[发明专利]一种利用农药化工行业污水处理剩余污泥制备活性炭的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业固体废弃物的资源化处置，一种利用农药化工行业污水处理剩余污泥制备活性炭的工艺。

背景技术

农药化工行业的污泥不仅体积庞大，且有机毒物含量高，颗粒细，呈絮状胶体结构，具有高亲水性。我国现有大小化工园区1000余个，拥有大小化工企业10万余家。这些化工企业每天产生数万吨的剩余污泥，经常规脱水处理后，污泥的含水率一般在80％左右，且含有各种有机毒物。按照我国最新颁布的《国家危险废物名录》规定，农药化工行业废水处理过程中产生的剩余污泥为危险固体废弃物，须送有资质的危险废物处置中心集中处理，其处置费用约2000元/吨。

我国化工污泥焚烧处理费用高，许多化工企业转而采用填埋或堆肥处理剩余污泥，由于污泥中含有大量有机毒物，填埋或堆肥易产生严重的二次污染，危害生态环境，且堆肥占用了大量的农田。研发针对毒性污泥的经济、高效处理技术，使之不会造成二次污染，成为迫切任务。

剩余活性污泥中的主要物质仍是这些微生物及其死亡后的残留物，即剩余活性污泥中大部分物质是有机物，其含量在60％～70％。剩余活性污泥经高温碳化和活化可转化为污泥质的活性炭。由于活性污泥中含有较高的碳成分，以污泥作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。目前常用的工艺是，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。这些工艺的缺点是工艺路线较长。相对于城市污泥而言，农药化工污泥属于危险废物，其处置费用约2000约/吨，本工艺的处置费用在400元/吨，且资源化后的产品可出售。

污泥本质上是含碳的有机物，可以作为制造活性炭吸附剂的原材料，将污泥作为活性炭的生产原料，让污泥由低价值废物转变成为高使用价值的活性炭，这不但从根本上解决了污泥处理难的问题，而且还更好地保护环境、节约能源。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种利用农药化工行业污水处理剩余污泥制备活性炭的工艺，实现污泥资源化利用。

本发明的技术方案为：一种利用化工行业剩余污泥制备活性炭的工艺，其具体步骤如下：

(1)、向质量含水率为95～99.9％的化工剩余污泥中，投加絮凝剂并搅拌，静置，过滤；

(2)、取过滤后的污泥，依次添加增碳物料、固体活化剂，搅拌均匀后，在75～90℃的温度下，浸渍活化5～10h；

(3)、干燥、研磨；

(4)、将干燥后的污泥以惰性气体作为保护气，在600～900℃热解0.5～2h；

(5)、将热解后的污泥最后经冷却、洗涤、干燥，制得污泥活性炭。

优选上述的絮凝剂为分子量在1000～1400万道尔顿之间的阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)。

优选上述的絮凝剂质量浓度为1‰～3‰；每公斤污泥中絮凝剂的投加量为1～10mL；加入絮凝剂后的搅拌速率为20～40r/min，搅拌时间为0.5～1min。

优选上述的所述的增碳物料至少为褐煤、废木屑或秸秆中的一种，其中秸秆优选为水稻秸秆或小麦秸秆；每公斤过滤后的污泥中，增碳物料的添加量为0.5～15g。优选固体活化剂至少为氯化锌、氢氧化钾或硫化钾中的一种；每公斤过滤后的污泥中，固体活化剂的添加量为10～150g。

上述步骤(3)中的干燥温度均为105～120℃的温度下，干燥时间均为4～24h。步骤(3)中研磨后污泥的平均粒径为0.15～1mm。步骤(5)按常规方法干燥。

加入增碳物料和固体活化剂后的搅拌速率为60～100r/min，搅拌时间为1～5min。

优选上述的惰性气体为氮气、氦气或氩气；惰性气体的吹扫速率为100～200mL/min。

优选上述的热解过程的升温速率为10～20℃/min。

所述的洗涤为先用0.8～1.5mol/L盐酸溶液洗涤，干燥；再用质量分数为20～40％氢氟酸洗涤，干燥；再水洗，干燥后，制得活性炭。

本发明方法的流程图如图1所示，包括如下方法步骤：①、将含水率为：95～99.9％的剩余污泥，加入絮凝剂，搅拌，过滤。②、依次加入增碳物料、活化剂，搅拌、浸渍活化。③、干燥，粉碎。④、热解碳化，惰性气体为保护气，热解碳化；⑤、冷却、洗涤、干燥，制得污泥活性炭。

有益效果：

与传统污泥处置及活性炭制备方法相比，具有如下优点：

1、以化工脱水污泥为原料制备活性炭，突破了传统的以煤、木材和以生活污水的剩余污泥制备活性炭的工艺，同时也开辟了固体废弃物处理的新途径。