[发明专利]污泥基活性炭质制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及污泥基活性炭质制备方法及其应用。

背景技术

膜生物反应器工艺是一种集膜过滤与生物处理于一体的新型高效生物处理装置，具有工艺流程简单、占地面积小、基建投资少、运行费用较低、操作管理方便，而且出水水质优良、污泥停留时间和水力停留时间分离、便于自动化控制等优点。虽然膜生物反应器工艺存在以上的优点，也存在着一些不足，主要是反应器内较容易产生膜污染，导致系统处理污水能力下降，进而导致膜清洗周期频繁，投资与运行管理成本增高，从而阻碍膜生物反应器工艺的推广与应用。现今已研究了大量的方法来解决膜污染等问题，如投加粉末活性炭于膜生物反应器工艺；粉末活性炭-膜生物反应器工艺可以提高污水处理去污效能，减缓膜污染。投加粉末活性炭后的结果看似具有前景；但粉末活性炭投加量大且费用高，这提高了城市污水厂的运行成本，从而阻碍了其规模化应用。

随着经济的发展与人口数量的增长，污水的排放量与污水处理率的不断提高，使城市污水厂大规模地兴起，相应的污泥产量剧增。根据《中国污泥处理处置市场报告(2011版)》分析显示，我国污水处理厂所产生的污泥有80％没有得到妥善处理，污泥随意堆放所造成的污染与再污染问题已经凸显而出，引起了社会各界的关注。同时，根据政府规划，“十二五”期间我国污泥处理处置设施建设投资将达347亿元。现阶段，污泥处理的宗旨是使污泥的处置、经济的效益与环境保护之间达到一个平衡状态，而最佳的方法是对污泥进行资源化利用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有污水处理厂产生的剩余污泥量高而导致的环境二次污染问题，另外还解决了膜生物反应器污水处理过程中去污效能有限，膜污染严重而导致运行成本高的问题，为实现上述目的本发明的具体方案如下：

一种污泥基活性炭质制备方法，包括以下步骤：

1)城市污水进入膜生物反应器，在反应器内经生化反应后产生剩余污泥，然后剩余污泥经脱水到含水率为60％～80％，最后在101～105℃条件下烘干，其中膜生物反应器的膜孔径为0.01～0.1μm，水力停留时间是2～12h，活性污泥浓度为3～15g/L，污泥停留时间是10～60d，曝气气水比是5:1～30:1，溶解氧浓度是2～4mg/L；

2)烘干的污泥碾磨成50～200目后与酸类或者碱类或者盐类活化剂以质量比1:0.2～1：5混合，在常温下放置12～48h，再在100～110℃放置12～48h烘干，然后在高温400～1000℃、无氧或氮气环境下活化10～240min；

3)活化后产物碾磨成50～200目，再用1～3mol/L盐酸在常温下酸洗1～20min，然后用去离子水清洗至清洗后水的pH值为6.5～7.5；

4)水洗后产物在101～105℃条件下烘干，得到污泥基活性炭质。

优选的，所述步骤1)中膜生物反应器的抽吸压力是5～50kPa，膜通量是5～80L/m²·h，抽吸时间是5～15min；反冲洗时的膜通量为1.5～3倍抽吸时的膜通量，反冲洗时间为30～60s。

优选的，所述步骤1)中酸类活化剂为磷酸或盐酸或硫酸，碱类活化剂为氢氧化钾或氢氧化钠，盐类活化剂为氯化锌。

污泥基活性炭质在强化膜生物反应器城市污水处理去污效能与膜污染控制的方法，包括以下步骤：

由膜生物反应器产生的剩余污泥制备而成的污泥基活性炭质材料通过投加系统投加于膜生物反应器，其中膜生物反应器的膜孔径为0.01～0.1μm，水力停留时间是2～12h；活性污泥浓度为3～20g/L；污泥停留时间是10～60d，曝气气水比是5:1～30:1，溶解氧浓度是2～4mg/L；

待处理城市污水进入反应器内，经活性炭质材料的吸附与反应器内活性污泥生物协同处理，再经膜过滤后出水。

优选的，污泥基活性炭质材料以逐日投加法为膜生物反应器运行初期初次投加0.5～5g/L的污泥基活性炭质材料，并在运行过程中根据污泥龄情况，每天投加污泥基活性炭质材料来补充由于剩余污泥排出所导致的损失量。

优选的，污泥基活性炭质材料以逐月投加法为膜生物反应器运行初期投加5～20g/L的污泥基活性炭质材料，并在后续的每个月一次性投加0.5～1.5倍初次投加量的污泥基活性炭质材料。

优选的，所述膜生物反应器的抽吸压力是5～50kPa，膜通量是5～80L/m²·h，抽吸时间是5～15min；反冲洗时的膜通量为1.5～3倍抽吸时的膜通量，反冲洗时间为30～60s。