申請(qǐng)日2017.09.22

　　公開(公告)日2018.01.05

　　IPC分類號(hào)C02F11/12

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種利用脫水污泥制備碳基材料的方法，屬于廢水處理及污泥資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將污水廠脫水污泥與生物質(zhì)廢料混合均勻并粉碎得到混合物料A;在混合物料A中加入活化劑A、活化劑B并混合均勻得到混合物料B;將混合物料B置于裂解爐中，通入保護(hù)氣體，在微波條件下，混合物料B勻速升溫至溫度為300~500℃并碳化處理20~60min即得用于改善污泥沉降性能的碳基材料。本發(fā)明的碳基材料投加于沉降性能較差的活性污泥體系中，其污泥沉降比SV30可降低至25%，沉降性能可提升15.0~33.2%。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用脫水污泥制備碳基材料的方法，其特征在于，具體步驟為：

　　(1)將污水廠脫水污泥與生物質(zhì)廢料混合均勻并粉碎得到混合物料A;

　　(2)在步驟(1)所得混合物料A中加入活化劑A、活化劑B并混合均勻得到混合物料B;

　　(3)將步驟(2)所得混合物料B置于裂解爐中，通入保護(hù)氣體，在微波條件下，混合物料B勻速升溫至溫度為300~500℃并碳化處理20~60min，即得碳基材料，其中保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛩�蒸氣�?/P>

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用脫水污泥制備碳基材料的方法，其特征在于：步驟(1)中污水廠脫水污泥與生物質(zhì)廢料的質(zhì)量比為1:(0.5~2)，污水廠脫水污泥中固體物含量不低于20%。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用脫水污泥制備碳基材料的方法，其特征在于：步驟(2)中氮?dú)饣蛩�蒸氣流速�?×10-4 ~4×10-4 m/s，勻速升溫速率為15~25℃/min。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用脫水污泥制備碳基材料的方法，其特征在于：活化劑A和活化劑B的總質(zhì)量為混合物料A的5~10%，活化劑A與活化劑B的質(zhì)量比為2:(1~0.5)，活化劑A為KOH或K2CO3，活化劑B為NH4H2PO4或(NH4)2HPO4。

　　5.權(quán)利要求1所述利用脫水污泥制備碳基材料的方法所制備的碳基材料在改善污泥沉降性能中的應(yīng)用。

　　6.權(quán)利要求1所述利用脫水污泥制備碳基材料的方法所制備的碳基材料在改善廢水水質(zhì)中的應(yīng)用。

　　7.權(quán)利要求1所述利用脫水污泥制備碳基材料的方法所制備的碳基材料在污泥濃縮脫水的應(yīng)用。

　　說(shuō)明書

　　一種利用脫水污泥制備碳基材料的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種利用脫水污泥制備碳基材料的方法，屬于廢水處理及污泥資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　城市污水廠運(yùn)行時(shí)，受負(fù)荷變化、曝氣過(guò)度、絲狀菌膨脹等因素影響，活性污泥池的沉降性能往往明顯下降，不利于生化處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。已有處理技術(shù)如控制溶解氧濃度、改變好氧池營(yíng)養(yǎng)條件等均無(wú)法在短期內(nèi)使污泥的沉降性能恢復(fù)至正常水平。采用鐵碳微電解、投加絮凝劑等方法可快速提升污泥沉降性能，且效果較為明顯;但存在成本偏高、水體色度上升、生物絮凝劑制備工藝復(fù)雜等問(wèn)題。已有專利CN201110263672.8與CN201110427783.8公開了利用剩余污泥制備生物絮凝劑的方法，采用陽(yáng)離子交換樹脂這類方法從剩余污泥中提取生物絮凝劑，絮凝率最高可達(dá)72.3%。然而，該技術(shù)存在生物絮凝劑制備工藝復(fù)雜、污泥易厭氧消化產(chǎn)生臭氣、生產(chǎn)成本相對(duì)較高等不足。已有專利CN201510758213.5公開了一種利用農(nóng)作物秸稈和剩余活性污泥制備微生物絮凝劑的方法，發(fā)明內(nèi)容包括利用菌株培養(yǎng)獲得種子液、種子液植入以農(nóng)作物秸稈和剩余活性污泥為主體的發(fā)酵培養(yǎng)基、發(fā)酵液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和冰浴丙酮提取獲得絮凝劑。該方法微生物培養(yǎng)工藝過(guò)程可控性較差、培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)、絮凝劑制備成本費(fèi)用較高。

　　目前，我國(guó)污水處理廠污泥產(chǎn)量快速增加，2015年濕污泥產(chǎn)量已高達(dá)近4000萬(wàn)噸，污泥的合理處置與利用成為污水處理廠亟待解決的難題。利用廢棄的污泥為原料制備生物絮凝劑有助于改善污泥的沉降性能，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)污水廠污泥的資源化利用。利用污泥制備生物絮凝材料進(jìn)而改善活性污泥池的污泥沉降性能，該技術(shù)環(huán)境、社會(huì)效益明顯，但成本偏高、工藝過(guò)程可控性差這類不足限制了該類技術(shù)在改善污泥沉降性能方面的實(shí)際應(yīng)用與推廣。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用脫水污泥制備碳基材料的方法，本發(fā)明的碳基材料具有孔隙發(fā)達(dá)、吸附性能好、比重適中、能在流動(dòng)的污水池內(nèi)緩慢沉降等特點(diǎn)，能夠明顯提升污泥的沉降性能，且沉降至生化反應(yīng)池底的碳基材料可最終被微生物降解，無(wú)生物毒副作用。

　　一種利用脫水污泥制備碳基材料的方法，具體步驟為：

　　(1)將污水廠脫水污泥與生物質(zhì)廢料混合均勻并粉碎得到混合物料A;

　　(2)在步驟(1)所得混合物料A中加入活化劑A、活化劑B并混合均勻并粉碎得到混合物料B;

　　(3)將步驟(2)所得混合物料B置于裂解爐中，通入保護(hù)氣體，在微波條件下，混合物料B勻速升溫至溫度為300~500℃并碳化處理20~60min，即得用于改善污泥沉降性能的碳基材料，其中保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛩�蒸�?

　　所述步驟(1)中污水廠脫水污泥與生物質(zhì)廢料的質(zhì)量比為1:(0.5~2)，污水廠脫水污泥中固體物含量不低于20%，生物質(zhì)廢料可以為椰殼、花生殼、核桃殼、竹屑、煙草秸稈等的一種或多種生物質(zhì)廢料;

　　所述步驟(2)中氮?dú)饣蛩�蒸氣流速�?×10-4~4×10-4 m/s，勻速升溫速率為15~25℃/min;

　　所述活化劑A和活化劑B的總質(zhì)量為混合物料A的5~10%，活化劑A與活化劑B的質(zhì)量比為2:(1~0.5)，活化劑A為KOH或K2CO3，活化劑B為NH4H2PO4或(NH4)2HPO4;

　　本發(fā)明的另一目的是提供所述利用脫水污泥制備碳基材料的方法所制備的碳基材料在改善污泥沉降性能中的應(yīng)用，在改善廢水水質(zhì)中的應(yīng)用以及在污泥濃縮脫水的應(yīng)用。

　　本發(fā)明的有益效果：

　　(1)本發(fā)明利用污水廠廢棄的剩余污泥制備了碳基吸附材料，高效改善活性污泥系統(tǒng)的污泥沉降性能，有效實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用;

　　(2)本發(fā)明制備的碳基材料投加至活性污泥池后，能吸附降解污水中的重金屬離子，同時(shí)對(duì)化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)、N、P等元素有較好的去除效果;

　　(3)污水廠剩余污泥包含豐富的有機(jī)質(zhì)以及氮磷等營(yíng)養(yǎng)成分，而椰殼、花生殼、核桃殼、竹屑、煙草秸稈等生物質(zhì)廢料具有纖維素與碳含量相對(duì)較高這類特點(diǎn)，本發(fā)明利用剩余污泥與椰殼、花生殼、核桃殼、竹屑、煙草秸稈等生物質(zhì)廢料制備的碳基吸附材料，具有孔隙發(fā)達(dá)、吸附性能好、比重適中、能在流動(dòng)的污水池內(nèi)緩慢沉降等特點(diǎn)，能夠明顯提升污泥的沉降性能，且沉降至生化反應(yīng)池底的碳基材料可最終被微生物降解，無(wú)生物毒副作用;

　　(4)本發(fā)明制備的污泥碳基材料也可應(yīng)用于污泥濃縮脫水過(guò)程，污泥脫水性能明顯提升，可最終被生物降解，無(wú)生物毒副作用、無(wú)二次污染問(wèn)題。