申请日2006.11.02
公开(公告)日2007.06.06
IPC分类号B01J20/30; B01J20/20
摘要
本发明涉及一种湿污泥炭化吸附剂的制备方法，以城市污水处理厂的剩余污泥为原料，加入以木材为原料制备活性炭中常用的活化剂，如氯化锌溶液等进行活化，活化污泥经干燥处理后，置于高温炭化炉中，以水蒸气做保护气进行热解炭化，最后经冷却、洗涤、烘干，制备得到炭化吸附剂。本发明以城市污水过程中产生的大量污泥为原料制备吸附剂，减少了城市剩余污泥的排放量，避免了二次污染的产生，也降低了活性炭吸附剂的制备成本，环境效益和经济效益明显。
权利要求书
1、一种湿污泥炭化吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将城市污水处理厂剩余污泥脱水，使其含水率降低到70-90%，即污泥含固 率为10～30%;
2)采用以木材为原料制备活性炭过程中采用的活化剂溶液对湿污泥进行活化 处理，湿污泥与活化剂溶液的体积比为1∶0.5～3，活化时间为4～24小时;
3)对活化后的污泥进行干化处理，使污泥含水率降为10～15%;
4)将干化后的污泥置于高温炭化炉中，以5～40℃每分钟的升温速率升温至 450～700℃，同时通入水蒸气做保护气，进行污泥炭化，热解炭化时间为30～ 60分钟;
5)炭化材料冷却后，采用盐酸溶液洗涤并用蒸馏水洗涤至中性，然后进行烘干 处理，即得到炭化吸附剂。
2、根据权利要求1的湿污泥 炭化吸附剂的制备方法，其特征在于所述活化 剂溶液为20-60%浓度的氯化锌溶液。
说明书
湿污泥炭化吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种湿污泥炭化吸附剂的制备方法，是一项利用城市剩余污泥制 备炭化吸附剂，进而实现污泥资源化利用的方法。属于环境工程技术领域。
背景技术
城市污水处理厂污泥的处理处置，是环境工程界的一个热点课题。以污泥为 原料进行炭化材料的制备，是污泥资源化利用的一种方法。污泥制备炭化材料的 研究，目前采用的方法是，先对污泥进行干化处理，然后再以干化污泥为原料， 进行活化和炭化处理，该方法的缺点是，污泥干化处理成本较高，从而使得该技 术在实际生产上难以被推广应用。(Fu-Shen Zhang，Jerome O.Nriagu，Hideaki Itoh.Mercury removal from water using activated carbons derived from organic sewage sludge，Water research，2005，39：389-395;三羽宏明，日本下水道事业团 炭 化处理系统的开发和炭化污泥的有效利用 再生与利用，2001，24(90)：6-13.)。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种湿污泥炭化吸附剂的制备 方法，以简便而低成本的方式对污泥进行炭化处理，得到的炭化材料可以替代活 性炭使用，实现污泥资源化利用。
为实现这一目的，本发明采用的技术方案中，以城市污水处理厂的剩余污 泥为原料，加入以木材为原料制备活性炭中常用的活化剂，如氯化锌溶液等进行 活化，活化污泥经干燥处理后，置于高温炭化炉中，以水蒸气做保护气进行热解 炭化，最后经冷却、洗涤、烘干，制备得到炭化吸附剂。
本发明的湿污泥炭化吸附剂的制备方法包括如下具体步骤：
1、将城市污水处理厂剩余污泥脱水，使其含水率降低到70-90%，即污泥 含固率为10～30%。
2、采用木材制备活性炭过程中常用的活化剂(如20-60%浓度氯化锌溶液 等)对湿污泥进行活化处理，湿污泥与活化剂溶液的体积比为1∶0.5～3，活化 时间为4～24小时。
3、对活化后的污泥进行干化处理，使其含水率降为10～15%。
4、将干化后的污泥置于高温炭化炉中，以5～40℃每分钟的升温速率升温 至450～700℃，同时通入水蒸气做保护气，进行污泥炭化，热解炭化时间为30～ 60分钟。
5、炭化材料冷却后，采用木材制作活性炭中的方法，对炭化材料进行盐酸 溶液洗涤并用蒸馏水洗涤至中性，然后进行烘干处理，即可得到炭化吸附剂。
得到的炭化吸附剂材料，按照中华人民共和国标准《木质活性炭试验方法》 (GB/T12496.8-1999)测定活性炭碘值确定其吸附性能，结果表明，炭化材料 的各项理化性能均能达到活性炭的应用标准。
本发明的要点是，以城市污水厂经脱水处理后的污泥(污泥含水率可高达 78-90%)为原料，加入木材制备活性炭中常用的活性剂活化，活化污泥经干燥 处理后，在一定温度下热解炭化制备炭化材料。该方法避免了目前污泥制备炭化 材料过程中污泥原料还需干化处理的问题，在很大程度上降低了制备成本，为污 泥制备炭化材料的工业化应用提供有利的参考。
本发明的积极效果在于：1、剩余污泥原本是需要投入资金进行处理的环境 污染物，但是由于剩余污泥的组成大部分为微生物体，并含有大量的污染物质， 污泥经过炭化处理后，即可形成孔隙度和比表面积很大的炭化材料，制得性能良 好的炭化吸附剂，可以替代活性炭使用;2、采用水蒸气为保护气，在应用中既 充当了保护气的功能，还在一定程度上起到了物理活化的效果;3、减少了城市 剩余污泥的排放量，避免了二次污染的产生，体现了固体废物处理的循环经济理 念，有显著的环境效益和社会效益。
具体实施方式
下面通过具体的实例对本发明的技术方案作进一步说明。以下实施例不对本 发明构成限定。
实施例1
取上海某污水厂的剩余污泥，经脱水处理后使其含固率为10%(含水率为 90%)，按体积比1∶0.5投加浓度为40%的氯化锌溶液，活化4小时，然后将混 合料在105℃下烘干至含水率为10%。准确称取一定量的样品，加入高温炭化炉 中，在水蒸气做保护气的条件下，以40℃每分钟的升温速率在700℃温度下热解 炭化30min，冷却至室温，制得的粗产品用浓度为3%的盐酸溶液反复冲洗，以 除去氯化锌及其他无机物，并用蒸馏水调至中性，然后在105℃下干燥至恒重备 用。制得的炭化材料碘值为650mg·g-1;比表面积为547.7m2·g-1;微孔容积为 0.22cm3·g-1。其他各项指标均能达到活性炭应用标准。
实施例2
取上海某污水厂剩余污泥(含固率约为20%)，按体积比1∶3投加浓度为 55%的氯化锌溶液，在磁力搅拌器上充分搅匀，活化24小时，然后将混合料在 105℃下烘至含水率为15%。准确称取20g加入高温炭化炉中，通入水蒸气做保 护气，以10℃每分钟的升温速率在600℃条件下进行热解炭化30min，然后冷却 至室温，制得的粗产品用3%盐酸溶液冲洗以除去氯化锌及其他无机物，再用蒸 馏水洗涤至呈中性，然后105℃干燥至恒重备用。依据GB7702.7-1997测定， 制备出的活性炭炭化材料碘值为720mg·g-1;比表面积为487.7m2·g-1，微孔容 积为0.18cm3·g-1。其他各项指标均能达到活性炭应用标准。
实施例3
取上海某污水厂的剩余污泥，经脱水处理后使其含固率为16%，按体积比 1∶2投加浓度为50%的氯化锌溶液，活化4小时，然后将混合料在105℃下干 化至含水率为15%。准确称取一定量的样品，加入高温炭化炉中，在水蒸气做 保护气的条件下，以20℃每分钟的升温速率在450℃温度下进行热解炭化60min， 然后冷却至室温，制得的粗产品用浓度为3%的盐酸溶液反复冲洗，以除去氯化 锌及其他无机物，并用蒸馏水调至中性，然后在105℃下干燥至恒重备用。制得 的炭化材料碘值为580mg·g-1;比表面积为426.1m2·g-1;微孔容积为0.11cm3·g-1; 炭化材料产率为38%。炭化材料的各项理化性能均能达到活性炭的应用标准。