申請日2013.12.05

　　公開(公告)日2014.02.26

　　IPC分類號C01B31/08

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種用污水廠污泥制備活性炭的方法，屬于環(huán)保領域。將從污水廠取回的含水率較高污泥，自然風干數(shù)天，然后再將污泥放入烘箱中105℃烘干，經(jīng)研磨、篩分成粒徑小于3mm的顆粒，用一定濃度的磷酸溶液浸泡，48小時后瀝干，然后將酸化污泥放入帶蓋坩堝中，送入微波爐按一定的微波處理工藝進行處理;處理后先用70℃以上熱水浸洗，再用蒸餾水充分洗滌，使其pH值接近中性;干燥研磨。本發(fā)明為污水廠創(chuàng)造附加經(jīng)濟效益，降低污水處理運行費用，減少了污泥排放，實現(xiàn)變廢為寶。

　　權利要求書

　　1.一種用污水廠污泥制備活性炭的方法，其特征在于包括下列步驟：

　　(一)將從污水廠取回的含水率較高污泥，自然風干數(shù)天，然后再將污泥放入烘箱中105℃烘干，經(jīng)研磨、篩分成粒徑小于3mm的顆粒;

　　(二)取篩分后的干污泥樣品4克，用一定濃度的磷酸溶液浸泡，48小時后瀝干，然后將酸化污泥放入帶蓋坩堝中，送入微波爐按一定的微波處理工藝進行處理;

　　(三)處理后的活性炭樣品中帶有大量的焦磷酸，先用70℃以上熱水浸洗，再用蒸餾水充分洗滌，使其pH值接近中性;

　　將炭放入烘箱，在120℃左右干燥5小時，經(jīng)干燥器中冷卻，人工研磨篩分至200目，所得的樣品即為活性炭樣品，放入干燥器保存。

　　說明書

　　用污水廠污泥制備活性炭的方法

　　技術領域

　　本發(fā)明屬于環(huán)保領域，尤其是污水廠污泥制備活性炭的方法。

　　背景技術

　　城市污水污泥是污水廠處理廢水所產(chǎn)生的固態(tài)廢棄物(絮狀體)。污水廠在凈化污水的同時，產(chǎn)生的污泥量約占污水總處理量的0.3～5%(含水率以97%計)。污泥的成分非常復雜，含有大量的有機物和有害物，而且還含有危險的病原微生物、寄生蟲卵等。污泥的性質很不穩(wěn)定，極易腐化，造成污染。因此必須對其進行適當?shù)奶幚�，才能保證污水的處理效果，避免更嚴重的二次污染。

　　污水處理中的污泥處理和處置技術在我國起步較晚，與國外先進國家相比差距很大。在我國現(xiàn)有的污水處理設施中，有污泥穩(wěn)定處理設施的還不到25%，處理工藝和配套設備完善的不到10%。在為數(shù)不多的污泥消化池中能夠正常運行的很少，有些根本就沒有運行。多數(shù)污水廠只是將污泥送往垃圾場填埋，或直接暴露在曠野中造成二次污染。盡管國家花費了大量人力物力財力治理了污水，但污水處理的伴生產(chǎn)品污泥卻得不到充分有效的控制。此外，傳統(tǒng)的污泥處置費用很高，約占污水處理系統(tǒng)總費用的30%～40%，甚至超過50%。因此，無論從污染物凈化的完善程度，廢水處理技術開發(fā)中的重要性及投資比例，污泥處理都占有十分重要的地位。

　　污泥處理與處置和其它固體廢物的處理處置一樣，都應遵循減量化、穩(wěn)定化、無害化的原則。國內外常用的污泥處置方式有填埋、焚燒、投海、土地利用等實用性方法，但隨著環(huán)境標準的更加嚴格化，其中存在的問題就明顯暴露出來。污泥填埋也存在一些問題，象滲出液和氣體的形成。滲出液是一種被嚴重污染的液體，如果填埋場選址或運行不當，這種液體就會進入地下水層，污染地下水環(huán)境。填埋場產(chǎn)生的氣體主要是甲烷，若不采取適當措施會引起爆炸和起火。另外，適合污泥填埋的場所因城市污泥的大量產(chǎn)出而越來越有限，可供填埋的場地越來越少，特別是在人口稠密的國家。污泥在焚燒時會產(chǎn)生二氧化硫、二惡英等氣體而造成空氣污染。污泥中的重金屬也會隨煙塵的擴散而污染空氣。此外，焚燒法的處理成本十分昂貴。

　　污泥處理處置大致可以歸結為兩類：一是拋棄型技術，污泥作為廢物不利用;二是資源化技術，充分利用污泥中的有用成分，實現(xiàn)變廢為寶。后者符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟，近年來獲得廣泛的關注。

　　活性炭是一種具有特殊結構和性能的微晶質碳，具有大量的孔隙和很大的比表面積，因此具有很強的選擇性吸附能力。是一種已在食品、醫(yī)藥、化學、國防、農(nóng)業(yè)、水處理和環(huán)境保護等工業(yè)得到廣泛應用的吸附材料。用來生產(chǎn)活性炭的原料很廣泛，已由早期的木材、鋸屑、果殼等林產(chǎn)品擴展到煤、石油、瀝青等。但是由于活性炭的價格較高，因而也限制了它的使用。近年來利用農(nóng)林廢物、紙漿廢液、有機廢棄物等含碳物質，制造價格低廉或具有特殊性能的活性炭的探索越來越受到重視。

　　污水處理過程中產(chǎn)生的污泥中含有大量的有機物，剩余污泥中大部分物質是有機物，其中大約含有60～70%的粗蛋白質，25%左右的碳水化合物。我國目前污水污泥中有機物的含量一般為40～70%，但是隨著社會發(fā)展水平的提高其含量也在增加，它具有被加工成含炭吸附劑的客觀條件。

　　目前國內外對污泥制備活性炭的研究采用的加熱方式通常為常規(guī)加熱，而與傳統(tǒng)的加熱方式相比，微波加熱是一種全新的熱能技術，有著能量利用率高、加熱速度快、易于自動化控制的特點，是一種非常具有潛力的加熱方式。

　　微波技術是在20世紀才發(fā)展起來的一門新技術。它首先應用在電視、廣播、通信技術中，自60年代人們才開始利用其熱效應進行工業(yè)生產(chǎn)過程。近幾年來微波以其快速、均勻、節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點己逐漸成為一種新型的能源，越來越多的應用于化學工業(yè)、制藥工業(yè)、環(huán)境保護等各個領域，進行加熱、干燥、催化、萃取、“三廢”處理和環(huán)境監(jiān)測等。

　　微波頻率大約在300MHz—300GHz，即波長為100cm至lmm范圍內的電磁波，它位于電磁波譜的紅外輻射和無線電波之間。目前，微波加熱所采用的常用頻率為915MHz和2450MHz，對應波長分別為0.326557m和0.121959m。微波加熱的原理基于當微波遇到不同材料時，依材料性質不同會產(chǎn)生反射、吸收、穿透現(xiàn)象，這取決于材料本身的介電常數(shù)、介電損耗系數(shù)、比熱、形狀和含水量等特性。大多數(shù)導體能夠反射微波，故在微波系統(tǒng)中，導體以一種特殊的形態(tài)來傳播和反射微波能量;絕緣體可穿透并部分反射微波能量，通常它吸收的微波功率較小;介質的性能介于金屬和絕緣體之間的，則具有吸收、穿透和反射微波的性能。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明提供一種用污水廠污泥制備活性炭的方法，以解決污水廠污泥處理的問題。

　　本發(fā)明采取的技術方案是：包括下列步驟：

　　(一)將從污水廠取回的含水率較高污泥，自然風干數(shù)天，然后再將污泥放入烘箱中105℃烘干，經(jīng)研磨、篩分成粒徑小于3mm的顆粒;

　　(二)取篩分后的干污泥樣品4克，用一定濃度的磷酸溶液浸泡，48小時后瀝干，然后將酸化污泥放入帶蓋坩堝中，送入微波爐按一定的微波處理工藝進行處理;

　　(三)處理后的活性炭樣品中帶有大量的焦磷酸，先用70℃以上熱水浸洗，再用蒸餾水充分洗滌，使其pH值接近中性;

　　將炭放入烘箱，在120℃左右干燥5小時，經(jīng)干燥器中冷卻，人工研磨篩分至200目，所得的樣品即為活性炭樣品，放入干燥器保存。

　　本發(fā)明以污水廠剩余污泥為原料，采用磷酸-微波-油料作物皮殼改性法制備污泥活性炭，可以將這種活性炭應用于污水廠的深度處理，使得處理后的出水能夠回用，為污水廠創(chuàng)造附加經(jīng)濟效益，降低污水處理運行費用，減少了污泥排放，實現(xiàn)變廢為寶。