申请日2013.12.05
公开(公告)日2014.02.26
IPC分类号C01B31/08
摘要
本发明涉及一种用污水厂污泥制备活性炭的方法，属于环保领域。将从污水厂取回的含水率较高污泥，自然风干数天，然后再将污泥放入烘箱中105℃烘干，经研磨、筛分成粒径小于3mm的颗粒，用一定浓度的磷酸溶液浸泡，48小时后沥干，然后将酸化污泥放入带盖坩埚中，送入微波炉按一定的微波处理工艺进行处理;处理后先用70℃以上热水浸洗，再用蒸馏水充分洗涤，使其pH值接近中性;干燥研磨。本发明为污水厂创造附加经济效益，降低污水处理运行费用，减少了污泥排放，实现变废为宝。
权利要求书
1.一种用污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于包括下列步骤：
(一)将从污水厂取回的含水率较高污泥，自然风干数天，然后再将污泥放入烘箱中105℃烘干，经研磨、筛分成粒径小于3mm的颗粒;
(二)取筛分后的干污泥样品4克，用一定浓度的磷酸溶液浸泡，48小时后沥干，然后将酸化污泥放入带盖坩埚中，送入微波炉按一定的微波处理工艺进行处理;
(三)处理后的活性炭样品中带有大量的焦磷酸，先用70℃以上热水浸洗，再用蒸馏水充分洗涤，使其pH值接近中性;
将炭放入烘箱，在120℃左右干燥5小时，经干燥器中冷却，人工研磨筛分至200目，所得的样品即为活性炭样品，放入干燥器保存。
说明书
用污水厂污泥制备活性炭的方法
技术领域
本发明属于环保领域，尤其是污水厂污泥制备活性炭的方法。
背景技术
城市污水污泥是污水厂处理废水所产生的固态废弃物(絮状体)。污水厂在净化污水的同时，产生的污泥量约占污水总处理量的0.3～5%(含水率以97%计)。污泥的成分非常复杂，含有大量的有机物和有害物，而且还含有危险的病原微生物、寄生虫卵等。污泥的性质很不稳定，极易腐化，造成污染。因此必须对其进行适当的处理，才能保证污水的处理效果，避免更严重的二次污染。
污水处理中的污泥处理和处置技术在我国起步较晚，与国外先进国家相比差距很大。在我国现有的污水处理设施中，有污泥稳定处理设施的还不到25%，处理工艺和配套设备完善的不到10%。在为数不多的污泥消化池中能够正常运行的很少，有些根本就没有运行。多数污水厂只是将污泥送往垃圾场填埋，或直接暴露在旷野中造成二次污染。尽管国家花费了大量人力物力财力治理了污水，但污水处理的伴生产品污泥却得不到充分有效的控制。此外，传统的污泥处置费用很高，约占污水处理系统总费用的30%～40%，甚至超过50%。因此，无论从污染物净化的完善程度，废水处理技术开发中的重要性及投资比例，污泥处理都占有十分重要的地位。
污泥处理与处置和其它固体废物的处理处置一样，都应遵循减量化、稳定化、无害化的原则。国内外常用的污泥处置方式有填埋、焚烧、投海、土地利用等实用性方法，但随着环境标准的更加严格化，其中存在的问题就明显暴露出来。污泥填埋也存在一些问题，象渗出液和气体的形成。渗出液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当，这种液体就会进入地下水层，污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和起火。另外，适合污泥填埋的场所因城市污泥的大量产出而越来越有限，可供填埋的场地越来越少，特别是在人口稠密的国家。污泥在焚烧时会产生二氧化硫、二恶英等气体而造成空气污染。污泥中的重金属也会随烟尘的扩散而污染空气。此外，焚烧法的处理成本十分昂贵。
污泥处理处置大致可以归结为两类：一是抛弃型技术，污泥作为废物不利用;二是资源化技术，充分利用污泥中的有用成分，实现变废为宝。后者符合可持续发展的战略方针，有利于建立循环型经济，近年来获得广泛的关注。
活性炭是一种具有特殊结构和性能的微晶质碳，具有大量的孔隙和很大的比表面积，因此具有很强的选择性吸附能力。是一种已在食品、医药、化学、国防、农业、水处理和环境保护等工业得到广泛应用的吸附材料。用来生产活性炭的原料很广泛，已由早期的木材、锯屑、果壳等林产品扩展到煤、石油、沥青等。但是由于活性炭的价格较高，因而也限制了它的使用。近年来利用农林废物、纸浆废液、有机废弃物等含碳物质，制造价格低廉或具有特殊性能的活性炭的探索越来越受到重视。
污水处理过程中产生的污泥中含有大量的有机物，剩余污泥中大部分物质是有机物，其中大约含有60～70%的粗蛋白质，25%左右的碳水化合物。我国目前污水污泥中有机物的含量一般为40～70%，但是随着社会发展水平的提高其含量也在增加，它具有被加工成含炭吸附剂的客观条件。
目前国内外对污泥制备活性炭的研究采用的加热方式通常为常规加热，而与传统的加热方式相比，微波加热是一种全新的热能技术，有着能量利用率高、加热速度快、易于自动化控制的特点，是一种非常具有潜力的加热方式。
微波技术是在20世纪才发展起来的一门新技术。它首先应用在电视、广播、通信技术中，自60年代人们才开始利用其热效应进行工业生产过程。近几年来微波以其快速、均匀、节能、环保等诸多优点己逐渐成为一种新型的能源，越来越多的应用于化学工业、制药工业、环境保护等各个领域，进行加热、干燥、催化、萃取、“三废”处理和环境监测等。
微波频率大约在300MHz—300GHz，即波长为100cm至lmm范围内的电磁波，它位于电磁波谱的红外辐射和无线电波之间。目前，微波加热所采用的常用频率为915MHz和2450MHz，对应波长分别为0.326557m和0.121959m。微波加热的原理基于当微波遇到不同材料时，依材料性质不同会产生反射、吸收、穿透现象，这取决于材料本身的介电常数、介电损耗系数、比热、形状和含水量等特性。大多数导体能够反射微波，故在微波系统中，导体以一种特殊的形态来传播和反射微波能量;绝缘体可穿透并部分反射微波能量，通常它吸收的微波功率较小;介质的性能介于金属和绝缘体之间的，则具有吸收、穿透和反射微波的性能。
发明内容
本发明提供一种用污水厂污泥制备活性炭的方法，以解决污水厂污泥处理的问题。
本发明采取的技术方案是：包括下列步骤：
(一)将从污水厂取回的含水率较高污泥，自然风干数天，然后再将污泥放入烘箱中105℃烘干，经研磨、筛分成粒径小于3mm的颗粒;
(二)取筛分后的干污泥样品4克，用一定浓度的磷酸溶液浸泡，48小时后沥干，然后将酸化污泥放入带盖坩埚中，送入微波炉按一定的微波处理工艺进行处理;
(三)处理后的活性炭样品中带有大量的焦磷酸，先用70℃以上热水浸洗，再用蒸馏水充分洗涤，使其pH值接近中性;
将炭放入烘箱，在120℃左右干燥5小时，经干燥器中冷却，人工研磨筛分至200目，所得的样品即为活性炭样品，放入干燥器保存。
本发明以污水厂剩余污泥为原料，采用磷酸-微波-油料作物皮壳改性法制备污泥活性炭，可以将这种活性炭应用于污水厂的深度处理，使得处理后的出水能够回用，为污水厂创造附加经济效益，降低污水处理运行费用，减少了污泥排放，实现变废为宝。