申请日2019.01.16
公开(公告)日2019.03.29
IPC分类号B01J20/02; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/10
摘要
本发明属于含磷污水处理领域，公开了一种污泥基除磷材料及其制备方法和含磷污水的处理方法。所述污泥基除磷材料的制备方法包括：(1)将脱水污泥室温通风条件下风干后，于60‑90℃下干燥4‑6h，得到干燥污泥;(2)往干燥污泥中加入氧化剂，搅拌2‑4h，过滤，水洗，之后于60‑90℃下干燥4‑6h，得到氧化污泥;(3)将氧化污泥浸没在无机金属盐溶液中，搅拌2‑4h，过滤，水洗，之后于60‑90℃下干燥4‑6h，得到盐浸污泥;(4)将盐浸污泥置于热解炉中进行热解，之后将所得热解产物冷却，粉碎。本发明既能够解决污泥的处理问题，又能够实现污泥的资源化利用，并且所得污泥基除磷材料吸附容量大，去除磷的效率高，可以大规模生产，有利于该应用的工业化推进。
权利要求书
1.一种污泥基除磷材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将脱水污泥室温通风条件下风干后，于60-90℃下干燥4-6h，得到干燥污泥;
(2)往步骤(1)得到的干燥污泥中加入氧化剂，搅拌2-4h，过滤，水洗，之后于60-90℃下干燥4-6h，得到氧化污泥;
(3)将步骤(2)得到的氧化污泥浸没在无机金属盐溶液中，搅拌2-4h，过滤，水洗，之后于60-90℃下干燥4-6h，得到盐浸污泥;
(4)将步骤(3)得到的盐浸污泥置于热解炉中进行热解，之后将所得热解产物冷却，粉碎，得到污泥基除磷材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该方法还包括步骤(1)中，将所述干燥污泥进行粉碎、过筛，以将其粒径控制在50-200目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为硝酸溶液和/或过氧化氢;所述硝酸溶液的浓度为0.05-5mol/L;相对于100重量份的所述干燥污泥，所述氧化剂的用量为20-200重量份。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机金属盐溶液中的金属选自铁、亚铁、铝和钙中的至少一种;所述无机金属盐溶液的浓度为0.01-1.0mol/L;相对于100重量份的氧化污泥，所述无机金属盐溶液的用量为100-300重量份。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热解的条件包括热解温度为300-900℃，热解升温速率为5-20℃/min，热解停留时间为0.5-4h。
6.由权利要求1-5中任意一项所述的方法制备得到的污泥基除磷材料。
7.一种含磷污水的处理方法，该方法包括将所述含磷污水采用除磷材料进行除磷处理，其特征在于，所述除磷材料为权利要求6所述的污泥基除磷材料。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述含磷污水中的磷含量为1-500mg/L。
9.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，以所述含磷污水中磷含量为1g计，所述污泥基除磷材料的用量为0.1-20g。
10.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述除磷处理在震荡条件下进行，且条件包括温度为室温，时间为2-10h。
说明书
一种污泥基除磷材料及其制备方法和含磷污水的处理方法
技术领域
本发明属于含磷污水处理领域，具体涉及一种污泥基除磷材料及其制备方法和含磷污水的处理方法。
背景技术
磷作为一种必需的营养元素，是动植物生长的重要营养元素，同时也是不可再生资源，据估计全世界磷矿储量只能维持50年左右，磷将成为人类和陆地生命活动的限制因素。但过量的磷进入到水环境中，会引起藻类的大量繁殖和水体的富营养化，对环境造成污染。近年来，我国污水中磷的排放标准越来越严格，2006年以后污水处理厂污染物排放标准的主要标准从1mg/L(A)和1.5mg/L(B)限制为0.5mg/L(A)和1mg/L(B)。
因此，如何有效地除磷越来越受到人们的重视。从废水中去除磷的一些技术已经被开发出来，包括物理处理(吸附和膜分离)、化学沉淀和生物技术等。在这些技术中，吸附技术由于其高效、低残留率，特别适用于对低磷废水进行除磷处理，已经逐渐成为一种备受关注的技术。
与此同时，在中国，随着经济的快速发展，污水处理厂(WWTPs)的数量大大增加，污水污泥产量也迅速增加。据报道，从2007年到2013年，污泥产生量以每年13%的速度增长，2013年生产了625万吨干污泥。因此，开发既能快速处理污泥、又能利用污泥产品的方法已迫在眉睫。
发明内容
本发明旨在提供一种新的污泥基除磷材料及其制备方法和含磷污水的处理方法。
具体地，本发明提供了一种污泥基除磷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将脱水污泥室温通风条件下风干后，于60-90℃下干燥4-6h，得到干燥污泥;
(2)往步骤(1)得到的干燥污泥中加入氧化剂，搅拌2-4h，过滤，水洗，之后于60-90℃下干燥4-6h，得到氧化污泥;
(3)将步骤(2)得到的氧化污泥浸没在无机金属盐溶液中，搅拌2-4h，过滤，水洗，之后于60-90℃下干燥4-6h，得到盐浸污泥;
(4)将步骤(3)得到的盐浸污泥置于热解炉中进行热解，之后将所得热解产物冷却，粉碎，得到污泥基除磷材料。
术语“脱水污泥”是指利用排水、过滤等方法使湿污泥脱水后剩余的固体残渣。所述脱水污泥中的水含量通常为5-40wt%。本发明对污泥的来源没有特别的限定，可以源自生活污水厂二沉池排出的活性污泥、自来水厂沉淀池或浓缩池排出的物化污泥、工业废水处理产生的经浓缩池排出的物化和生化混合污泥等。
优选地，本发明提供的污泥基除磷材料的制备方法还包括步骤(1)中，将所述干燥污泥进行粉碎、过筛，以将其粒径控制在50-200目。
优选地，所述氧化剂为硝酸溶液和/或过氧化氢。
优选地，所述硝酸溶液的浓度为0.05-5mol/L。
优选地，相对于100重量份的所述干燥污泥，所述氧化剂的用量为20-200重量份。
优选地，所述无机金属盐溶液中的金属选自铁、亚铁、铝和钙中的至少一种。所述无机金属盐溶液的具体实例包括但不限于：氯化铁盐溶液、硫酸铁盐溶液、氯化亚铁盐溶液、硫酸亚铁盐溶液、硝酸铝盐溶液、氯化钙盐溶液中的至少一种。
优选地，所述无机金属盐溶液的浓度为0.01-1.0mol/L。
优选地，相对于100重量份的氧化污泥，所述无机金属盐溶液的用量为100-300重量份。
优选地，所述热解的条件包括热解温度为300-900℃，热解升温速率为5-20℃/min，热解停留时间为0.5-4h。
本发明还提供了由上述方法制备得到的污泥基除磷材料。
此外，本发明还提供了一种含磷污水的处理方法，该方法包括将所述含磷污水采用上述污泥基除磷材料进行除磷处理。
优选地，所述含磷污水中的磷含量为1-500mg/L。
优选地，以所述含磷污水中磷含量为1g计，所述污泥基除磷材料的用量为0.1-20g。
优选地，所述除磷处理在震荡条件下进行，且条件包括温度为室温，时间为2-10h。
本发明以脱水污泥作为原料基质以制备除磷材料，既能够解决污泥的处理问题，又能够实现污泥的资源化利用，同时使得污水中磷的处置得到很好地解决，达到“以废制废，变废为宝”的环境治理效果，方法简单，成本低廉。更为重要的是，采用本发明提供的方法制得的污泥基除磷材料吸附容量大，去除磷的效率高，可以大规模生产，有利于该应用的工业化推进。