(shù)中有以城市和石化污水廠生化活性污泥及剩余污泥為原料、利用化學(xué)活化法制備吸附劑，并用于城市和工業(yè)污水輔助處理的報(bào)道，這種吸附劑吸附性能較好，對(duì)污水的有機(jī)物、總磷、重金屬、色度的處理有良好效果，有關(guān)用于污水處理的污泥吸附劑制備方法，國(guó)內(nèi)外已有報(bào)道，如文獻(xiàn)1“有機(jī)污泥改制含碳吸附劑工藝及應(yīng)用”環(huán)境科學(xué)，1999年20卷第6期，p56，公開(kāi)了一種用于污水處理的污泥吸附劑制備方法，它是將一定量的污泥干燥5h左右，與質(zhì)量濃度為42％的氯化鋅溶液按質(zhì)量比1∶3.5浸漬，干燥20～30min，于500℃活化40min，洗滌數(shù)次，同時(shí)回收氯化鋅溶液，放入干燥箱于105～115℃干燥即成為含碳吸附劑，其碘吸附值為512mg/g。該種含碳吸附劑對(duì)含電泳漆廢水進(jìn)行處理時(shí)，在吸附劑質(zhì)量濃度為4％，溫度25℃的吸附條件下，COD平衡吸附容量為304.2mg/L，吸附平衡時(shí)間為45min。文獻(xiàn)2“Physical and chemical properties study of the activated carbon made from sewagesludge”，Waste Management，22，2002，p755，公開(kāi)的用于污水處理的污泥吸附劑制備方法是將污泥于103℃下干燥24～36小時(shí)，研磨過(guò)篩，取粒徑為0.5～2.0mm顆粒10g，按質(zhì)量比1∶2.5浸漬于5mol/L氯化鋅溶液中，室溫放置24h后，在103℃下干燥24h，在流量為400mL/min的氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于500℃下熱解2h，加熱速率控制15℃/min，之后用3mol/L鹽酸和去離子水洗滌，再于103℃下干燥24h，得到污泥吸附劑。該方法制得的吸附劑對(duì)含苯酚及四氯化碳廢水進(jìn)行處理時(shí)，在苯酚濃度100～2000mg/L，吸附劑質(zhì)量濃度為0.5％，溫度25℃的吸附條件下平衡吸附容量為55mg/g，吸附平衡時(shí)間為4h；在四氯化碳濃度5～80mg/L，吸附劑質(zhì)量濃度為0.5％，溫度25℃的吸附條件下平衡吸附容量為15mg/g，吸附平衡時(shí)間為4h。上述現(xiàn)有制備方法存在的缺陷是兩種方法均是采用干污泥在單一的氯化鋅活化劑溶液中浸漬的化學(xué)活化法，且浸漬比例較高，而氯化鋅的價(jià)格較貴，從而使該方法的制備成本較高，制備的污泥吸附劑吸附效率較低，同時(shí)該方法對(duì)熱解過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣未進(jìn)行處理，會(huì)再次造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種吸附性能更好、制備成本低、同時(shí)對(duì)熱解尾氣進(jìn)行處理的用于污水處理的污泥吸附劑制備方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種用于污水處理的污泥吸附劑制備方法，其特征在于它是按照以下步驟制成第一步，干燥脫水，將污泥在103℃下干燥24h，得到含水率低于10％的干污泥；第二步，浸漬、干燥，取干污泥30g按質(zhì)量比1∶2.5加入氯化鋅與硫酸復(fù)配的活化劑溶液，復(fù)配體積比為1∶1或2∶1，氯化鋅與硫酸濃度均為5mol/L，室溫靜止放置24h后，除去懸浮液體，在103℃下干燥3h；第三步，熱解及冷卻，在流量為70mL/min的氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于550℃下熱解2h，加熱速率控制10℃·min-1；第四步，漂洗，采用瀝濾法回收氯化鋅后，先用3mol/L鹽酸溶液500mL洗去產(chǎn)物中雜質(zhì)，再用70℃去離子水反復(fù)洗滌，以除去氯離子，直至尾水pH值為4～5為止；第五步，干燥、研磨篩分，在103℃下烘24h，得到含水率低于10％的產(chǎn)物，根據(jù)要求進(jìn)行研磨并篩分，即得到不同粒徑的成品吸附劑。
上述制備方法在熱解過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣可利用質(zhì)量濃度為10％的氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收處理。
本發(fā)明的原理是利用復(fù)配活化劑的化學(xué)活化法制備污泥吸附劑，通過(guò)化學(xué)藥劑脫水、縮合、潤(rùn)漲等作用使污泥中的含炭化合物縮合成不揮發(fā)的縮聚炭，從而制備多孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的吸附劑。由于氯化鋅有較強(qiáng)的脫水作用，能使污泥原料中的氫、氧以水的形態(tài)分解脫離出來(lái)，這不僅改變了通常的熱解反應(yīng)過(guò)程，而且也顯著地降低了活化溫度。復(fù)配活化劑發(fā)揮了化學(xué)藥劑的協(xié)同作用，促進(jìn)了化學(xué)藥劑對(duì)污泥的侵蝕、溶解，使含炭化合物得以充分溶解而形成孔隙，生成更加發(fā)達(dá)的過(guò)渡孔隙結(jié)構(gòu)，吸附性能較單一活化劑有了較大的增長(zhǎng)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是1、采用氯化鋅與硫酸復(fù)配的活化劑為浸漬溶液，發(fā)揮了復(fù)配活化劑的協(xié)同活化作用，提高了吸附劑的吸附性能；2、降低了制備成本。以復(fù)配活化劑代替價(jià)格較貴的單一氯化鋅，同時(shí)降低了固液浸漬比例，使制備成本得到降低；3、對(duì)熱解過(guò)程尾氣進(jìn)行處理，減少了環(huán)境污染。
四

附圖是本發(fā)明所述用于污水處理的污泥吸附劑制備方法的流程示意圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
見(jiàn)附圖所示，根據(jù)本發(fā)明制備污泥吸附劑的第一種具體實(shí)施例為第一步將含水率較高的污泥約3000g放入工作容量為250×250×250mm，額定功率0.88kW，額定溫度250℃，誤差±1℃的臺(tái)式干燥箱中，在103℃下干燥24h，得到約30g含水率低于10％的干污泥。
第二步將第一步得到的干污泥取30g，按質(zhì)量比1∶2.5加入氯化鋅與硫酸的復(fù)配試劑，復(fù)配試劑體積比為1∶1，濃度均為5mol/L，氯化鋅為分析純?cè)噭?，含量?8.0％，硫酸也為分析純?cè)噭?，含量?5.0％。用玻璃棒手動(dòng)攪拌，使干污泥與復(fù)配試劑混合均勻，于室溫下靜止放置24h后，除去懸浮液體，放入干燥箱，在103℃下干燥3h。
第三步將第二步得到的浸漬干燥產(chǎn)物由打開(kāi)的法蘭端裝填到φ30×800mm的不銹鋼加熱管中，加入的時(shí)候注意不能把管內(nèi)空間全部堵滿(mǎn)，應(yīng)留有一定的空隙以便氮?dú)馔ㄟ^(guò)，將不銹鋼加熱管置于φ40×600mm，額定功率2kW，額定溫度1000℃，配鍇裝型熱電偶的高溫管式電阻爐中。不銹鋼加熱管一端連接氮?dú)怃撈?，另一端用螺釘連接好固定法蘭，氮?dú)獬鰵夤?、測(cè)溫?zé)犭娕嫉哪┒死寐菁y旋緊在后片法蘭上，測(cè)溫?zé)犭娕嫉那岸藴y(cè)溫點(diǎn)應(yīng)插入到試樣中，以測(cè)量熱解的實(shí)際溫度，兩片法蘭中間須夾有不銹鋼篩網(wǎng)，并經(jīng)常更換，其目的是防止氮?dú)庠谕ㄟ^(guò)時(shí)帶走微小的試樣顆粒，造成氮?dú)獬鰵饪诘亩氯?。連接好實(shí)驗(yàn)管路和電路后，檢查管路連接處氣密性，如有漏氣，應(yīng)使用橡膠生料帶密封后重新連接，必要時(shí)使用鐵絲綁緊接口處，檢查直至沒(méi)有漏氣現(xiàn)象發(fā)生為止。打開(kāi)氮?dú)馄块y門(mén)，其純度≥99.99％，氮?dú)饬髁繛?0mL/min，2分鐘后待加熱管中的空氣基本被吹凈，開(kāi)始加熱。打開(kāi)溫控儀，通過(guò)兩段式開(kāi)/關(guān)調(diào)節(jié)電爐溫度，配套熱電偶使用，溫控儀后連接手動(dòng)調(diào)壓變壓器，利用手動(dòng)控制加熱電壓。將溫控儀溫度設(shè)定在550℃，調(diào)壓變壓器的輸出電壓調(diào)節(jié)為120V，加熱速率控制10℃·min-1，當(dāng)溫度上升到550℃時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，熱解時(shí)間2h，熱解過(guò)程產(chǎn)生的尾氣通入10％氫氧化鈉溶液中進(jìn)行吸收處理，氫氧化鈉為分析純?cè)噭?，含量?6.0％。之后熱解產(chǎn)物在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下冷卻，將溫控儀的設(shè)定溫度調(diào)節(jié)至室溫，此時(shí)電阻爐已不再加熱，觀察溫控儀顯示的溫度接近40℃后，將氮?dú)忾y門(mén)關(guān)掉，溫控儀開(kāi)關(guān)關(guān)閉，從電阻爐中取出不銹鋼加熱管，于室溫下冷卻。打開(kāi)加熱管，倒出熱解產(chǎn)物，如果有部分粘在管內(nèi)壁，可用硬物輕輕敲打管外壁使其掉落。
第四步將第三步得到的產(chǎn)物采用瀝濾法回收氯化鋅后，用3mol/L鹽酸溶液500mL和70℃去離子水反復(fù)洗滌，直至尾水pH值為4～5為止。鹽酸為分析純?cè)噭?，含量?5.0％。
第五步將上述第四步得到的產(chǎn)物放入干燥箱，在103℃下干燥24h，得到含水率低于10％的產(chǎn)物。按要求進(jìn)行研磨，使用不同目數(shù)的篩網(wǎng)進(jìn)行篩分，得到不同粒徑的污泥吸附劑，其外觀為黑色固體顆粒。
根據(jù)本發(fā)明制備污泥吸附劑的第二種實(shí)施例為其各步驟均與第一實(shí)施例相同，不同之處在于制備過(guò)程的第二步中氯化鋅與硫酸的復(fù)配試劑體積比為2∶1，濃度均為5mol/L。
上述實(shí)施例中，在氯化鋅與硫酸復(fù)配體積比為1∶1的條件下城市和石化污水廠生化活性污泥及剩余污泥制備的吸附劑碘吸附值(依據(jù)GB7702-1997測(cè)定)分別為556.3mg/g、512.9mg/g、488.6mg/g，在吸附劑質(zhì)量濃度為0.5％，溫度25℃，污水COD濃度3000mg/L的吸附條件下，三種污泥制備的吸附劑平衡吸附容量分別為358.3mg/g、306.5mg/g、272.1mg/g，吸附平衡時(shí)間為40min；在氯化鋅與硫酸復(fù)配體積比為2∶1的條件下，城市和石化污水廠生化活性污泥及剩余污泥制備的吸附劑碘吸附值分別為599.6mg/g、558.0mg/g、532.3mg/g，對(duì)應(yīng)平衡吸附容量分別為408.4mg/g、356.4mg/g、322.4mg/g，吸附平衡時(shí)間為40min。
本發(fā)明同樣具有對(duì)氯化鋅的回收功能，其回收方法采用瀝濾法，將第三步得到的熱解產(chǎn)物放入布式漏斗中，分幾次加入稀氯化鋅溶液，其間輕微攪拌，達(dá)到最佳洗滌效果(洗滌下來(lái)的濃氯化鋅溶液加熱濃縮后，用于配制活化劑溶液)。然后用3mol/L鹽酸溶液500mL及70℃去離子水按同樣方法進(jìn)行洗滌，直至尾水中氯化鋅濃度小于1％，洗滌水留用處理下一批熱解產(chǎn)物。
對(duì)于上述各實(shí)施例制得的用于污水處理的污泥吸附劑，可利用孔徑分析儀、X-射線(xiàn)衍射儀、掃描電子顯微鏡、元素分析和紅外光譜儀等分析其孔結(jié)構(gòu)、形貌、元素含量和光譜特性等。
權(quán)利要求
1.一種用于污水處理的污泥吸附劑制備方法，其特征在于它是按照以下步驟制成第一步，干燥脫水，將污泥在103℃下干燥24h，得到含水率低于10％的干污泥；第二步，浸漬、干燥，取干污泥30g按質(zhì)量比1∶2.5加入氯化鋅與硫酸復(fù)配的活化劑溶液，氯化鋅與硫酸的復(fù)配體積比為1∶1或2∶1，濃度均為5mol/L。室溫靜止放置24h，除去懸浮液體，在103℃下干燥3h；第三步，熱解及冷卻，將第二步產(chǎn)物在流量為70mL/min的氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于550℃下熱解2h，加熱速率控制10℃·min-1；第四步，漂洗，采用瀝濾法回收氯化鋅后，用3mol/L鹽酸溶液500mL及70℃去離子水反復(fù)洗滌，使尾水pH值為4～5為止；第五步，干燥、研磨篩分，將第四步產(chǎn)物在103℃下干燥24h，使該產(chǎn)物含水率低于10％，根據(jù)要求進(jìn)行研磨并篩分，即得到不同粒徑的成品吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于污水處理的污泥吸附劑制備方法，其特征在于在第三步熱解過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣利用質(zhì)量濃度為10％的氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于污水處理的污泥吸附劑制備方法，它是采用氯化鋅與硫酸的復(fù)配活化劑代替單一氯化鋅作為浸漬溶液，通過(guò)低溫?zé)峤獾幕瘜W(xué)活化法制備吸附劑。該制備方法不但發(fā)揮了復(fù)配活化劑的協(xié)同活化作用，提高了吸附劑的吸附性能，還顯著降低了固液浸漬比例，以復(fù)配活化劑代替價(jià)格較貴的單一氯化鋅，使制備成本得到降低。并對(duì)熱解過(guò)程尾氣進(jìn)行處理，減少了環(huán)境污染，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1903754SQ200510041259
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者鐘秦, 余蘭蘭 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)