一種超聲協(xié)同改性環(huán)糊精處理焦化污泥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種焦化污泥處理技術(shù)，尤其涉及一種使用超聲與改性環(huán)糊精協(xié)同處理焦化污泥的方法，是焦化污泥無害化處理的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污泥處理即污泥經(jīng)單元工藝組合處理，達到減量化、穩(wěn)定化、無害化的全過程。污泥穩(wěn)定處理的要求是最終處置時對環(huán)境無害，處理后的污泥被棄置于自然環(huán)境中(地面、地下、水中)或再利用，能夠達到長期穩(wěn)定并對生態(tài)環(huán)境無不良影響。
[0003]污泥經(jīng)最終處理后，若不加任何利用的簡單填埋處理，會耗費土地資源且無法產(chǎn)生附加價值，是一種不夠經(jīng)濟環(huán)保的落后方式;也可資源化利用，作為肥料施用到農(nóng)田、綠化等土壤中，成為土壤的一部分，或者制成有用的材料，如鋪路的渣土、水泥、制磚等。近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入，污泥的資源化處理日趨獲得重視，目前國內(nèi)外污泥處理處置所依循的原則均是減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。污泥資源化處理包含兩個方面理念:一是將污泥處理至可利用的資源，如制造生物肥料或工程材料等，實現(xiàn)變廢為寶；二是采用節(jié)能降耗節(jié)省投資的處理工藝。目前國內(nèi)外常用的污泥處理工藝包括生化和物化兩種處理路線。其中生物處理工藝包括厭氧消化、好氧消化、好氧堆肥;物化工藝包括堿法穩(wěn)定、熱法穩(wěn)定，生物處理由于其運行費用比物化處理明顯要低，而得到了更多的應(yīng)用和關(guān)注。
[0004]焦化污泥是焦化廢水處理過程所排放的污泥，為污泥處理的一類重點對象，其中不僅有難降解的有機污染物，還有不同含量的重金屬以不同的化學(xué)形態(tài)存在，這種復(fù)雜組分狀況直接對環(huán)境構(gòu)成更大的風險，并影響著污泥處置方法的選擇。董艷麗等人在“超聲輔助生物表面活性劑去除污泥中的重金屬”(化工實刊，2015,29(7):14-17)—文中采用淋洗法研究了超聲輔助生物表面活性劑(皂素)對污泥中重金屬的去除率效果，研究發(fā)現(xiàn)污泥中Cd、N1、Zn三種重金屬的去除率分別達到58.9%、54.5%和73.0%。由美雁等人在“超聲破解剩余污泥的研究”(東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014，35(3):447-451)—文中考察超聲時間、超聲頻率、超聲功率和超聲脈沖比及超聲時間與頻率、時間與功率和功率與頻率因素間交互作用對剩余污泥超聲破解效果的影響，單純使用超聲對污泥處理。譚江等人在“超聲強化活性污泥法處理含芳香族硝基化合物廢水”(環(huán)境工程學(xué)報，2013，7(10):3861-3866)—文中采用低強度超聲波強化活性污泥法處理經(jīng)超聲空化預(yù)處理后的含芳香族硝基化合物廢水，考察了超聲波功率、頻率、作用時間等因素對去除廢水中對硝基苯胺、硝基苯與C0D的強化效果。以上研究雖然涉及單獨或輔助使用超聲來處理污泥，而污泥中的有機污染物的無害化處理情況沒有提及。
[0005]環(huán)糊精(Cyclodextrin,CD)是直鏈淀粉在由芽孢桿菌產(chǎn)生的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用下生成的一系列環(huán)狀低聚糖的總稱，環(huán)糊精分子形成包含親水性外表面和疏水性內(nèi)空洞的略呈錐形的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使環(huán)糊精具有包合作用，化合物被包埋在環(huán)糊精的空腔中形成主-客結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精包絡(luò)物，通常將環(huán)糊精稱為主體，而把進入其空腔內(nèi)的化合物稱為客體。環(huán)糊精的特殊結(jié)構(gòu)使其能與污染物形成穩(wěn)定的包絡(luò)物，從而減少環(huán)境污染，可用于生物法處理工業(yè)廢水，具有環(huán)保上的應(yīng)用價值。環(huán)糊精中最常見的是分別含有6、7和8個葡萄糖基單元的⑶、β-CD和γ-CD，其中β-⑶又以孔洞大小適中且生產(chǎn)成本低，成為目前工業(yè)化大量生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的環(huán)糊精產(chǎn)品。但由于環(huán)糊精在水中的溶解度小等結(jié)構(gòu)特性，不利于其對污染物的吸附，使其環(huán)保應(yīng)用受到限制，為修正結(jié)構(gòu)缺陷以擴大其應(yīng)用范圍，需要對其進行修飾改性。改性環(huán)糊精(Modified Cyclodextrin)是在保持其大環(huán)基本骨架不變的情況下引入修飾基團，得到具有不同性質(zhì)和功能的產(chǎn)物，環(huán)糊精經(jīng)過改性可增強其與污染物接觸及沉降的能力。
[0006]關(guān)于改性環(huán)糊精在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用，周玉青等人在“用新型交聯(lián)β-環(huán)糊精處理苯酚廢水”(化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，2011，27(5):477-480)—文中提到交聯(lián)環(huán)糊精的再生吸附率達到88%以上，這一再生吸附是在不斷補充損失量的情況下，文章沒有提及交聯(lián)β-環(huán)糊精在吸附和再生過程損失，以及如何解決這種損失。王海軍等人在“HDI改性β-環(huán)糊精及其焦化廢水處理”(生物加工過程，2013，11(6):82-85)中發(fā)現(xiàn)，HD1-β-Ο)的吸附性能可以再生，重復(fù)再生10次后吸附率仍在58.1%，但沒有提及HD1-β-⑶在使用過程中的質(zhì)量損耗問題。在中國專利文獻CN201410639016.7中，提供了一種超聲輔助條件下使用交聯(lián)劑來改性環(huán)糊精的方法，制備的改性環(huán)糊精聚合物呈現(xiàn)規(guī)則形貌，可用于有機廢水的處理，在廢水處理過程中具有很強的再生性，并且吸附和再生過程的質(zhì)量損失小于20%。
[0007]基于上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本發(fā)明著眼于將廢水處理中具有優(yōu)良性能的改性環(huán)糊精與現(xiàn)有的超聲污泥處理技術(shù)結(jié)合，開發(fā)一種新型的焦化污泥處理技術(shù)，以解決有機污染物的無害化處理問題，并提高污泥處理效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無害化處理焦化污泥的新方法，能夠有效去除焦化污泥中的酚類、苯類、重金屬離子等污染物；同時利用超聲技術(shù)作為輔助手段，在改性環(huán)糊精無害化處理焦化污泥時，起到積極作用，縮短改性環(huán)糊精的處理時間，提升處理效率。
[0009 ]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種超聲協(xié)同改性環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，包括步驟為:將改性環(huán)糊精加入待處理的焦化污泥中，使用超聲波照射所述焦化污泥，隨時間推移持續(xù)進行無害化處理。
[0010]優(yōu)選地，處理焦化污泥的具體步驟為:
1.將所述焦化污泥放入容器中；
Π.將所述改性環(huán)糊精進行包裹后放入所述焦化污泥中； m.將焦化污泥放置于超聲發(fā)生器中調(diào)節(jié)所述超聲發(fā)生器的頻率和聲強；
IV.開啟超聲發(fā)生器對所述焦化污泥開始持續(xù)的無害化處理。
[0011]進一步優(yōu)選地，步驟Π中使用濾網(wǎng)包裹所述改性環(huán)糊精。
[0012]優(yōu)選地，所述改性環(huán)糊精具有規(guī)則形貌。
[0013]進一步優(yōu)選地，所述改性環(huán)糊精為球形改性環(huán)糊精交聯(lián)聚合物，該改性環(huán)糊精采用常用的環(huán)糊精為原料，如a-CD、i3_CD和γ -CD中的一種或多種的混合，通過交聯(lián)聚合反應(yīng)并加入分散劑的方式制備，該種改性環(huán)糊精在廢水處理過程中具有很強的再生性，并且吸附和再生過程的質(zhì)量損失小，用于焦化污泥處理也可取得較好的效果。
[0014]優(yōu)選地，本發(fā)明可處理的所述焦化污泥的濃度范圍為10-15000mg/L，相應(yīng)的加入的改性環(huán)糊精的量可以是0.1_5000g/L。
[0015]優(yōu)選地，所述超聲波的聲強控制在0.1-10W/cm2，頻率范圍為l-100kHz。
[0016]本發(fā)明焦化污泥處理方法處理的焦化污泥主要污染物包括:酚類、苯類、萘系、重金屬離子、氨氮類、硫化物等污染物