[发明专利]一种将剩余活性污泥制备成吸附剂的化学改性方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废物资源化技术领域，尤其涉及剩余活性污泥改性制备吸附剂的方法。

背景技术

活性污泥法处理污水的过程中，会产生剩余活性污泥。随着活性污泥法越来越广泛的应用，剩余活性污泥的产生量也越来越大。剩余活性污泥含水率高，有恶臭，含有毒化学物质和病原微生物，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。人们将剩余活性污泥看作固体废物的同时，更倾向于将它视为一种离位的资源。目前，剩余活性污泥的主要处置方式有农用、填埋、焚烧、水体消纳等，其中农用处置必须相当谨慎，填埋、焚烧和水体消纳是抛弃处置，从资源利用角度而言是无奈之举。因此，人们一直在探索剩余活性污泥资源化利用的技术，以剩余活性污泥为基料制备吸附剂就属于资源化利用的一个方向。

剩余活性污泥制备吸附剂主要有两种方式：(1)高温热解制备活性炭；(2)化学改性制备吸附剂。

剩余活性污泥中有机物含量高，60％-70％为粗蛋白，25％为碳水化合物，灰分占5％。因此经过一定形式的活化(如ZnCl₂活化)，然后高温无氧热解，可以制备活性炭。这种方法制备的活性炭的质量普遍低于传统商业活性炭，但在处理有机废水时，却又优于商业活性炭的COD吸附量和吸附平衡。由于剩余活性污泥有时含有较高浓度的重金属，导致其应用场合受到限制，但在一些场合(如气体净化工程)，其应用比传统活性炭更经济。但是，显然，热解法耗能大，并且破坏了污泥中的生物质。另一方面，研究表明常温化学改性活性污泥具有吸附功能，对废(污)水中的重金属、卤代物、酚类等具有较好的吸附去除效果，其机理是物理吸附和化学吸附综合作用。化学改性剩余污泥制备的吸附剂还可应用于溢油的吸附。常温化学改性将剩余活性污泥制备为吸附剂的方式相比于热解法制备活性碳而言，耗能极低、工艺简单，而且对于特定物质的吸附效果好。文献Effectof conditioning for Pb(II)and Hg(II)biosorption on waste activated sludge(M.M.E.Keskin，S.Mazluma，N.Mazluma，Chemical Engineering andProcessing，47(1)，31-40)中公开了很多方法将污泥制备成吸附剂，比如用NaOH、Na₂CO₃以及酸去改性，或者直接将污泥干燥作为吸附剂，制得对金属有吸附能力的吸附剂。

发明内容

本发明提供一种在常温、常压下，用表面活性剂改性剩余活性污泥，将其制备为可有效去除水中水溶性差的有机污染物的吸附剂的方法。

一种将剩余活性污泥资源化制备成吸附剂的方法，包括，将污水处理厂的剩余活性污泥清洗、55-100℃烘干、过48-150目筛；将表面活性剂溶于水中配成表面活性剂水溶液，投入过筛后的剩余活性污泥，形成反应浆液，室温下搅拌反应1-5小时，然后升温到40-85℃，在该温度条件下进行恒温反应10-20小时；反应结束后，浆液固液分离，水洗，50-100℃恒温干燥，过48-150目筛，即得到化学改性后的活性污泥吸附剂。

将剩余活性污泥过筛，可以增大污泥与表面活性剂的接触面积；将改性后的污泥过筛，便于工业实施投放。但在工业应用时，过筛目数太大会耗费大量的财力物力，因此本发明方法选取一个较好的目数范围(48-150目)，在成本容许的范围内尽可能增大吸附效果。

所述的剩余活性污泥为城市污水处理厂的固体废物，经过脱水后呈半流态泥状。

用于清洗剩余活性污泥的水的温度室温即可，温度过高(＞80℃)，则易破坏生物质基团，导致产品质量下降。

所述的恒温干燥温度为50-100℃，温度过高有可能导致生物质表面基团失活；温度太低则导致干燥时间很长，工业生产效率低下。

表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量百分含量为0.1％-10％，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、氯化十六烷基吡啶、十二烷基苯磺酸钠、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四戊基溴化铵中的一种或多种。

所述的反应浆液中剩余活性污泥的质量百分含量为10％-30％。

均匀的反应浆液进行两阶段反应：第一阶段(室温阶段)在搅拌条件下完成，主要目的是让浆液充分混合均匀，让污泥充分分散在以表面活性剂为溶剂的溶液里面，达到污泥与表面活性剂的充分接触；第二阶段是较高温度下的恒温反应阶段，主要是让已经充分混合的反应浆液充分反应(此阶段不需要搅拌)，使得污泥的表面基团与表面活性剂充分反应，并且静置让反应完全的污泥沉淀下来，便于进一步泥水分离。