一種復(fù)合凝膠協(xié)同生物治理市政污泥及資源化利用工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合凝膠及復(fù)合凝膠協(xié)同生物治理市政 污泥及資源化利用工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市污水量不斷增長(zhǎng)。污泥是污水處理的直接產(chǎn)物，污泥的 成分很復(fù)雜，包括泥砂、纖維、有機(jī)質(zhì)、重金屬等成分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的污泥年產(chǎn)量已超過 3000萬噸。污泥具有含水率尚（往往尚達(dá)95%以上），有機(jī)物含量尚，容易腐化發(fā)臭等特點(diǎn)。當(dāng) 前的污泥處理主要包括填埋、焚燒、堆肥等方法，焚燒可以減少污泥的容積，但需要較高的 能耗，會(huì)導(dǎo)致二次污染。
[0003] 膠凝材料，指在物理化學(xué)作用下，能從漿體變成堅(jiān)固的石狀體，并能膠結(jié)其他物 料，制成有一定機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合固體的物質(zhì)。凝膠材料可分為水硬性膠凝材料和非水硬性 膠凝材料兩大類。凝膠材料由于其優(yōu)異的吸附性能，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
[0004] 中國(guó)專利申請(qǐng)201310397252.8公開了一種吸附重金屬的凝膠囊材的制備方法，該 方法包括如下步驟:氫氧化鈉或氫氧化鉀加水配制成堿液，加入丙烯酸，攪拌混勻，再依次 加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，攪拌反應(yīng)，再加入硅藻土，攪拌混勻，聚合反應(yīng)，洗滌，干燥，研磨，得 到凝膠囊材。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)的凝膠材料雖然具有較好的吸附能力，但存在制備的反應(yīng)溫度較高，時(shí) 間較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。此外，現(xiàn)有技術(shù)尚無將凝膠材料用于污泥處理并實(shí)現(xiàn)變廢為寶的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，發(fā)明人通過大量試驗(yàn)對(duì)復(fù)合凝膠的制備方法進(jìn)行 探索，預(yù)料不到的發(fā)現(xiàn):通過使用磁化水，可顯著改善反應(yīng)條件，得到一種新的復(fù)合凝膠，且 該復(fù)合凝膠具有優(yōu)良的吸附性能，吸附容量大，膨潤(rùn)土的使用降低了生產(chǎn)成本。進(jìn)一步地， 本發(fā)明還提供了復(fù)合凝膠協(xié)同生物治理市政污泥及資源化利用工藝。
[0007] 本發(fā)明的目的將通過下面的詳細(xì)描述來進(jìn)一步體現(xiàn)和說明。
[0008] 本發(fā)明提供一種復(fù)合凝膠，所述復(fù)合凝膠的制備方法包括如下步驟： A) 稱取12~20重量份數(shù)的混合堿于反應(yīng)器中，加磁化水配制成混合堿液，水浴條件下 加入25~40重量份數(shù)的丙烯酸，攪拌，得到中和溶液； B) 向所述中和溶液中依次加入40~50重量份數(shù)的交聯(lián)劑、25~32重量份數(shù)的膨潤(rùn)土和 75~90重量份數(shù)的引發(fā)劑，攪拌，得到待聚合溶液； C) 所述待聚合溶液于55~65°C發(fā)生聚合反應(yīng)，洗滌，干燥，得到復(fù)合凝膠。
[0009] 采用上述技術(shù)方案，制得的復(fù)合凝膠具有優(yōu)良的吸附性能，且制備方法簡(jiǎn)單，降低 了能耗;通過特定堿液的使用，實(shí)現(xiàn)了膨潤(rùn)土等在較低溫度下的聚合，膨潤(rùn)土的使用降低了 生產(chǎn)成本，還提高了復(fù)合凝膠的機(jī)械強(qiáng)度和耐鹽性能。
[0010]優(yōu)選地，所述混合堿由氫氧化鈉和三乙醇胺以1:3~6的重量比組成。
[0011] 優(yōu)選地，所述磁化水由去離子水經(jīng)釹鐵硼磁體磁化得到，所述釹鐵硼磁體的磁感 應(yīng)強(qiáng)度為4000~7000高斯。
[0012] 優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為雙丙烯酰胺或水溶性酚醛樹脂;所述引發(fā)劑為過硫酸銨、過 硫酸鉀或過硫酸鈉。更優(yōu)選地，所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為1~3h。
[0013] 此外，本發(fā)明還提供一種復(fù)合凝膠協(xié)同生物治理市政污泥及資源化利用工藝，包 括如下步驟： 51) 收集污泥，加入所述污泥重量10~30%的輔料，混勻，得到污泥混合物； 52) 向所述污泥混合物中加入所述輔料重量0.02~0.2%的纖維素分解菌，攪拌均勻，堆 體于50~60°C條件下進(jìn)行一次發(fā)酵，發(fā)酵周期5~10天，得到一次發(fā)酵產(chǎn)物； 53) 對(duì)所述一次發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行蚯蚓養(yǎng)殖堆肥，得到蚯蚓堆肥產(chǎn)物； 54) 篩分回收所述堆肥產(chǎn)物中的大顆粒輔料和蚯蚓，得到粗肥料，加入所述的復(fù)合凝 膠，復(fù)合凝膠的加入量為所述污泥重量的0.1~20%，混勻，得到緩釋肥料。
[0014] 本發(fā)明提供的復(fù)合凝膠協(xié)同生物治理市政污泥及資源化利用工藝，以污泥為原料 制備得到緩釋肥料，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，制得的緩釋肥料具有改善土壤理化性狀，保水保肥， 促進(jìn)植物生長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。通過加入輔料，可以降低污泥的含水率，還可以作為纖維素分解菌的 原料，進(jìn)而通過一次發(fā)酵和二次發(fā)酵，豐富了產(chǎn)物中的營(yíng)養(yǎng)成分。復(fù)合凝膠起保水、保肥和 緩釋的作用，而復(fù)合凝膠本身也含有鈉等成分，自身也可起到肥效作用。篩分出的大顆粒輔 料進(jìn)行回收再利用，篩分出的活體蚯蚓可經(jīng)深加工用于制作藥物。整個(gè)工藝過程中產(chǎn)生的 廢氣由風(fēng)機(jī)收集經(jīng)生物濾池處理后排放。蚯蚓堆肥采用現(xiàn)有的常規(guī)堆肥技術(shù)，蚯蚓的密度 為2~3萬條/m 2,溫度為15~25°C，堆肥時(shí)間為5~15天。蚯蚓采用赤子愛勝蝴，利用蚯蚓的特 性，增加了最終產(chǎn)品的肥效。
[0015] 優(yōu)選地，所述輔料包括膨脹劑，所述膨脹劑選自鋸末、秸桿或其混合物。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟S4)還包括粗肥料于35~45°C條件下進(jìn)行二次發(fā)酵15~25天的 步驟。通過二次發(fā)酵，得到含水率28~35%的有機(jī)肥料，可以進(jìn)一步增強(qiáng)肥效。
[0017] 優(yōu)選地，所述一次發(fā)酵的堆體氧濃度為3~15%。
[0018] 優(yōu)選地，所述輔料還包括鈍化劑，所述鈍化劑選自粉煤灰、磷礦粉或其混合物。
[0019] 優(yōu)選地，所述二次發(fā)酵的堆體氧濃度為3~15%。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種新的復(fù)合凝膠，該復(fù)合 凝膠具有優(yōu)良的吸附性能，吸附容量大，其制備方法簡(jiǎn)單，降低了能耗和生產(chǎn)成本。此外，本 發(fā)明還提供了復(fù)合凝膠協(xié)同生物治理市政污泥及資源化利用工藝，以污泥為原料，添加蚯 蚓及復(fù)合凝膠等，制備得到緩釋肥料，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，制得的緩釋肥料具有改善土壤理化 性狀，保水保肥，促進(jìn)植物生長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例一復(fù)合凝膠 稱取3重量份數(shù)的氫氧化鈉、12重量份數(shù)的三乙醇胺于反應(yīng)器中，加磁化水配制成氫氧 化鈉濃度為Imo I /L的堿液，4 °C水浴條件下加入3 2重量份數(shù)的丙烯酸，攪拌，得到中和溶液； 向中和溶液中依次加入45重量份數(shù)的雙丙烯酰胺、32重量份數(shù)的膨潤(rùn)土和80重量份數(shù)的過 硫酸銨，攪拌，得到待聚合溶液;待聚合溶液于60°C發(fā)生聚合反應(yīng)2h，去離子水洗滌，干燥， 得到復(fù)合凝膠。所述磁化水由去離子水經(jīng)釹鐵硼磁體磁化得到，所述釹鐵硼磁體的磁感應(yīng) 強(qiáng)度為5000高斯。
[0023]實(shí)施例二復(fù)合凝膠 稱取2重量份數(shù)的氫氧化鈉、10重量份數(shù)的三乙醇胺于反應(yīng)器中，加磁化水配制成氫氧 化鈉濃度為Imo I /L的堿液，4 °C水浴條件下加入28重量份數(shù)的丙烯酸，攪拌，得到中和溶液； 向中和溶液中依次加入42重量份數(shù)的雙丙烯酰胺、28重量份數(shù)的膨潤(rùn)土和76重量份數(shù)的過 硫酸銨，攪拌，得到待聚合溶液;待聚合溶液于55°C發(fā)生聚合反應(yīng)2h，去離子水洗滌，干燥， 得到復(fù)合凝膠。所述磁化水由去離子水經(jīng)釹鐵硼磁體磁化得到，所述釹鐵硼磁體的磁感應(yīng) 強(qiáng)度為7000高斯。
[0024]對(duì)比例一復(fù)合凝膠 稱取3重量份數(shù)的氫氧化鈉、12重量份數(shù)的三乙醇胺于反應(yīng)器中，加去離子水配制成氫 氧化鈉濃度為lmol/L的堿液，4 °C水浴條件下加入32重量份數(shù)的丙烯酸，攪拌，得到中和溶 液；向中和溶液中依次加入45重量份數(shù)的雙丙烯酰胺、32重量份數(shù)的膨潤(rùn)土和80重量份數(shù) 的過硫酸銨，攪拌，得到待聚合溶液;待聚合溶液于60°C發(fā)生聚合反應(yīng)2h，去離子水洗滌，干 燥，得到復(fù)合凝膠。
[0025]實(shí)施例三緩釋肥料的制備 收集1000 kg污泥（含水率98.4%)，加入150kg秸桿，混勻，得到污泥混合物（含水率 65.2%);向所述污泥混合物中加入0.1