申请日2015.04.14
公开(公告)日2015.07.29
IPC分类号B01J20/20; C02F11/14; B01J20/30
摘要
本发明公开了一种改性稻壳生物碳制备及调理城市污泥的方法，属于环境治理技术领域。该方法包括：在一定条件下制备稻壳生物碳;将稻壳生物碳按照一定的比例浸泡在盐酸溶液中;在一定条件下利用氯化铁溶液对酸洗后的稻壳生物碳进行改性，制得改性稻壳生物碳;将制备的改性稻壳生物碳对污泥进行调理，提高污泥脱水性能。本发明的改性稻壳生物碳能有效提高污泥的脱水性，脱水污泥滤饼含水率达到68%-71%;同时，稻壳生物碳的原料为农业废料稻壳，此方法对于解决环境污染、促进废物循环再利用具有重要意义。
摘要附图
权利要求书
1.一种改性稻壳生物碳的制备方法，其特征在于，所述污泥调理剂采用氯化铁 改性制备，包括以下步骤：
(1)取一定量的稻壳在限氧条件下，以450-550℃焚烧1-3h;
(2)将焚烧后的残留固体自然冷却后碾磨过筛，得到大小为80-250μm的 稻壳生物碳;
(3)将稻壳生物碳浸泡在0.5-1.5mol/L的盐酸溶液中，稻壳生物碳质量与 盐酸溶液体积的比例为1:55-1:45g/ml，浸泡时间为20-26h;
(4)将上述浸泡在盐酸中的稻壳生物碳过滤，并用纯水冲洗多次，直到滤 液pH呈中性，在100-120℃下烘干;
(5)将上述烘干后的稻壳生物碳粉末放入2-4mol/L氯化铁溶液中，稻壳生 物碳质量与氯化铁溶液体积的比例为1:12-1:8g/ml，进行超声分散和 混合，超声功率为80-120W，水温为20-40℃，超声时间为0.5-2h;
(6)将上述超声后的稻壳生物碳过滤，在100-120℃下烘干，待自然冷却 后碾磨过筛，得到所述的大小为80-250μm的改性稻壳生物碳。
2.如权利要求1所述改性稻壳生物碳调理城市污泥的方法，其特征在于，所述 方法包括以下步骤：取一定量的污泥，加入60%-80%污泥干重的权利要求1 所述的改性稻壳生物碳，先快速搅拌250-350rpm，时间20-40s，后慢速搅 拌40-60rpm，时间2-5min，再进行过滤脱水。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述稻壳取自普通的粮食加工厂的稻 壳。
4.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述污泥为城市污水处理厂的剩余污 泥。
说明书
一种改性稻壳生物碳制备及其调理城市污泥的方法
技术领域
本发明属于环境治理技术领域，特别涉及一种改性稻壳生物碳制备及其调理 城市污泥的方法。
背景技术
城市污泥由于产量大、体积大、性质复杂且对环境和人类健康存在危害，如 果处理不当，可能产生二次污染，因此污泥的处理处置任务艰巨。城市污泥含有 大量水分(超过97%)、体积庞大，为后续处理处置带来极大困难，因此有效脱 水是污泥处理处置的关键。然而，城市污泥作为一种高塑性流体，直接脱水后污 泥含水率仍然在90%以上;需要经过污泥调理，改进其脱水性能。
目前，污泥调理工艺大体上可分为物理法、化学法和生物法三大类。其中化 学调理法因操作简便、处理周期短、投资运行费用低等优点而得到广泛应用。但 是，由于化学调理后的污泥具有较高的可压缩性，在过滤过程中，污泥滤饼变得 越来越紧密，从而阻碍污泥脱水效率的提高。为了减小污泥的可压缩性，开发各 种新型高效、安全、经济的污泥调理剂成为污泥脱水研究的热点。陈畅亚等采用 改性粉煤灰对城市污泥进行调理，结果表明改性粉煤灰能够有效提高污泥的脱水 性能，但是改性粉煤灰单独投加的剂量较大，可能增加污泥的总固体量;罗海健 等研究了木屑对污泥调理的影响，结果表明木屑与阳离子聚丙烯酰胺联合调理城 市污泥，能够有效提高污泥的脱水性能，但是单独添加木屑污泥脱水效果不佳。 研究表明单独添加少量物理调理剂有利于形成易脱水的污泥，但对提高污泥脱水 性能没有明显的作用，现有方法多采用加入大量物理调节剂或联用化学絮凝剂的 方法提高污泥脱水性能。物理调理剂的大投加量，会大大增加污泥泥饼的总固体 含量，不利于污泥的后期处置;物理调理剂与絮凝剂联用，方法复杂，难以找到 调理剂的最佳组合投加量。
研究表明，生物碳可用来吸附土壤中的重金属以及改善水质，但目前尚无利 用稻壳生物碳改善污泥脱水性能的研究。稻壳生物碳表面带有负电荷，单独添加 稻壳生物碳后，不能有效地与带负电荷的污泥颗粒产生静电中和作用，对于未脱 稳的原污泥稻壳生物碳的骨架作用不明显，单独添加稻壳生物碳不能有效提高污 泥的脱水性能。因此，需要对稻壳生物碳进行改性。本专利采用氯化铁对稻壳生 物碳进行改性，并采用该项稻壳生物碳调理城市污泥，可以有效提高污泥的脱水 性能。该方法既可以避免物理调理剂投加量过大的问题，也可以避免物理调理剂 与化学絮凝剂联用时的复杂工序，是一种工艺简单、成本廉价、效果良好的污泥 调理新方法，性稻壳生物碳的制备方法得到的改性稻壳生物碳同时为稻壳生物碳 的资源化利用提供另一条新出路，具有较高的经济、社会和环境的效益。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有污泥调理和脱水技术的不足，提供一种工艺简 单、成本低廉、效果良好的改性稻壳生物碳制备及其调理城市污泥的方法。
本发明提供的一种改性稻壳生物碳的制备方法，所述污泥调理剂采用氯化铁 改性制备，包括以下步骤：
(1)取一定量的稻壳在限氧条件下，以450-550℃焚烧1-3h;
(2)将焚烧后的残留固体自然冷却后碾磨过筛，得到大小为80-250μm的 稻壳生物碳;
(3)将稻壳生物碳浸泡在0.5-1.5mol/L的盐酸溶液中，稻壳生物碳质量与 盐酸溶液体积的比例为1:55-1:45g/ml，浸泡时间为20-26h;
(4)将上述浸泡在盐酸中的稻壳生物碳过滤，并用纯水冲洗多次，直到滤 液pH呈中性，在100-120℃下烘干;
(5)将上述烘干后的稻壳生物碳粉末放入2-4mol/L氯化铁溶液中，稻壳生 物碳质量与氯化铁溶液体积的比例为1:12-1:8g/ml，进行超声分散和 混合，超声功率为80-120W，水温为20-40℃，超声时间为0.5-2h;
(6)将上述超声后的稻壳生物碳过滤，在100-120℃下烘干，待自然冷却 后碾磨过筛，得到所述的大小为80-250μm的改性稻壳生物碳。
本发明所述的改性稻壳生物碳调理城市污泥的方法，包括以下步骤：
取一定量的污泥，加入60%-80%污泥干重的上述所制备的改性稻壳生物碳， 先快速搅拌250-350rpm，时间20-40s，后慢速搅拌40-60rpm，时间2-5min， 再进行过滤脱水。
所述的改性稻壳生物碳制备方法中的稻壳粉，具体为取自普通粮食加工厂的 稻壳。
所述的改性稻壳生物碳调理城市污泥方法中的污泥，具体为城市污水处理厂 的剩余污泥。
本发明的优点在于，本发明的改性稻壳生物碳能有效提高城市污泥的脱水性 能，其脱水效果要远远优于原稻壳生物碳，与原污泥相比，污泥比阻下降 95.1%-98.0%，污泥净产率提高24.3-28.1倍，滤饼含水率达到68%-71%。且此方 法不需要再投加任何絮凝剂，操作方法简单、实用性强，对于解决环境污染、实 现以废治废具有重要意义