申請日2015.11.06
公開(公告)日2016.02.03
IPC分類號B01J20/10; B01J20/30; C02F11/00
摘要
本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，公開了一種用于去除污泥中氮磷復(fù)合吸附材料的制備方法。該方法是將廢舊玻璃和白云石粉碎過篩，用蒸餾水拌勻、煅燒，制得復(fù)合吸附材料;其中，廢舊玻璃和白云石的重量比為1:3-3:1。該方法最大程度降低成本，以廢治污，容易推廣;利用物理吸附和化學(xué)沉淀法協(xié)同作用去除污泥中的氮磷，效率高，效果好，同時能夠解決去除氮磷之后的沉淀結(jié)晶難以回收利用，堵塞除污管道及泵體的技術(shù)難題;該吸附材料除污后的廢料還能作為緩釋肥料應(yīng)用，變廢為寶。
權(quán)利要求書
1.一種用于去除污泥中氮磷復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于，將廢舊玻璃和白云石粉碎過篩，用蒸餾水拌勻、煅燒，制得復(fù)合吸附材料;其中，廢舊玻璃和白云石的重量比為 1:3-3:1。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：廢舊玻璃和白云石的重量比為1:1。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：廢舊玻璃和白云石過篩后的粒度均為20-100 目。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：煅燒分為初次煅燒和再次煅燒。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：初次煅燒的溫度為100-200℃，煅燒的時間為0.5-1.5h。
6.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：再次煅燒的溫度為800-1000℃，再次煅燒的時間為1-2h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的制備方法得到的用于去除污泥中氮磷復(fù)合吸附材料。
8.一種良好的緩釋肥料，包括使用如權(quán)利要求7所述的復(fù)合吸附材料去除污泥中的氮磷之后得到的廢料。
說明書
一種用于去除污泥中氮磷復(fù)合吸附材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及處理污泥的復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種用于去除污泥中氮磷復(fù)合吸附材料的制備方法。
背景技術(shù)
隨著社會的發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越受到人們的重視，污泥處理廠相應(yīng)增多，產(chǎn)生的剩余污泥量也會隨之增加，并且目前我國“重水輕泥”現(xiàn)象嚴(yán)重，大多數(shù)中小型污泥處理廠建廠設(shè)計(jì)時僅考慮到污泥濃縮、脫水工序，沒有考慮到污泥內(nèi)污泥的穩(wěn)定化、無害化的要求。污泥中含有較為豐富的有機(jī)質(zhì)及氮、磷資源，如果能夠回收利用這些資源，將對消除污泥造成的環(huán)境污染和解決能源、資源的可持續(xù)利用具有重要意義。
厭氧消化是污泥資源化過程中非常重要的一個步驟，但是厭氧消化存在污泥停留時間長、消化速率低、有機(jī)質(zhì)破解程度低等問題。比如氮磷濃度過高會對厭氧微生物產(chǎn)生毒性作用，抑制顆粒污泥的活性，甚至?xí)欠磻?yīng)器失效，因此，必須在厭氧消化之前增加除氮磷預(yù)處理步驟。厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量大，污泥中的氨氮繼續(xù)溶出，液相中的氨氮積累會增多，故在厭氧發(fā)酵之后仍需去除污泥中的氮磷�，F(xiàn)有技術(shù)中通常采用添加藥劑法、化學(xué)沉淀法等方法去除污泥中的氮磷，但是除去氮磷后形成的沉淀結(jié)晶，回收利用比較困難;并且隨著時間的推移，慢慢會沉淀到污泥處理設(shè)備的泵體及管路當(dāng)中，影響污水處理效果并且損壞污水處理設(shè)備。因此，找到一種合適的方法既能去除污泥中的氮磷，同時又能防止沉淀結(jié)晶沉淀到污泥處理設(shè)備的管路中，具有重要意義。本發(fā)明利用廢舊玻璃及白云石制備得到一種復(fù)合吸附材料，可以很好的去除污泥中的氮磷及其形成的沉淀結(jié)晶。
起初發(fā)現(xiàn)，簡單的將廢舊玻璃與白云石混合在一起制備復(fù)合吸附材料，吸附材料的除氮磷效果并不理想，甚至一度放棄了制備吸附材料的最初努力，然而隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，我們驚奇的發(fā)現(xiàn)，采用特定目數(shù)及窄配比范圍的廢舊玻璃和白云石，可以制得除氮磷效果較好的復(fù)合吸附材料，并且制備工藝參數(shù)對吸附材料的制備及成品的性能也有很大程度的影響。因此，尋找到一種合適的工藝制備復(fù)合吸附材料，然后進(jìn)行氮磷資源的回收，具有多方面獲益的效果，可以實(shí)現(xiàn)污泥的無害化、減量化和資源化。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于去除污泥中氮磷復(fù)合吸附材料的制備方法。該方法能夠很好的去除污泥中的氮磷，與此同時可以防止沉淀結(jié)晶沉淀到污泥處理設(shè)備的管路中。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種用于去除污泥中氮磷復(fù)合吸附材料的制備方法，將廢舊玻璃和白云石粉碎過篩，用蒸餾水拌勻、煅燒，制得復(fù)合吸附材料;其中，廢舊玻璃和白云石的重量比為1:3-3:1。
本發(fā)明充分利用白云石中的鈣鎂資源，最大限度的降低成本，容易推廣，如有需要可添加其他低成本含碳酸鈣，鎂的廢棄物，此類活性物質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)和生物活性使其具有一定的生物活性。白云石的主要化學(xué)成份為CaMg(CO3)2，可用于去除污泥中的氨氮和磷，但是利用白云石作為活性物質(zhì)處理污泥，其天然的結(jié)構(gòu)特性使其吸附污泥中的氮磷存在一定的局限性，而且產(chǎn)生的沉淀結(jié)晶無法回收利用，長時間使用會堵塞設(shè)備管路及泵體。
而廉價的廢舊玻璃具有多孔結(jié)構(gòu)，熔融后有一定的燒結(jié)作用，能用于成形，因此，本發(fā)明可以采用添加廢舊玻璃的方法解決上述問題，本發(fā)明提供的復(fù)合吸附材料是以玻璃作為基體，白云石作為活性物質(zhì)，對廢舊玻璃和白云石的天然結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，利用復(fù)合吸附材料的物理吸附和化學(xué)沉淀作用去除污泥中的氮磷;同時燒結(jié)成型的復(fù)合吸附材料可以將生成的沉淀結(jié)晶固定住，避免堵塞設(shè)備的管路及泵體;吸附有沉淀結(jié)晶的廢料可以作為有機(jī)肥料緩蝕劑，改土培肥供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用，同時其持水性好，也可以供園林綠化使用。
優(yōu)選的，本發(fā)明采用的廢舊玻璃和白云石的重量比為1:3-3:1，如此窄配比的原料能夠使成品吸附材料達(dá)到最合適的硬度和吸附效果。更優(yōu)選的，本發(fā)明采用的廢舊玻璃和白云石的重量比為1:1。
本發(fā)明采用的廢舊玻璃和白云石過篩后的粒度均20-100目。玻璃和白云石的粒度的選擇，要考慮實(shí)際生產(chǎn)中粒度大小會導(dǎo)致在研磨過程中機(jī)械耗能的多少，同時更重要的是要考慮吸附材料的結(jié)構(gòu)和吸附效果，當(dāng)玻璃和白云石的顆粒較粗時其研磨過程耗能較少，但制得材料不易成型，吸附效果不好;當(dāng)玻璃和白云石的顆粒很小時，白云石在水中出現(xiàn)粉化，導(dǎo)致吸附的吸附效果不理想并且研磨過程耗能較高。因此，本發(fā)明最終選用的合適目數(shù)范圍為 20-100。
本發(fā)明加入蒸餾水的目的是促進(jìn)玻璃粉與白云石粉的充分混合均勻，即加入蒸餾水?dāng)嚢韬蠹炔荒苁箖烧呋旌虾筇�，也不能太濕，因此蒸餾水的用量是隨著玻璃與白云石混合后總量的變化而變化的，蒸餾水的用量與最終材料的結(jié)構(gòu)性能有關(guān)。
本發(fā)明采用的煅燒方式分為初次煅燒和再次煅燒。
優(yōu)選的，初次煅燒的溫度為100-200℃，煅燒的時間為0.5-1.5h，初次煅燒主要目的是使混合材料中的蒸餾水蒸發(fā)，低溫度煅燒在蒸發(fā)水分的同時，會使得材料經(jīng)歷預(yù)燒結(jié)的過程，此時材料已經(jīng)開始有固定形狀，內(nèi)部開始形成空隙結(jié)構(gòu)，既增加了樣品的表面積又減小了樣品的密度，促進(jìn)了材料的成型。
優(yōu)選的，再次煅燒的溫度是800-1000℃，再次煅燒的時間為1-2h，再次煅燒使玻璃逐漸融化，玻璃逐漸呈現(xiàn)燒結(jié)狀態(tài)，玻璃及白云石的天然結(jié)構(gòu)被破壞，隨著加熱溫度的升高，復(fù)合吸附材料的多孔結(jié)構(gòu)重新穿插、搭建，穿插、搭建后的孔隙在三維空間相互貫通，形成新的空間結(jié)構(gòu);與此同時，白云石中的CaMg(CO3)2和有機(jī)成分逐漸分解，使CO2和有機(jī)物或者保留在材料中起造孔的作用，或者使新的空間結(jié)構(gòu)的孔徑增加，比表面積增大、很好的提高了復(fù)合材料的吸附過濾性能;而且廢舊玻璃與白云石混合的配方在1000℃時達(dá)到最佳活化狀態(tài)，溶出更多的鈣離子和鎂離子，能夠更多的去除沉淀污泥中的氮磷。
將本發(fā)明提供的制備方法制得的復(fù)合吸附材料應(yīng)用到污泥中可以很好的去除污泥中的氮磷，一方面復(fù)合材料的多孔結(jié)構(gòu)能夠吸附污泥中的有機(jī)物及氮磷;另一方面污泥中的氮磷和復(fù)合材料中的鎂離子和鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，利用化學(xué)沉淀法去除污泥中的氮磷，活化的鈣鎂離子與污泥中的氮磷可能生成的成分有Mg(NH4)PO4、Ca3(PO4)2、Ca5OH(PO4)3或 Ca(OH)2HPO4，污泥中的氮磷與吸附材料中的鎂離子反應(yīng)生成Mg(NH4)PO4;而偏酸性的環(huán)境中吸附材料中的鈣離子與磷酸根直接生成Ca3(PO4)2;偏堿性的環(huán)境里吸附材料中的鈣離子與磷酸根離子又可生成羥基磷灰石，即Ca5OH(PO4)3或Ca(OH)2HPO4。本發(fā)明提供的復(fù)合吸附材料利用物理吸附和化學(xué)沉淀法協(xié)同作用去除污泥中的氮磷。
復(fù)合吸附材料去除污泥中的氮磷之后得到的廢料是一種良好的緩釋肥料。因其營養(yǎng)成分在材料中的吸附方式，能夠使其肥料中含有養(yǎng)分的化合物在土壤中釋放速度緩慢或者養(yǎng)分釋放速度可以得到一定程度的控制以供作物持續(xù)吸收利用;此肥料的最重要特性是可以控制其釋放速度，在施入土壤以后逐漸分解，逐漸為作物吸收利用，使肥料中養(yǎng)分能滿足作物整個生長期中各個生長階段的不同需要，肥效可維持時間長。另外，該廢料因發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，具有很好的持水性，從而協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱，能夠?yàn)樽魑锷L創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。
本發(fā)明提供了一種用于去除污泥中氮磷復(fù)合吸附材料的制備方法，充分利用廢舊玻璃的天然結(jié)構(gòu)及白云石中的鈣鎂資源，直接燒結(jié)成型研制高效污泥除氮磷復(fù)合吸附材料。該方法最大程度降低成本，以廢治污，容易推廣;利用物理吸附和化學(xué)沉淀法協(xié)同作用去除污泥中的氮磷，效率高，效果好，同時能夠解決去除氮磷之后的沉淀結(jié)晶難以回收利用，堵塞除污管道及泵體的技術(shù)難題;該吸附材料除污后的廢料還能作為緩釋肥料應(yīng)用，變廢為寶。
