申请日2017.03.24
公开(公告)日2017.07.14
IPC分类号C02F11/12; B01J20/30; B01J20/10; C02F1/28; C02F101/20; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种净水厂含锰铝铁污泥的资源化利用方法，步骤包括：以净水厂含锰铝铁污泥为原料，先脱水，获得干污泥后，再依次加入电厂粉煤灰和硫酸进行酸化处理，获得酸化材料，然后加入高岭土，利用硅酸钠调节硅化材料中硅∶铝质量比为1∶1后，静置反应7天，晾干或烘干后，获得干料，最后将干料加热至400‑500℃煅烧1h，自然冷却后获得有吸附能力的材料。本发明充分进行废物利用，将污泥、粉煤灰两种废料与价格低廉的高岭土开发形成吸附剂，实现废物利用与废物资源化;制备方法，制备获得的一种高效吸附材料具有很好的吸附活性，对于有机物、磷、重金属离子等均具有一定效果，可以直接应用于废水/污水处理领域。
权利要求书
1.一种净水厂含锰铝铁污泥的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：以净水厂含锰铝铁污泥为原料，先脱水，获得干污泥，再依次加入电厂粉煤灰和硫酸进行酸化处理，获得酸化材料，然后加入高岭土，利用硅酸钠调节硅化材料中硅∶铝质量比为1∶1后，静置反应7天，晾干或烘干后，获得干料，最后将干料加热至400-500℃煅烧1h，自然冷却后获得有吸附能力的材料。
2.根据权利要求1所述的一种净水厂含锰铝铁污泥的资源化利用方法，其特征在于，所述脱水的步骤为：在原料中加入聚丙烯酰胺，搅拌后离心脱水至污泥含水率低于80%。
3.根据权利要求1所述的一种净水厂含锰铝铁污泥的资源化利用方法，其特征在于，所述电厂粉煤灰∶干污泥的质量比为3∶5，高岭土∶干污泥的质量比为2∶5，硫酸为体积比为1∶1的硫酸水溶液，硫酸的加入量为每100g干污泥中加入1-2ml。
4.一种吸附剂，其特征在于，所述吸附剂是以净水厂含锰铝铁污泥为原料，利用如权利要求1-3所述的方法制备获得的。
5.一种如权利要求4所述的吸附剂在污水处理中的应用。
说明书
一种净水厂含锰铝铁污泥的资源化利用方法
技术领域
本发明涉及的是污水处理的技术领域，尤其涉及的是一种净水厂含锰铝铁污泥的资源化利用方法。
背景技术
由于地质高含锰的缘故，加上现今水环境质量的不断降低和生产生活取水量的增加，我国很多地方源水水质锰出现季节性超标现象，以水库为取水源的水厂尤为严重。对于源水锰超标的水厂，当前最为有效也最为简单的工艺是投加强氧化剂，如高锰酸钾、臭氧等将源水的溶解性锰(即Mn2+离子)氧化为二氧化锰，二氧化锰不溶解于水，可以在后续的混凝沉淀等过程去除而进入排泥系统。外加的强氧化剂多为高锰酸钾药剂(也有加其他氧化剂的)，高锰酸钾被还原的产物也是二氧化锰，故含锰源水处理后将有大量的呈现黑色的二氧化锰进入污泥系统。此外，净水厂日常采用的混凝剂一般为含铁铝的无机混凝剂，最终铁铝形成非溶解性的沉淀物进入净水厂污泥系统。源水含锰的净水厂最终将会产生大量的含锰铝铁的污泥(如图1为我国某净水厂大量的含锰铝铁污泥在排泥塘，黑色的塘泥即将溢出;图2为含锰污泥实物图)，而这些污泥目前一般是脱水后进行填埋处理处置，一方面增加了环境污染;另一方面锰铝铁等资源没有有效利用，造成了资源浪费，不符合废物处理的资源化原则。
污泥中所含的锰铝铁硅等均没有明显毒性(给水处理中，铁、铝、锰均为感官指标而非毒理学指标)，而且纯的氧化铝(Al2O3)、二氧化锰(MnO2)、氧化铁(Fe2O3)等都是很好的吸附材料，因而如果能够将污泥做适当的处理，理论上可以得到具有吸附性能的吸附剂，吸附剂可以用于污水处理方面，实现污泥的资源化利用。对于一般的净水厂如果不含锰，其污泥的主要无机物成分是铁、铝沉淀物和源水胶体带来的少量无机物(主要是硅酸盐)，所以可以进行酸化处理开发为铁、铝盐混凝剂，但是对于锰含量较高的污泥(主要成分有MnO2)，这种开发方法并不合理，因为MnO2不溶于酸碱，而且Mn4+离子在水中也不能稳定存在。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种净水厂含锰铝铁污泥的资源化利用方法，以利用净水厂含锰铝铁的污泥开发出高效吸附剂，实现资源化再利用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种净水厂含锰铝铁污泥的资源化利用方法，包括以下步骤：以净水厂含锰铝铁污泥为原料，先脱水，获得干污泥，然后依次加入电厂粉煤灰和硫酸进行酸化处理，获得酸化材料，再加入高岭土，利用硅酸钠调节硅化材料中硅：铝质量比为1∶1后，静置反应7天，晾干或烘干，获得干料，最后将干料加热至400-500℃煅烧1h，自然冷却后获得有吸附能力的材料，即吸附剂，具体为：
(1)以净水厂含锰铝铁污泥为原料，加药脱水至含水率低于80%，获得干污泥;
(2)在步骤(1)的干污泥中加入电厂粉煤灰和硫酸进行酸化处理，获得酸化材料;
(3)在步骤(2)的酸化材料中加入高岭土，搅拌混匀后，获得混合材料，利用硅酸钠调节混合材料中硅∶铝质量比为1∶1;
(4)将步骤(3)的混合材料静置反应7天后，晾干或烘干，获得干料;
(5)将步骤(4)的干料暴露在空气中加热至400-500℃，恒温保持1h后，自然冷却，获得吸附剂。
本发明的原理为：原污泥中含的锰为水合氧化锰MnO2·xH2O，铝为Al(OH)3，铁为Fe(OH)3，原污泥还有一定量的硅酸盐和有机物等，粉煤灰和高岭土所含的物质组成为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3等。酸化可以改变混合物的特性，形成活化表面;煅烧可以将Al(OH)3和Fe(OH)3失去水分形成Al2O3和Fe2O3;在硅铝比控制合适的情况下，煅烧可以形成有一定中孔的混合铁铝硅锰氧化物;煅烧温度稍低，有利于形成低结晶度的材料，表面积较大，有利于吸附;此外，在煅烧过程中，原污泥中的有机物可以部分燃烧(不完全燃烧)有利于造孔，形成有吸附能力的材料。
进一步地，所述脱水的步骤为：在原料中加入聚丙烯酰胺，搅拌后离心脱水至污泥含水率低于80%，干污泥中的含水率越低越利于后续处理，降低能耗，若原料本身的含水率即在80%以下，则可以不需要进行脱水。
进一步地，所述电厂粉煤灰∶干污泥的质量比为3∶5，高岭土∶干污泥的质量比为2∶5，硫酸为体积比为1∶1的硫酸水溶液，硫酸的加入量为每100g干污泥中加入1-2ml。
本发明还提供了一种吸附剂，所述吸附剂是以净水厂含锰铝铁污泥为原料，利用上述资源化利用方法制备获得的。
本发明还提供了上述吸附剂在污水处理中的应用。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1)充分进行废物利用，将污泥、粉煤灰两种废料与价格低廉的高岭土开发形成吸附剂，实现废物利用与废物资源化。
2)制备方法相对简单，只有脱水-酸化-煅烧等程序，无需复杂的工艺与设备，成本较低。净水厂原污泥成分虽然复杂，但是基本无有毒有害物质，有利于开发利用。
3)二氧化锰、氧化铝、氧化铁和二氧化硅均为性质稳定的材料，酸化后具有很好的吸附活性，无二次污染释放，本发明基于对净水厂含锰铝铁的污泥进行处理与再生利用，开发出一种高效的吸附剂，该吸附剂对于有机物、磷等污染物具有较好的效果，对于重金属离子也有一定的效果，该吸附剂可以直接应用于废水/污水处理领域。