[发明专利]一种利用污水深度处理混凝污泥制备炭基吸附材料的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种利用污水深度处理混凝污泥制备炭基吸附材料的方法，属于污泥处理与资源化制备技术领域。本发明采用二氧化碳或其与氮气的混合气作为无氧热解氛围，替代传统的氮气氛，将二氧化碳作为活化剂，促进挥发性有机物的裂解，降低焦油的产率，显著提高污泥炭基产品的孔隙率的同时，二氧化碳增强有机物裂解还导致了更强的浓缩效应，使得非晶态铝在炭基产品中的相对含量更高，增加更多的磷吸附位点，使其对有机染料亚甲基蓝和磷酸盐具有较高的吸附量，可用于水环境中污染物的去除。

技术领域

本发明涉及一种利用污水深度处理混凝污泥制备炭基吸附材料的方法，属于污泥处理与资源化制备技术领域。

背景技术

混凝沉淀法作为一种简易高效的深度处理工艺被广泛应用，该工艺不可避免地产生了大量污水深度处理混凝污泥。与传统剩余活性污泥不同，混凝污泥的有毒有害物质含量低，且含有大量来自絮凝剂中的铝/铁(氢)氧化物。然而目前并未对深度处理混凝污泥进行单独有效的处理处置，而是与剩余活性污泥直接混合后进行消化、堆肥、填埋等，这不仅导致了混凝污泥中金属化合物的浪费，还增加了土壤和水体二次污染的风险，因此开发一种安全经济的混凝污泥资源化利用方式是十分必要的。

将剩余活性污泥在隔绝氧气的氛围中热解，制备用于污水处理和土壤修复的生物炭，是污泥资源化的一种重要方式。但与剩余活性污泥相比，混凝污泥中的有机物含量较低，导致产品的成孔效果不加，在一定程度上限制了热解在混凝污泥中的应用。因此，为了获得多功能、高吸附量的混凝污泥基炭产品，开发一种适用于混凝污泥的热解方法并实现其资源化具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决现有上述技术问题，提供一种利用污水深度处理混凝污泥制备炭基吸附材料的方法。

本发明的技术方案：

一种利用污水深度处理混凝污泥制备炭基吸附材料的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将混凝污泥进行干燥、破碎、过筛处理，获得粉末污泥材料；

步骤2，将粉末污泥材料在二氧化碳或无氧含有二氧化碳的保护气氛围下热解，得到深度处理混凝污泥基生物炭。

进一步限定，混凝污泥为污水处理厂二沉池出水经絮凝剂混凝沉淀深度处理后的污泥。

进一步限定，絮凝剂为铝盐、聚铝、聚铁、聚铝铁、聚硅酸铝、聚硅酸铁或聚硅酸铝铁中的任意一种或两种以上的任意比例混合。

进一步限定，干燥温度为60℃-105℃。

进一步限定，粉末污泥材料粒度为0.15mm-5mm。

进一步限定，热解过程为：将粉末污泥材料置于管式炉或热解炉内，向炉内持续通入二氧化碳或无氧含有二氧化碳的保护气维持无氧环境，以5-10℃/min的速率升温至300℃-700℃，恒温热解0.5h-3h，并在持续通入惰性气体的条件下自然冷却至25±2℃。

进一步限定，二氧化碳保护气纯度为99.5％以上。

进一步限定，无氧含有二氧化碳保护气为二氧化碳和氮气以任意比例混合的混合气。

更进一步限定，二氧化碳为高纯二氧化碳或无氧且富含二氧化碳的烟气或废气。

上述方法获得的深度处理混凝污泥基生物炭用于水中有机和无机污染物的吸附。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明以污水深度处理混凝污泥为原料，在无氧环境中热解，可以减少污泥体积、分解有机污染物、杀死病原微生物并钝化重金属，降低对生态环境安全的风险，实现混凝污泥的无害化、减量化。同时还可以获得安全的多功能吸附材料，回用于水中多种有机和无机污染物的吸附，达到“以废制废”的目的，实现污水深度处理混凝污泥的资源化回用。