專利名稱：利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，涉及兩種工業(yè)固體廢棄物的資源化處置，具體是氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法。
背景技術(shù)：
城市污泥是城市污水處理的必然產(chǎn)物，污水廠在凈化污水的同時，也產(chǎn)生的污泥量約占污水總處理量的O. 3 O. 5% (含水率以97%計)的污泥。污泥中含有種類廣泛的污染物，包括各種對生物有毒害作用的重金屬，列入優(yōu)先污染物名錄的有機毒害物質(zhì)，以及易腐性有機物、致病微生物和豐富的氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)等。污泥中有機質(zhì)含量為城市污水的10倍，污水廠脫水污泥餅中的致病微生物含量比城市生活垃圾高幾個數(shù)量級，因此，城污水廠污泥是一類有巨大污染危害的廢棄物。污水廠污泥直接使用會污染土壤、水體，危害農(nóng)作物或通過食物鏈危害人體健康；排入水體中會污染水體，引起水質(zhì)惡化；隨意集中堆置會產(chǎn)生臭氣，有害昆蟲、致病微生物進入空氣和水體中，嚴重影響堆置地附近的環(huán)境衛(wèi)生 狀況；同時侵占土地資源，導致水體過度淤積等環(huán)境生態(tài)問題。赤泥是氧化鋁在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣，化學成分極其復雜，其中含有堿及其他污染物。到目前為止，我國已經(jīng)堆積大量的赤泥，并逐年增加，對于赤泥，國內(nèi)外尚未有一個好的處理辦法，大部分被用于筑壩堆存，很少進行資源化利用。大量的赤泥堆積給環(huán)境帶來了較大的危害，例如赤泥的堆放不僅占用大量土地，耗費較多的堆場建設(shè)和維護費用，而且存在于赤泥中的堿向地下滲透，造成地下水體和土壤污染；裸露赤泥形成的粉塵隨風飛揚，污染大氣，對人類和動植物的生存造成負面影響，惡化生態(tài)環(huán)境等，同時還使赤泥中的許多可利用成分不能得到合理利用，造成了資源的二次浪費。因此，研究安全、高效、經(jīng)濟的污泥和赤泥處理處置工藝，實現(xiàn)污泥和赤泥的減量化、資源化和無害化具有重要的理論和現(xiàn)實意義。污水處理污泥中大部分物質(zhì)是有機物，其中含有60 70%的粗蛋白質(zhì)，25%左右的碳水化合物，而無機灰分僅占5%左右；另一方面，污水處理污泥含碳量較高，其組成可用分子式C5H7NO2表示，理論含碳量約為53%。因此，它具有被加工成含炭吸附劑的客觀條件。平果鋁業(yè)公司所產(chǎn)赤泥中赤鐵礦U-Fe2O3)在赤泥物相中所占的比重較大。a -Fe2O3是良好的化學反應(yīng)催化劑，可以氧化污水處理污泥中難以轉(zhuǎn)化的各種有機物，促進積碳反應(yīng)的發(fā)生。因此，污水處理污泥中添加赤泥制備污泥吸附劑，可以提高吸附劑的吸附性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，所制備的吸附劑可以替代商品活性炭去除C0D、色度、濁度等，同時實現(xiàn)赤泥和污水處理污泥的資源化利用。本發(fā)明技術(shù)方案是
利用平果鋁業(yè)公司氧化鋁生產(chǎn)廢渣赤泥中所含有的比重較大的a -Fe2O3的良好的化學反應(yīng)催化性能，氧化污水處理污泥中的有機物，促使污水處理污泥中大部分有機物得以氧化分解，同時促進積碳反應(yīng)的發(fā)生，從而制得比未添加赤泥制備的吸附劑的吸附性能好的吸附劑。本發(fā)明這樣實現(xiàn)的一種利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，包括粉碎、混合、干燥、浸潰、熱解和清洗工序，得到以赤泥和污水處理污泥制備的吸附劑，其主要工藝步驟為(I)粉碎將赤泥投入干燥機第一次干燥，粉碎，得到赤泥粉末；(2)混合將脫水污泥加入混合機中，再將赤泥粉末加入，混合均勻得到混合料；(3)干燥將步驟⑵得到的混合料投入干燥機第二次干燥至含水率為10%以下， 粉碎，過篩，保留粒徑范圍為O. 75 I. 5mm之間的混合料；(4)浸潰將ZnCl2水溶液加入浸潰槽中，攪拌，加入混合料，浸潰24h后過濾，第三次干燥至恒重，ZnCl2水溶液回收使用；(5)熱解將步驟⑷得到的物料投入熱解爐中，充氮熱解，冷卻；(6)清洗先用60 80°C的HCl水溶液，再用熱去離子水清洗，直至清洗液的pH為6±4，過濾，第四次干燥，粉碎至粒徑為200目以下，即得到吸附劑產(chǎn)品，HCl水溶液回收使用。以上所述的干燥為熱風干燥，控制熱風溫度100 105°C。以上所述的赤泥粉末控制120 200目。以上所述的混合是赤泥干粉末與脫水污泥重量比按I 5:45 49混合。以上所述的浸潰固液比為1:1 1:3. 5。以上所述的ZnCl2水溶液濃度為2. 5 4mol/L。以上所述的熱解控制升溫速率為10°C /min，升溫至350 600°C在氮氣中熱解30 120mino以上所述的HCl水溶液濃度為9 11%。


圖I :本發(fā)明工藝流程示意圖。本發(fā)明相對于現(xiàn)有的技術(shù)具有以下優(yōu)點I、利用平果鋁業(yè)公司氧化鋁生產(chǎn)廢渣赤泥，赤泥干粉末與脫水污泥重量比按I 5:45 49為原料制備吸附劑，為吸附劑的制備找到了廉價易得的材料，可以緩解我國木材、能源短缺的矛盾。2、本發(fā)明利用赤泥與脫水污泥制備的吸附劑具有豐富的中孔、過渡孔，吸附劑的碘吸附值達到416mg/g，可廣泛應(yīng)用于去除廢水中C0D、大分子物質(zhì)等。3、本發(fā)明制備的吸附劑吸附性能優(yōu)于未添加赤泥的污泥制備的吸附劑，為高性能的污泥吸附劑的制備提供了新的技術(shù)途徑。4、本發(fā)明同時利用了污泥和赤泥兩種固體廢物制備吸附劑，實現(xiàn)了廢物資源化利用，達到了 “同時變多廢為寶”和“以廢治廢”的目的，具有較好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的赤泥和污泥制備吸附劑的方法作進一步描述。實施例I將赤泥經(jīng)105°C熱風干燥，粉碎至140目以上；將赤泥粉末按50公斤加入480公斤含水率為75%的污水處理污泥中，混合均勻，經(jīng)104°C熱風干燥至含水率為10%以下，粉碎，過篩，保留粒徑范圍為O. 9 I. 2mm之間的配料；用濃度為3mol/L的ZnCl2溶液按固液比為1:2. 5浸泡，24h后熱風干燥至恒重，再以升溫速率為10°C /min升溫至500°C在氮氣中熱解30min，在氮氣中冷卻，而后用70°C的10%HC1溶液洗滌，再用熱去離子水清洗，直至清洗液的PH為6. 3，熱風烘干，粉碎至粒徑為180目以上，即得到污泥吸附劑。污泥吸附劑的碘吸附值為380mg/g。
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實施例2將赤泥經(jīng)105°C熱風干燥，粉碎至160目以上；將赤泥粉末按45公斤加入460公斤含水率為75%的污水處理污泥中，混合均勻，經(jīng)102°C熱風干燥至含水率為10%以下，粉碎，過篩，保留粒徑范圍為I. I I. 3mm之間的配料；用濃度為2. 5mol/L的ZnCl2溶液按固液比為1:2浸泡，24h后熱風干燥至恒重，再以升溫速率為10°C /min升溫至400°C在氮氣中熱解30min，在氮氣中冷卻，而后用60°C的9%HC1溶液洗滌，再用熱去離子水清洗，直至清洗液的PH為6. 1，熱風烘干，粉碎至粒徑為180目以上，即得到污泥吸附劑。污泥吸附劑的碘吸附值為354mg/g。實施例3將赤泥經(jīng)105°C熱風干燥，粉碎至200目以上；將赤泥粉末按30公斤加入470公斤含水率為75%的污水處理污泥中，混合均勻，經(jīng)105°C熱風干燥至含水率為9%以下，粉碎，過篩，保留粒徑范圍為O. 8 I. Omm之間的配料；用濃度為4mol/L的ZnCl2溶液按固液比為1:2. 5浸泡，24h后熱風干燥至恒重，再以升溫速率為10°C /min升溫至600°C在氮氣中熱解80min，在氮氣中冷卻，而后用70°C的11%HC1溶液洗滌，再用熱去離子水清洗，直至清洗液的PH為6. 4，熱風烘干，粉碎至粒徑為200目以上，即得到污泥吸附劑。污泥吸附劑的碘吸附值為407mg/g。實施例4將赤泥經(jīng)105°C熱風干燥，粉碎至200目以上；將赤泥粉末按25公斤加入450公斤含水率為75%的污水處理污泥中，混合均勻，經(jīng)103°C熱風干燥至含水率為9%以下，粉碎，過篩，保留粒徑范圍為O. 9 I. Omm之間的配料；用濃度為3. 5mol/L的ZnCl2溶液按固液比為1:2. 5浸泡，24h后熱風干燥至恒重，再以升溫速率為10°C/min升溫至550°C在氮氣中熱解120min，在氮氣中冷卻，而后用80°C的10%HC1溶液洗滌，再用熱去離子水清洗，直至清洗液的PH為6. 4，熱風烘干，粉碎至粒徑為200目以上，即得到污泥吸附劑。污泥吸附劑的碘吸附值為416mg/g。
權(quán)利要求
1.一種利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，其特征在于包括粉碎、混合、干燥、浸潰、熱解和清洗工序，得到以赤泥和污水處理污泥制備的吸附劑，其主要工藝步驟為 (1)粉碎將赤泥投入干燥機第一次干燥，粉碎，得到赤泥粉末 ； (2)混合將脫水污泥加入混合機中，再將赤泥粉末加入，混合均勻得到混合料； (3)干燥將步驟(2)得到的混合料投入干燥機第二次干燥至含水率為10%以下，粉碎，過篩，保留粒徑范圍為O. 75 I. 5mm之間的混合料； (4)浸潰將ZnCl2水溶液加入浸潰槽中，攪拌，加入混合料，浸潰24h后過濾，第三次干燥至恒重，ZnCl2水溶液回收使用； (5)熱解將步驟(4)得到的物料投入熱解爐中，充氮熱解，冷卻； (6)清洗先用60 80°C的HCl水溶液，再用熱去離子水清洗，直至清洗液的pH為6±4，過濾，第四次干燥，粉碎至粒徑為200目以下，即得到吸附劑產(chǎn)品，HCl水溶液回收使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，其特征在于所述的干燥為熱風干燥，控制熱風溫度100 105°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，其特征在于所述的赤泥粉末控制120 200目。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，其特征在于所述的混合是赤泥干粉末與脫水污泥重量比按I 5:45 49混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，其特征在于所述的浸潰固液比為1:1 1:3. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，其特征在于所述的ZnCl2水溶液濃度為2. 5 4mol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，其特征在于所述的熱解控制升溫速率為10°c /min，升溫至350 600°C在氮氣中熱解30 120mino
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，其特征在于所述的HCl水溶液濃度為9 11%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用氧化鋁工業(yè)赤泥和污水處理污泥制備吸附劑的方法，包括粉碎、混合、干燥、浸漬、熱解和清洗工序。工藝條件赤泥干粉末與脫水污泥重量比按1～5∶45～49，混合干燥后用濃度為2.5～4mol/L ZnCl2水溶液浸漬，浸漬固液比為1∶1～1∶3.5，熱解控制升溫速率為10℃/min，升溫至350～600℃在氮氣中熱解30～120min，洗滌，干燥，得到以赤泥和污水處理污泥制備的吸附劑。本發(fā)明制備的吸附劑具有豐富的中孔、過渡孔，可廣泛應(yīng)用于去除廢水中COD、大分子物質(zhì)等，吸附性能優(yōu)于未添加赤泥的污泥制備的吸附劑，為赤泥的資源化利用找到了新的途徑，達到了“同時變多廢為寶”和“以廢治廢”的目的，具有較好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
文檔編號B01J20/08GK102886247SQ20121037485
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者喻澤斌, 項國梁, 胡曉 申請人:廣西大學