專(zhuān)利名稱(chēng)：一種將剩余活性污泥制備成吸附劑的化學(xué)改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體廢物資源化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及剩余活性污泥改性制 備吸附劑的方法。
背景技術(shù)：
活性污泥法處理污水的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生剩余活性污泥。隨著活性污泥 法越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，剩余活性污泥的產(chǎn)生量也越來(lái)越大。剩余活性污泥 含水率高，有惡臭，含有毒化學(xué)物質(zhì)和病原微生物，若不妥善處理和處置， 將造成二次污染。人們將剩余活性污泥看作固體廢物的同時(shí)，更傾向于將 它視為一種離位的資源。目前，剩余活性污泥的主要處置方式有農(nóng)用、填 埋、焚燒、水體消納等，其中農(nóng)用處置必須相當(dāng)謹(jǐn)慎，填埋、焚燒和水體 消納是拋棄處置，從資源利用角度而言是無(wú)奈之舉。因此，人們一直在探 索剩余活性污泥資源化利用的技術(shù)，以剩余活性污泥為基料制備吸附劑就 屬于資源化利用的 一個(gè)方向。
剩余活性污泥制備吸附劑主要有兩種方式(1 )高溫?zé)峤庵苽浠钚蕴浚?(2)化學(xué)改性制備吸附劑。
剩余活性污泥中有機(jī)物含量高，60%-70%為粗蛋白，25%為碳水化合 物，灰分占5%。因此經(jīng)過(guò)一定形式的活化(如ZnCl2活化)，然后高溫?zé)o氧 熱解，可以制備活性炭。這種方法制備的活性炭的質(zhì)量普遍低于傳統(tǒng)商業(yè) 活性炭，但在處理有機(jī)廢水時(shí)，卻又優(yōu)于商業(yè)活性炭的COD吸附量和吸附 平衡。由于剩余活性污泥有時(shí)含有較高濃度的重金屬，導(dǎo)致其應(yīng)用場(chǎng)合受 到限制，但在一些場(chǎng)合(如氣體凈化工程)，其應(yīng)用比傳統(tǒng)活性炭更經(jīng)濟(jì)。 但是，顯然，熱解法耗能大，并且破壞了污泥中的生物質(zhì)。另一方面，研 究表明常溫化學(xué)改性活性污泥具有吸附功能，對(duì)廢(污)水中的重金屬、 卣代物、酚類(lèi)等具有較好的吸附去除效果，其機(jī)理是物理吸附和化學(xué)吸附 綜合作用?；瘜W(xué)改性剩余污泥制備的吸附劑還可應(yīng)用于溢油的吸附。常溫而言，耗能極低、工藝筒單，而且對(duì)于特定物質(zhì)的吸附效果好。文獻(xiàn)Effect of conditioning for Pb(II) and Hg(II) biosorption on waste activated sludge (M. Kilis， M.E. Keskin， S. Mazluma, N. Mazluma， Chemical Engineering and Processing, 47 (1), 3l-40)中公開(kāi)了很多方法將污泥制備成吸附劑，比如用 NaOH、 Na2C03以及酸去改性，或者直接將污泥干燥作為吸附劑，制得對(duì) 金屬有吸附能力的吸附劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在常溫、常壓下，用表面活性劑改性剩余活性污泥， 將其制備為可有效去除水中水溶性差的有機(jī)污染物的吸附劑的方法。
一種將剩余活性污泥資源化制備成吸附劑的方法，包括，將污水處理 廠(chǎng)的剩余活性污泥清洗、55-100。C烘干、過(guò)48-150目篩；將表面活性劑溶 于水中配成表面活性劑水溶液，投入過(guò)篩后的剩余活性污泥，形成反應(yīng)漿 液，室溫下攪拌反應(yīng)l-5小時(shí)，然后升溫到40-85。C，在該溫度條件下進(jìn)行 恒溫反應(yīng)10-20小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，漿液固液分離，水洗，50-10(TC恒溫 干燥，過(guò)48-150目篩，即得到化學(xué)改性后的活性污泥吸附劑。
將剩余活性污泥過(guò)篩，可以增大污泥與表面活性劑的接觸面積；將改 性后的污泥過(guò)篩，便于工業(yè)實(shí)施投放。但在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，過(guò)篩目數(shù)太大會(huì) 耗費(fèi)大量的財(cái)力物力，因此本發(fā)明方法選取一個(gè)較好的目數(shù)范圍(48-150 目)，在成本容許的范圍內(nèi)盡可能增大吸附效果。
所述的剩余活性污泥為城市污水處理廠(chǎng)的固體廢物，經(jīng)過(guò)脫水后呈半 流態(tài)泥狀。
用于清洗剩余活性污泥的水的溫度室溫即可，溫度過(guò)高(>80°C)， 則易破壞生物質(zhì)基團(tuán)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。
所述的恒溫干燥溫度為50-100。C，溫度過(guò)高有可能導(dǎo)致生物質(zhì)表面基 團(tuán)失活；溫度太低則導(dǎo)致千燥時(shí)間很長(zhǎng)，工業(yè)生產(chǎn)效率低下。
表面活性劑水溶液中表面活性劑的質(zhì)量百分含量為0.1%_10%,表面 活性劑為十六烷基三曱基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、氯化十六烷基吡啶、 十二烷基苯磺酸鈉、四曱基溴化銨、四乙基溴化銨、四丙基溴化銨、四戊 基溴化銨中的一種或多種。
所述的反應(yīng)漿液中剩余活性污泥的質(zhì)量百分含量為10% - 30%。
4均勻的反應(yīng)漿液進(jìn)行兩階段反應(yīng)第一階段(室溫階段)在攪拌條件 下完成，主要目的是讓漿液充分混合均勻，讓污泥充分分散在以表面活性 劑為溶劑的溶液里面，達(dá)到污泥與表面活性劑的充分接觸；第二階段是較 高溫度下的恒溫反應(yīng)階段，主要是讓已經(jīng)充分混合的反應(yīng)漿液充分反應(yīng) (此階段不需要攪拌)，使得污泥的表面基團(tuán)與表面活性劑充分反應(yīng)，并 且靜置讓反應(yīng)完全的污泥沉淀下來(lái)，便于進(jìn)一步泥水分離。
控制表面活性劑的濃度、活性污泥的濃度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度等工 藝條件，能夠得到性能最優(yōu)的改性剩余活性污泥吸附劑。
表面活性劑改性剩余活性污泥制備吸附劑的原理在于表面活性劑的 帶電端與剩余活性污泥的生物質(zhì)表面親和吸附，而不帶電端則呈現(xiàn)親油 性，因此具有吸附水和廢水中水溶性差的有機(jī)物的功能。比如陽(yáng)離子表面 活性劑，其帶電端首先和生物質(zhì)表面的負(fù)電荷發(fā)生離子鍵吸附，然后不帶 電的疏水端與水溶性差的有機(jī)物結(jié)合，達(dá)到吸附去除有機(jī)物的目的。
本發(fā)明具有如下有益效果
(1) 以剩余活性污泥為吸附劑的原料，屬于固體廢物資源化利用。
(2) 表面活性劑化學(xué)改性，利用了活性污泥中生物質(zhì)的吸附作用。
(3) 制備條件溫和，相對(duì)于熱解制備方法，能耗和二次污染大為降低。
(4 )制備的吸附劑能夠廣泛用于吸附去除水和污水中的水溶性差的 有機(jī)污染物，去除效率較高。
(5)制備方法較為簡(jiǎn)單、成本低。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
將剩余活性污泥水洗，55。C干燥，過(guò)65目篩。配制濃度為0.15%的十 六烷基三曱基溴化銨水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥， 使反應(yīng)漿料中活性污泥的質(zhì)量含量為11%,攪拌2小時(shí)，然后漿料升溫至 63°C，恒溫反應(yīng)18小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在52。C條 件下煤干，粉碎，過(guò)65目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含55mg/L鄰苯二曱酸二 丁酯的廢水，鄰苯二曱酸二丁酯的去除率為83.9%。實(shí)施例2
將剩余活性污泥水洗，65。C干燥，過(guò)80目篩。配制濃度為1.0%十二烷 基硫酸鈉水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反應(yīng)漿料 中活性污泥的質(zhì)量含量為15%,攪拌l小時(shí)，然后漿料升溫至45。C,恒溫 反應(yīng)15小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在90。C條件下烘干， 粉碎，過(guò)80目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含35mg/L三氯曱烷的廢水，三氯甲 烷的去除率為80.2%。
實(shí)施例3
將剩余活性污泥水洗，7(TC干燥，過(guò)115目篩。配制濃度為2.3%的氯 化十六烷基吡啶水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反 應(yīng)漿料中活性污泥的質(zhì)量含量為20。/。，攪拌3小時(shí)，然后漿料升溫至75。C, 恒溫反應(yīng)20小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在70。C條件下烘 干，粉碎，過(guò)115目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含60mg/L對(duì)氯苯酚的廢水， 對(duì)氯苯酚的去除率為90.3%。
實(shí)施例4
將剩余活性污泥水洗，92。C干燥，過(guò)100目篩。配制濃度為4.3%的十 二烷基苯磺酸鈉水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反 應(yīng)漿料中活性污泥的質(zhì)量含量為30%,攪拌5小時(shí)，然后漿料升溫至52。C， 恒溫反應(yīng)13小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在100。C條件下 烘干，粉碎，過(guò)100目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含39mg/L對(duì)二硝基苯的廢 水，對(duì)二硝基苯的去除率為95.7%。
實(shí)施例5
將剩余活性污泥水洗，84。C干燥，過(guò)48目篩。配制濃度為1.7°/。的四曱 基溴化銨水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反應(yīng)漿料 中活性污泥的質(zhì)量含量為16%,攪拌3.5小時(shí)，然后漿料升溫至73。C，恒溫 反應(yīng)14小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在76'C條件下烘干， 粉碎，過(guò)150目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含100mg/L甲苯的廢水,曱苯的去
6除率為91.9%。 實(shí)施例6
將剩余活性污泥水洗，95。C干燥，過(guò)80目篩。配制濃度為2.5%的四乙 基溴化銨水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反應(yīng)漿料 中活性污泥的質(zhì)量含量為22%，攪拌4小時(shí)，然后漿料升溫至55。C,恒溫 反應(yīng)16小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在87。C條件下烘干， 粉碎，過(guò)80目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含36mg/L， 1, 2-二氯丙烷的廢水，1, 2-二氯丙烷的去除率為87.3%。
實(shí)施例7
將剩余活性污泥水洗，95。C干燥，過(guò)60目篩。配制濃度為6.7%的四丙 基溴化銨水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反應(yīng)漿料 中活性污泥的質(zhì)量含量為19%,攪拌1小時(shí)，然后漿料升溫至77。C,恒溫 反應(yīng)14小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在95。C條件下烘干， 粉碎，過(guò)60目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含81mg/L硝基苯的廢水，硝基苯的 去除率為89.7%。
實(shí)施例8
將剩余活性污泥水洗，60。C干燥，過(guò)65目篩。配制濃度為2.5%的十六 烷基三曱基溴化銨水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使 反應(yīng)漿料中活性污泥的質(zhì)量含量為13%，攪拌2小時(shí)，然后漿料升溫至 60°C，恒溫反應(yīng)19小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在60'C條 件下烘干，粉碎，過(guò)65目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含90mg/L對(duì)氯曱苯的廢 水,對(duì)氯甲苯的去除率為87.6%。
實(shí)施例9
將剩余活性污泥水洗，60。C干燥，過(guò)150目篩。配制濃度為4.5%的四 戊基溴化銨水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反應(yīng)漿 料中活性污泥的質(zhì)量含量為28%，攪拌1.5小時(shí)，然后漿料升溫至70。C,恒 溫反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在65。C條件下烘干，
7粉碎，過(guò)115目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含53mg/L,對(duì)羥基苯曱酸丙酯的 廢水，對(duì)羥基苯曱酸丙酯的去除率為88.9%。
實(shí)施例IO
將剩余活性污泥水洗，6rC干燥，過(guò)60目篩。配制濃度為0.53%的十 二烷基硫酸鈉水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反應(yīng) 漿料中活性污泥的質(zhì)量含量為26%,攪拌2.5小時(shí)，然后漿料升溫至55。C, 恒溫反應(yīng)17小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在65。C條件下烘 干，粉碎，過(guò)60目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含50mg/L乙苯的廢水，乙苯的 去除率為90.0%。
實(shí)施例ll
將剩余活性污泥水洗，75。C干燥，過(guò)100目篩。配制濃度為8.5%的十 二烷基苯磺酸鈉水溶液，輸至常壓反應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反 應(yīng)漿料中活性污泥的質(zhì)量含量為10%，攪拌3小時(shí)，然后漿料升溫至47。C, 恒溫反應(yīng)20小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在75。C條件下烘 干，粉碎，過(guò)100目篩，包裝。用此產(chǎn)品處理含27mg/L鄰苯二曱酸二正辛 酯的廢水，鄰苯二曱酸二正辛酯的去除率為86.2%。
實(shí)施例12
將剩余活性污泥水洗，IO(TC干燥，過(guò)80目篩。配制濃度為0.1°/。的十 六烷基三曱基溴化銨和1.3%的十二烷基苯磺酸鈉混合水溶液，輸至常壓反 應(yīng)器中，投加干燥的活性污泥，使反應(yīng)漿料中活性污泥的質(zhì)量含量為19%, 攪拌2.5小時(shí)，然后漿料升溫至81。C，恒溫反應(yīng)13小時(shí)，反應(yīng)漿料固液分離， 水洗濾餅，然后置在81。C條件下烘干，粉碎，過(guò)80目篩，包裝。用此產(chǎn)品 處理含90mg/L曱苯的廢水，曱苯的去除率為87.1°/0。
權(quán)利要求
1、一種將剩余活性污泥制備成吸附劑的化學(xué)改性方法，包括將污水處理廠(chǎng)的剩余活性污泥清洗，烘干，過(guò)篩；將表面活性劑溶于水中配成表面活性劑水溶液，再投入過(guò)篩后的剩余活性污泥形成反應(yīng)漿液，室溫下攪拌反應(yīng)，然后升溫，到一定溫度后在恒溫條件下進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)后的漿液進(jìn)行固液分離，水洗，恒溫干燥，破碎，過(guò)篩，即得到改性后的活性污泥吸附劑。
2、 如權(quán)利要求l所述的化學(xué)改性方法，其特征在于剩余污泥清洗后 在55- 100。C條件下烘干，過(guò)48- 150目篩。
3、 如權(quán)利要求l所述的化學(xué)改性方法，其特征在于所述的表面活性 劑水溶液中表面活性劑的質(zhì)量百分含量為0.1% - 10%。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的化學(xué)改性方法，其特征在于所述的表面 活性劑為十六烷基三曱基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、氯化十六烷基吡啶、 十二烷基苯磺酸鈉、四曱基溴化銨、四乙基溴化銨、四丙基溴化銨、四戊 基溴化銨中的一種或多種。
5、 如權(quán)利要求l所述的化學(xué)改性方法，其特征在于所述的反應(yīng)漿液 中剩余活性污泥的質(zhì)量百分含量為10% - 30%。
6、 如權(quán)利要求l所述的化學(xué)改性方法，其特征在于室溫下攪伴反應(yīng) l-5小時(shí)，然后升溫至40-85°C，進(jìn)行恒溫反應(yīng)10-20小時(shí)。
7、 如權(quán)利要求l所述的化學(xué)改性方法，其特征在于所述的恒溫干燥 溫度為50- 100°C,破碎后過(guò)48- 150目篩。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種將剩余活性污泥制備成吸附劑的化學(xué)改性方法，包括，將污水處理廠(chǎng)的剩余活性污泥清洗，烘干，過(guò)篩；將表面活性劑溶于水中，與剩余活性污泥混合，形成反應(yīng)漿液，在室溫下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間，然后升溫到一定溫度后進(jìn)行恒溫反應(yīng)；反應(yīng)后的漿液進(jìn)行固液分離，水洗，恒溫干燥，破碎、過(guò)篩，即得到改性后的剩余活性污泥吸附劑。本發(fā)明能在溫和條件下有效地將剩余活性污泥制備成能夠吸附水或廢水中水溶性差的有機(jī)物的吸附劑，制備能耗低、成本低、工藝簡(jiǎn)單，吸附效果好。
文檔編號(hào)B01J20/24GK101537342SQ20091009690
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者官寶紅, 潘江江, 蔣光明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)