申請日2015.11.24
公開(公告)日2016.03.30
IPC分類號C02F11/00
摘要
一種微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，將具有規(guī)則形貌的交聯(lián)環(huán)糊精聚合物采用濾網(wǎng)包裹后放入待處理的焦化污泥中，再用預(yù)設(shè)功率和設(shè)定時間的微波輻照所述焦化污泥進(jìn)行無害化處理過程。本發(fā)明方法首次使用微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精作為焦化污泥的處理方法，特別適用于焦化污泥有害成分的處理，提高了污染物處理效果，增強(qiáng)交聯(lián)環(huán)糊精的處理能力，提升了處理焦化污泥的速度，同時可全面的改善焦化污泥的臭味和色度;所使用的交聯(lián)環(huán)糊精具有再生功能，其利用效率高，使用成本低，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，其特征在于包括以下步驟：將交聯(lián)環(huán)糊精加入待處理的焦化污泥中，再使用微波持續(xù)輻照所述焦化污泥進(jìn)行無害化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，其特征在于：具體步驟為：
�、�.將所述焦化污泥放入容器中;
�、�.將所述交聯(lián)環(huán)糊精進(jìn)行包裹后放入所述焦化污泥中;
�、�.將盛放所述焦化污泥的容器放入包含微波發(fā)生器的微波輔助反應(yīng)裝置中，設(shè)定微波發(fā)生功率和時間;
�、�.開啟所述微波發(fā)生器，按照設(shè)定時間對所述焦化污泥進(jìn)行持續(xù)輻照。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，其特征在于：步驟Ⅱ中使用濾網(wǎng)包裹所述交聯(lián)環(huán)糊精。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，其特征在于：所述交聯(lián)環(huán)糊精具有規(guī)則形貌。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，其特征在于：所述交聯(lián)環(huán)糊精為球形交聯(lián)環(huán)糊精聚合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，其特征在于：所述焦化污泥的濃度范圍為5-15000mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，其特征在于：所述微波功率控制在10-1000W，輻照時間為5-360min。
說明書
一種微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種焦化污泥處理技術(shù)，尤其涉及一種使用微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，是焦化污泥無害化處理的新方法。
背景技術(shù)
污泥處理即污泥經(jīng)單元工藝組合處理，達(dá)到減量化、穩(wěn)定化、無害化的全過程，近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入，污泥的資源化處理日趨獲得重視，目前國內(nèi)外污泥處理處置所依循的原則均是減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。污泥資源化處理包含兩個方面理念：一是將污泥處理至可利用的資源，如制造生物肥料或工程材料等，實現(xiàn)變廢為寶;二是采用節(jié)能降耗節(jié)省投資的處理工藝。目前國內(nèi)外常用的污泥處理工藝包括生化和物化兩種處理路線。
污泥處理的一類對象為焦化污泥，焦化污泥是焦化廢水處理過程所排放的污泥，其中不僅有難降解的有機(jī)污染物，還有不同含量的重金屬以不同的化學(xué)形態(tài)存在，這種復(fù)雜組分狀況直接對環(huán)境構(gòu)成更大的風(fēng)險，并影響著污泥處置方法的選擇。
現(xiàn)有技術(shù)中公開了使用微波參與污泥處理過程的方法，孫德棟等人在“微波聯(lián)合活性炭纖維處理剩余污泥的研究”(環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2011,34(8):143-146)研究中表明，當(dāng)微波功率700W，輻照時間60s，活性炭纖維投加量0.32g/gSS(每克懸浮固體)時，污泥分解率可達(dá)30.9%，與單獨(dú)微波輻照相比，污泥分解率增大一倍。董譽(yù)等人在“微波納米磁粉協(xié)同作用處理污泥的研究”(環(huán)境工程學(xué)報,2011,5(3):680-684)一文中提到在微波和納米磁粉的協(xié)同作用下，污泥快速發(fā)生水解，5min內(nèi)VSS(揮發(fā)性懸浮物)溶解率達(dá)到34162%，COD(化學(xué)需氧量)溶出率達(dá)到13138%，在顯微鏡下觀察到污泥微生物細(xì)胞發(fā)生了破裂;污泥沉降性能得到改善，破解前后污泥10min的沉降速率分別為1818mL/min和1916mL/min，500mL破解前后污泥的30minSV(沉降體積)分別為275mL和253mL;破解后污泥離心脫水含水率為84176%，其體積是原污泥體積的7187%。劉佳等人在“微波輻照與堿聯(lián)合處理污泥的試驗研究”(環(huán)境污染與防治,2008,30(12):62-65)中研究結(jié)果顯示在相同NaOH投加量下，達(dá)到相同污泥減少率(減量20%左右)時，用熱堿處理需要0.5h，而微波輻照/堿處理只需120s。微波輻照/堿處理可以加劇污泥的溶胞作用，在微波輻照功率為800W，輻照時間為120s，NaOH投加量為0.16g/gSS時，SS溶解率達(dá)到19.7%;處理后污泥中溶解性SCOD(溶解性化學(xué)需氧量)增至3107mg/L，比處理前增加了約11倍;TN(總氮)增至59.9mg/L，比處理前增加了約2.7倍;TP(總磷)增至23.9mg/L，比處理前增加了約0.9倍;NH+4-N減至3mg/L左右。
環(huán)糊精(Cyclodextrin,CD)為一種可用于污染物生物處理技術(shù)的物質(zhì)，是直鏈淀粉在由芽孢桿菌產(chǎn)生的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用下生成的一系列環(huán)狀低聚糖的總稱，環(huán)糊精分子形成包含親水性外表面和疏水性內(nèi)空洞的略呈錐形的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使環(huán)糊精具有包合作用，其能與污染物形成穩(wěn)定的包絡(luò)物，從而減少環(huán)境污染，可用于生物法處理工業(yè)廢水，具有環(huán)保上的應(yīng)用價值。環(huán)糊精中最常見的是分別含有6、7和8個葡萄糖基單元的α-CD、β-CD和γ-CD，其中β-CD又以孔洞大小適中且生產(chǎn)成本低，成為目前工業(yè)化大量生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的環(huán)糊精產(chǎn)品。但由于環(huán)糊精在水中的溶解度小等結(jié)構(gòu)特性，不利于其對污染物的吸附，使其環(huán)保應(yīng)用受到限制，為修正結(jié)構(gòu)缺陷以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，需要對其進(jìn)行修飾改性以增強(qiáng)其與污染物接觸及沉降的能力。環(huán)糊精的改性分為化學(xué)改性和酶法改性兩種，其中化學(xué)改性相對重要，是指在保持基本環(huán)骨架不變的情況下，利用環(huán)糊精分子中的羥基等反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行酞化、酷化、氧化和交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)，在分子中引入新的功能基團(tuán)，以達(dá)到特殊的應(yīng)用目的。
關(guān)于改性環(huán)糊精，特別是交聯(lián)環(huán)糊精在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用，周玉青等人在“用新型交聯(lián)β-環(huán)糊精處理苯酚廢水”(化學(xué)反應(yīng)工程與工藝,2011,27(5):477-480)一文中提到交聯(lián)環(huán)糊精的再生吸附率達(dá)到88%以上，這一再生吸附是在不斷補(bǔ)充損失量的情況下，文章沒有提及交聯(lián)β-環(huán)糊精在吸附和再生過程損失，以及如何解決這種損失。王海軍等人在“HDI改性β-環(huán)糊精及其焦化廢水處理”(生物加工過程,2013,11(6):82-85)中發(fā)現(xiàn)，HDI-β-CD的吸附性能可以再生，重復(fù)再生10次后吸附率仍在58.1%，但沒有提及HDI-β-CD在使用過程中的質(zhì)量損耗問題。在中國專利文獻(xiàn)CN201410639016.7中，提供了一種超聲輔助條件下使用交聯(lián)劑來改性環(huán)糊精的方法，制備的改性環(huán)糊精交聯(lián)聚合物呈現(xiàn)規(guī)則形貌，可用于有機(jī)廢水的處理，在廢水處理過程中具有很強(qiáng)的再生性，并且吸附和再生過程的質(zhì)量損失小于20%。
基于上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本發(fā)明著眼于開發(fā)一種新型的焦化污泥處理技術(shù)，通過微波輔助具有優(yōu)良性能的交聯(lián)環(huán)糊精進(jìn)行污泥處理，以期取得更好的焦化污泥無害化處理效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無害化處理焦化污泥的新方法，利用微波技術(shù)輔助交聯(lián)環(huán)糊精，能夠有效去除焦化污泥中的酚類、苯類、重金屬離子等污染物，同時縮短交聯(lián)環(huán)糊精處理時間，提高處理效果。
為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化污泥的方法，包括步驟為：將交聯(lián)環(huán)糊精加入待處理的焦化污泥中，再使用微波持續(xù)輻照所述焦化污泥進(jìn)行無害化處理。
優(yōu)選地，處理焦化污泥的具體步驟為：
�、�.將所述焦化污泥放入容器中;
Ⅱ.將所述交聯(lián)環(huán)糊精進(jìn)行包裹后放入所述焦化污泥中;
Ⅲ.將盛放所述焦化污泥的容器放入包含微波發(fā)生器的微波輔助反應(yīng)裝置中，設(shè)定微波發(fā)生功率和時間;
Ⅳ.開啟所述微波發(fā)生器，按照設(shè)定時間對所述焦化污泥進(jìn)行持續(xù)輻照。
進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟Ⅱ中使用濾網(wǎng)包裹所述交聯(lián)環(huán)糊精。
優(yōu)選地，所述交聯(lián)環(huán)糊精具有規(guī)則形貌。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述交聯(lián)環(huán)糊精為球形改性環(huán)糊精交聯(lián)聚合物，該交聯(lián)環(huán)糊精采用常用環(huán)糊精為原料，如α-CD、β-CD和γ-CD中的一種或多種的混合，通過交聯(lián)聚合反應(yīng)并加入分散劑的方式制備，所述交聯(lián)環(huán)糊精在廢水處理過程中具有很強(qiáng)的再生性，并且吸附和再生過程的質(zhì)量損失小，用于焦化污泥處理也可取得較好的效果。
優(yōu)選地，本發(fā)明可處理的所述焦化污泥的濃度范圍為5-15000mg/L，相應(yīng)的加入的交聯(lián)環(huán)糊精的量可以是1-1000g/L。
優(yōu)選地，所述所述微波功率控制在10-1000W，輻照時間為5-360min。
本發(fā)明焦化污泥處理方法處理的焦化污泥主要污染物包括：酚類、苯類、萘系、重金屬離子、氨氮類、硫化物等污染物因子;本發(fā)明能將焦化污泥臭味去除，經(jīng)過充分的處理過程，最高可將臭味從4級(惡臭)降至1級(需仔細(xì)才能聞到);還能改變焦化污泥色度，可從處理前的480度降低至20度。
本發(fā)明技術(shù)方案首次采用微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精的方法無害化處理焦化污泥，具有以下有益效果：
1.可有效的實現(xiàn)對焦化污泥中的有機(jī)污染物、總金屬離子等多種污染物的無害化處理;
2.使用微波作為焦化污泥的輔助手段，吸附率提高了10-40%，比單獨(dú)使用交聯(lián)環(huán)糊精時處理能力提高了5-50%，可縮短處理時間20-60min，提升污泥處理效率;
3.使用的交聯(lián)環(huán)糊精利用效率高，具有再生功能，適合工業(yè)化應(yīng)用;
4.可全面的改善焦化污泥的臭味和色度，無害化處理效果全面。
具體實施方式
以下通過實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以便更好地理解本發(fā)明。
本發(fā)明實施例所用的交聯(lián)環(huán)糊精為根據(jù)中國專利文獻(xiàn)CN201410639016.7公開的方法自制的球形交聯(lián)環(huán)糊精聚合物。
實施例1
本實施例在實驗室條件下進(jìn)行，將一定量的焦化污泥放置于廣口瓶中，然后加入濾網(wǎng)包裹好的自制交聯(lián)環(huán)糊精，然后將廣口瓶置于微波容器中進(jìn)行無害化處理;設(shè)定微波發(fā)生器的功率和時間，使用計時器，間隔一定時間后取少量焦化污泥樣品，取出的樣品立即使用離心分離器分離，過濾膜過濾后用氣相色譜法測定上層清液濃度，分析所用過濾膜不大于300目;在取樣過程中，因為交聯(lián)環(huán)糊精吸附會達(dá)到平衡狀態(tài)，吸附平衡時間為20-3600min，因此取樣間隔時間不超過20min為宜
本實施例中，使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精無害化處理焦化污泥有機(jī)物濃度為15000mg/L。
將濃度為15000mg/L的焦化污泥置于廣口瓶內(nèi)，按1000g/L污泥加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為1000W，間隔30min后取焦化污泥樣品，進(jìn)行離心分離，用300目過濾膜過濾后用氣相色譜法進(jìn)行測定分離后上層清液濃度。輻照360min后取焦化污泥樣品，臭味從4級降低到2級，色度從480度降低到50度。
實施例2
本實施例使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精無害化處理濃度10000mg/L的焦化污泥有機(jī)物。
將濃度為10000mg/L的焦化污泥置于廣口瓶內(nèi)，按800g/L污泥加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為800W，間隔40min后取焦化污泥樣品，進(jìn)行離心分離，用200目過濾膜過濾后用氣相色譜法進(jìn)行測定分離后上層清液濃度。輻照320min后取焦化污泥樣品，臭味從4級降低到1級，色度從420度降低到43度。
實施例3
本實施例使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精無害化處理濃度5000mg/L的焦化污泥有機(jī)物。
將濃度為10000mg/L的焦化污泥置于廣口瓶內(nèi)，按600g/L污泥加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為500W，間隔25min后取焦化污泥樣品，進(jìn)行離心分離，用100目過濾膜過濾后用氣相色譜法進(jìn)行測定分離后上層清液濃度。輻照300min后取焦化污泥樣品，臭味從4級降低到1級，色度從320度降低到30度。
實施例4
本實施例使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精無害化處理濃度1000mg/L的焦化污泥有機(jī)物。
將濃度為5000mg/L的焦化污泥置于廣口瓶內(nèi)，按500g/L污泥加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為300W，間隔20min后取焦化污泥樣品，進(jìn)行離心分離，用100目過濾膜過濾后用氣相色譜法進(jìn)行測定分離后上層清液濃度。輻照120min后取焦化污泥樣品，臭味從4級降低到1級，色度從200度降低到20度。
實施例5
本實施例使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精無害化處理濃度10mg/L的焦化污泥有機(jī)物。
將濃度為5mg/L的焦化污泥置于廣口瓶內(nèi)，按1g/L污泥加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為10W，間隔25min后取焦化污泥樣品，進(jìn)行離心分離，用100目過濾膜過濾后用氣相色譜法進(jìn)行測定分離后上層清液濃度。輻照250min后取焦化污泥樣品，臭味從4級降低到1級，色度從110度降低到20度。
應(yīng)理解，上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并非具體實施方式的窮舉，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
