[发明专利]一种利用污泥发酵残渣制备活性炭的方法

说明书

本发明涉及一种利用污泥发酵残渣制备活性炭的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：污泥混合强碱预处理：取剩余污泥，将其含水率调整至95%‑98%，加入氢氧化钾和氢氧化钠混合液，将污泥加热至90‑95℃条件下进行混合强碱预处理；步骤2：发酵混合物泥水分离：将所述步骤1中强碱预处理后的剩余污泥进行厌氧发酵，发酵完成时在发酵混合物中投加农林废弃物作为助滤剂，步骤3：发酵残渣制备活性炭：将步骤2中所述的泥水分离后的发酵残渣在低温条件下缓慢干燥，干燥后的残渣送入炭化炉高温炭化，炭化后的残渣送入活化器造粒活化，活化后的残渣送入烘箱干燥，干燥完成后即得污泥基活性炭。该方法不仅减少农林废弃物的闲置浪费，而且解决了厌氧发酵污泥难以处置的难题。

技术领域

本发明涉及一种制备活性炭的方法，具体涉及一种利用污泥发酵残渣制备活性炭的方法，属于固体废弃物资源化领域。

背景技术

剩余污泥是污水处理不可避免的副产物，随着我国污水处理率的不断提高，污泥产量逐年攀升，现阶段我国剩余污泥年产量已突破5000万吨，污泥的减量化及资源化已成为我国环保行业面临的一道难题。利用剩余污泥进行厌氧发酵，将污泥中富含的有机物转化为高附加值挥发性脂肪酸（VFAs）是对污泥进行资源化利用的一条有效途径，然而厌氧发酵污泥泥水分离困难，发酵后的污泥残渣难以处置，限制了污泥厌氧发酵产酸技术的发展。

污泥中含有较多的碳，具备制备活性炭的客观条件。在现有的污泥制备活性炭的研究中，大都是利用脱水后的污泥作为原材料，通过添加含碳量较高的农林废弃物进行活化改性制备而成，而未曾有将碱性厌氧发酵后的污泥残渣用于制备污泥基活性炭的技术方法。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种利用污泥发酵残渣制备活性炭的方法，该方法能够将污泥中富含的有机物转化为高附加值VFAs，充分利用污泥中的有机物，同时可将发酵后的残渣和玉米芯用于制备污泥基活性炭，不仅减少农林废弃物的闲置浪费，而且解决了厌氧发酵污泥难以处置的难题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种利用污泥发酵残渣制备活性炭的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：污泥混合强碱预处理：取剩余污泥，将其含水率调整至95%-98%，加入氢氧化钾和氢氧化钠混合液，将污泥加热至90-95℃条件下进行混合强碱预处理；

步骤2：发酵混合物泥水分离：将所述步骤1中强碱预处理后的剩余污泥进行厌氧发酵，发酵完成时在发酵混合物中投加农林废弃物作为助滤剂，使其在发酵混合物中与污泥混合均匀，接着将调理后的发酵混合物泵入板框压滤脱水系统进行泥水分离，使VFAs与发酵残渣分离；

步骤3：发酵残渣制备活性炭：将步骤2中所述的泥水分离后的发酵残渣在低温条件下缓慢干燥，干燥后的残渣送入炭化炉高温炭化，炭化后的残渣送入活化器造粒活化，活化后的残渣送入烘箱干燥，干燥完成后即得污泥基活性炭。本方法采用氢氧化钾和氢氧化钠对污泥进行混合强碱预处理，用于破除污泥的细胞壁结构，使污泥中的有机物完全溶出，提高厌氧发酵过程中VFAs的产率，发酵结束后投加玉米芯作为骨架构建体，将发酵混合物采用板框压滤脱水进行泥水分离。玉米芯不仅能够在污泥中起到骨架支撑作用，增大污泥的抗压能力，保持污泥的多孔隙结构，避免在压滤过程中形成致密的阻水层，为压滤脱水过程中水分的脱除提供通道，有助于改善厌氧发酵污泥的泥水分离效果，提高有机酸回收率，而且可作为增碳剂提高污泥发酵残渣中固定碳的含量。同时，发酵前期的混合强碱预处理使发酵后的污泥残渣呈强碱性，残渣中的氢氧化钾可作为制备活性炭的活化剂，有利于后续的活化处理。因此，利用污泥厌氧发酵残渣制备污泥基活性炭是一种将污泥变废为宝的资源化处理方法。

作为本发明的一种改进，所述步骤1中加入的混合碱中氢氧化钾与氢氧化钠的摩尔质量比为(3-5):1。