專利名稱：城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市污水廠污泥的處理利用。
背景技術(shù)：
城市污水廠污泥是污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物。隨著城鎮(zhèn)化過程的加快，水工業(yè)將成為我國很有潛力的產(chǎn)業(yè)，生活給水量和城市污水的產(chǎn)生量會越來越大，隨之而來的污水處理廠產(chǎn)生的污泥越來越多，據(jù)統(tǒng)計，全球每年產(chǎn)生的干污泥量達1億噸，2000年我國污泥產(chǎn)生量約2000萬噸(96％含水率)。污水廠污泥是一含水率高、含大量有機物和有毒有害物質(zhì)(包括微生物、重金屬和有毒有機物)等的具有復(fù)雜流變形的半干性固體廢物，它容量大、易腐敗、不穩(wěn)定、有惡臭，如不加以安全處理和處置，將造成嚴重的二次污染問題，但同時污泥中含有大量的有機物、腐殖質(zhì)等可利用資源。因此，探討并實施城市污泥處理處置和資源化新途徑，對解決污泥污染問題具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案本發(fā)明的城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，包括如下步驟a.將加入0.5~3％添加劑的城市污水處理廠污泥進行干燥，使污泥含水率降至10％左右；b.用濃度為20~60％的氯化鋅作為活化劑溶液，取污泥與活化劑溶液重量比1∶1~3，浸漬12~48小時后，在105℃條件下干燥20~50分鐘；c.加入5~30％鋸末、果殼、果核作為增炭劑；d.混合均勻后放入高溫爐中升溫至活化溫度500~800℃進行炭化活化，炭化活化時間為15~50分鐘；e.經(jīng)冷卻、洗滌、干燥得到活性炭。
在污泥干燥前加入添加劑，添加劑選自磷酸、磷酸鹽，加入量為污泥重量的0.5~3％。
優(yōu)選30~50％氯化鋅溶液的活化劑。
優(yōu)選炭化活化時間18~25分鐘。
優(yōu)選活化溫度600~700℃。
在實際生產(chǎn)中可根據(jù)污泥的組成，適當添加鋸末、果殼、果核等副料10~20％，提高炭含量。
活性炭作為吸附劑通過測定其碘值的來確定其最佳的工藝條件，即活化劑濃度、固液比(污泥與氯化鋅溶液重量比(即固液比D)對碘值的影響)、活化溫度及活化時間這四個影響因素。
炭化溫度、活化溫度、活化時間、污泥和浸漬液(即活化劑)的配比、活化劑濃度等因素不同可得到不同孔徑范圍比例的活性炭。
按照中華人民共和國標準《木質(zhì)活性炭試驗方法》(GB/T12496.19~22-1999)中鐵、鋅、鈣鎂、重金屬的分析方法對污泥活性炭測定結(jié)果表明，重金屬含量符合活性炭應(yīng)用標準。究其原因主要由于污泥活性炭制備炭化過程中，可溶性重金屬離子轉(zhuǎn)化為難溶性金屬氧化物所致。
本發(fā)明的有益效果減少了城市污泥的排放量，減少城市用地，并降低了活性炭制備成本，體現(xiàn)了以廢治廢，變廢為寶的原則，將大大減輕日益嚴峻的污泥處理問題，在處理過程中，大量病原菌被高溫殺死，避免了二次污染的產(chǎn)生，真正體現(xiàn)了固體廢物處理的無害化、減量化、資源化原則，會產(chǎn)生明顯的環(huán)境效益。


圖1污泥制活性炭工藝流程2污泥活性炭掃描電鏡(×120)圖3污泥活性炭掃描電鏡(×350)具體實施方式
實施例1將加入2％添加劑的污泥烘干至含水率為10％左右；加入20％鋸末作為增炭劑，再用40％濃度的氯化鋅溶液浸漬24小時，且此時污泥與氯化鋅溶液質(zhì)量比為1∶2，然后在105℃下干燥30分鐘，最后在高溫爐中升溫至600℃進行炭化活化，維持時間為20分鐘。經(jīng)冷卻、洗滌、干燥得到活性炭。制備出的活性炭碘吸附值為805mg/g。
制得的活性炭表面呈現(xiàn)不規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)(見圖2)。其物理特征為活性炭比表面積685.8m2/g，平均孔徑為2.82nm，平均孔容0.45ml/g。具有吸附大分子有機物的性能。
稱取5g左右的活性炭若干份，分置于250ml錐形瓶內(nèi)，再分別加入經(jīng)UASB處理后COD為2400mg/L、色度250的制藥廢水100ml、150ml、200ml、250ml、300ml，靜止24小時，測其吸附后的COD和色度，結(jié)果為COD去除率87~95％，色度去除率＞80％，證實了由污泥所制得的活性炭吸附劑具有吸附大分子有機物的性能，可以用于難降解廢水處理中。
實施例2將加入0.8％添加劑的污泥烘干至含水率為10％左右；加入10％鋸末作為增炭劑，用30％濃度的氯化鋅溶液，且污泥與氯化鋅溶液重量比為1∶1.5，浸漬42小時后，置烘箱中干燥(105℃)30分鐘，然后放入高溫爐中升溫至活化溫度700℃進行炭化活化，維持時間為30分鐘。經(jīng)冷卻、洗滌、干燥得到活性炭。制備出的活性炭碘吸附值為624mg/g。制得的污泥活性炭表面呈現(xiàn)不規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)(見圖3)。其物理特征為活性炭比表面積548m2/g，平均孔徑為2.8nm，平均孔容0.39ml/g。
權(quán)利要求
1.一種城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，包括如下步驟a.將加入0.5～3％添加劑的城市污水處理廠污泥進行干燥，使污泥含水率降至10％左右；b.用濃度為20～60％的氯化鋅作為活化劑溶液，取污泥與活化劑溶液重量比1∶1～3，浸漬12～48小時后，在105℃條件下干燥20～50分鐘；c.加入5～30％鋸末、果殼、果核作為增炭劑；d.混合均勻后放入高溫爐中升溫至活化溫度500～800℃進行炭化活化，炭化活化時間為15～50分鐘；e.經(jīng)冷卻、洗滌、干燥得到活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，其特征在于，在污泥干燥前加入添加劑，添加劑選自磷酸、磷酸鹽，加入量為污泥重量的0.5～3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，其特征在于，優(yōu)選30～50％氯化鋅溶液的活化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，其特征在于，優(yōu)選炭化活化時間18～25分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，其特征在于，優(yōu)選活化溫度600～700℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，其特征在于，加入鋸末、果殼、果核等增炭劑10～20％，提高炭含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及城市污水廠污泥的處理利用，本發(fā)明的城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，包括如下步驟a.將加入0.5～3％添加劑的城市污水處理廠污泥進行干燥，使污泥含水率降至10％左右；b.用濃度為20～60％的氯化鋅作為活化劑溶液，取污泥與活化劑溶液重量比1∶1～3，浸漬12～48小時后，在105℃條件下干燥20～50分鐘；c.加入5～30％鋸末、果殼、果核作為增炭劑；d.混合均勻后放入高溫爐中升溫至活化溫度500～800℃進行炭化活化，炭化活化時間為15～50分鐘；e.經(jīng)冷卻、洗滌、干燥得到活性炭。減少了城市污泥的排放量，減少城市用地，并降低了活性炭制備成本，避免了二次污染的產(chǎn)生，環(huán)境效益明顯。
文檔編號C01B31/00GK1644495SQ20041009393
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者王啟山, 任愛玲, 吳立波, 徐美娟 申請人:南開大學