CN101570355A

CN101570355A - 一种从净水污泥中回收无机混凝剂的方法

Info

Publication number: CN101570355A
Application number: CNA2009101155210A
Authority: CN
Inventors: 王东田; 尹启超
Original assignee: Suzhou University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu Yuyi Environmental Protection Engineering Equipment Co ltd; Suzhou University of Science and Technology
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2029-06-11
Also published as: CN101570355B

Abstract

本发明涉及一种采用酸化法与超声波协同从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，包括：(1)将净水污泥与酸混合，使净水污泥中的混凝剂与酸在超声波的作用下反应而溶解，得到无机混凝剂溶液和污泥的混合物；(2)使混合物中的无机混凝剂溶液与污泥分离，即得可重新用于水处理的无机混凝剂溶液。本发明相比于传统酸化法，酸的用量减少，混凝剂的回收率大幅提高，回收时间缩短，能耗大大低，且操作简单，易于实现工业化生产。

Description

一种从净水污泥中回收无机混凝剂的方法

技术领域

本发明涉及一种从净水污泥中回收混凝剂的方法，该方法回收所得的混凝剂可用于处理工业废水从而实现资源循环利用。

背景技术

为了满足人们日益增长的对工业化和城市化社会的迫切要求，必须对越来越多的被污染水源进行处理，但是水处理同时不可避免的产生了一个二次污染的问题即作为处理的结果生成的剩余物/污泥的处理问题。通常，这种剩余物中含有大量的无机混凝剂如氢氧化铝或氢氧化铁。如果能够实现这些混凝剂的回收再利用，将对实现资源循环利用和减少废物排放具有非常重要的意义。

目前国内外从剩余物中回收混凝剂的方法主要有以下四种：

(1)、酸化法：在低pH值条件下(pH≤3.75)，铝主要以铝离子的形式存在，因此采用强酸即可将铝盐从絮凝体中溶析出来，该方法主要分三步：首先将污泥浓缩，浓缩后的污泥进行酸化溶解，最后过滤，上清液即为回收的铝盐混凝剂。

(2)、碱化法：铝是两性物质，除了和酸反应生成溶解性铝盐外，还可以和过量的碱反应生成溶解性的铝酸盐而从絮体中溶析出来。碱化法可以使铁等非两性物质以氢氧化物的形式沉淀下来，从而与铝盐分离，但对锌等两性物质却没有分离效果，有可能在回用中累积。

(3)、离子交换萃取法：该法是人们在研究提纯酸直接回收硫酸铝的基础上产生的，其原理是：先将某种有机溶剂(萃取剂)加人到沉淀污泥中，进行充分搅拌、混合，然后，在固液分离池中分离含铝萃取剂的污泥。将分离出的含铝萃取剂引人酸化池中，和硫酸混合。含铝萃取剂和硫酸作用后，生成硫酸铝，萃取剂获得再生。离子交换萃取法制备工艺复杂，在价廉，毒性小的萃取剂的选择上还需进一步研究开发。

(4)组合膜法：该种方法的核心是一种特殊的聚合物膜，在该膜中，细小的球形(直径约100um)鳌合交换剂被网捕或诱捕在高孔隙的聚四氟乙烯(PTEE)的膜片(0.25mm厚)中，由于鳌合交换剂特有的赘合离子交换功能群，使得它对铝离子有高度亲和力。另外，由于鳌合交换剂的微小直径和PTEE的多孔结构，因此能够提供良好的动力学条件，并且组合膜能够很容易地放入和移出污泥，操作管理方便，但该种方法工艺制备条件复杂，难以实现工业化生产。

净水污泥是一种自来水生产过程中产生的污泥，其与工业污泥相比，成分相对来说比较单一，主要为无机混凝剂。目前，净水污泥的处理主要采用上述的酸化法或碱化法，因为这两种方法相对其它两种方法来说，操作简单、成本也较低，易于实现工业化生产。另外，虽然采用这两种方法从净水污泥中回收的混凝剂由于含有一定量的杂质，不能重新用于自来水的生产，但是却可以用于工业废水的处理中，如此同样可实现资源的回收利用。然而，采用现有技术的酸化法/碱化法从净水污泥中回收无机混凝剂仍存在明显不足，主要是酸/碱的用量较大、所需时间长，并且混凝剂的回收率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术酸化法的不足，提供一种从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，该方法酸用量小、回收时间短、混凝剂回收率高。

为解决以上技术问题，本发明采取的如下技术方案：

一种采用酸化法从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，包括：

(1)、将净水污泥与酸混合，使净水污泥中的混凝剂与酸在超声波的作用下反应而溶解，得到无机混凝剂溶液和污泥的混合物；

(2)、使混合物中的无机混凝剂溶液与污泥分离，即得可重新用于水处理的无机混凝剂溶液。

作为本发明的进一步实施方案：所述的超声波的功率密度为0.3～0.6W/cm²左右，超声波的频率为20～40KHz，超声波发生器可为槽式或探头式。

净水污泥优选为经过脱水处理后的污泥，无机混凝剂为铝盐或铁盐，步骤(1)中所用的酸的浓度为0.3～1.0mol/L，净水污泥与酸的体积比为1∶20～30，酸可以是硫酸、盐酸，优选硫酸。反应的时间可为20～70min，较佳的时间范围是20～40min。

本发明步骤(2)的具体实施过程如下：将步骤(1)中所得混合物静止沉淀，取上清液即为无机混凝剂溶液。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明中通过超声波作用，使反应体系中产生超声空化作用，促进酸与混凝剂絮体的反应，同时，溶液中的H⁺又可以提高超声空化强度，这种超声波和酸的协同作用促进了污泥中混凝剂絮体的溶解，加快了反应速度，提高了混凝剂的回收率。本发明酸用量少，回收时间短、无机混凝剂的回收率高(80％以上)。

附图说明

图1为本发明的实施例1～4及对比例1的铝盐混凝剂的回收率的比较；

图2为本发明的实施例5及对比例2的铝盐混凝剂的回收率的比较。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

按照本实施例的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法包括如下步骤：

(1)、称取5g干燥的净水污泥，放入三口烧瓶中，在烧瓶中加入100ml0.3mol/L的硫酸溶液，摇匀，使污泥和硫酸溶液充分混合，然后将烧瓶放在频率为25KHz的超声波发生器内，超声波功率为900W，超声波作用时间为20min，超声波发生器可为槽式或探头式，超声结束，得到无机混凝剂溶液和污泥的混合物。

(2)、将步骤(1)得到的混合物过滤，取滤液即为无机混凝剂溶液。

实施例2

按照本实施例的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法基本同实施例1，不同的是，所使用的硫酸的浓度为0.5mol/L。

实施例3

按照本实施例的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法基本同实施例1，不同的是，所使用的硫酸的浓度为1.0mol/L。步骤(2)中，不需要过滤，而是将混合物静置一段时间后，直接取上清液即为无机混凝剂溶液。

实施例4

按照本实施例的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法基本同实施例3，不同的是，所使用的硫酸的浓度为2.0mol/L。

实施例5

(1)、称取5g干燥的净水污泥，放入三口烧瓶中，在烧瓶中加入100ml0.5mol/l的硫酸溶液，摇匀，使污泥和硫酸溶液充分混合，然后将烧瓶放在频率为25KHz的超声波发生器内，超声波功率为900W，超声波作用时间为t₁，超声结束，得到无机混凝剂溶液和污泥的混合物。

步骤(1)中，t₁分别为10min、20min、30min、40min、50min、60min以及70min。

对比例1

通过传统的酸化法来回收净水污泥中的无机混凝剂，具体步骤如下：

(1)、称取5g干燥的净水污泥，放入三口烧瓶中，向烧瓶中加入100ml浓度为c的硫酸溶液，摇匀，使污泥和硫酸溶液充分混合，把烧瓶放在磁力搅拌器上搅拌，转速为1000r/min，搅拌时间为20min。

(2)、把反应后的污泥浑浊溶液过滤，保留滤液即为无机混凝剂溶液。

步骤(1)中，硫酸溶液的浓度c分别取值0.3mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L和2.0mol/L。

对比例2

(1)、称取5g干燥的净水污泥，放入三口烧瓶中，向烧瓶中加入100ml0.5mol/L的硫酸溶液，摇匀，使污泥和硫酸溶液充分混合，把烧瓶放在磁力搅拌器上搅拌，转速为1000r/min，搅拌时间为t₂。

(2)、把反应后的污泥浑浊溶液过滤，保留滤液即为无机混凝剂的溶液。

步骤(1)中，t₂分别为10min、20min、30min、40min、50min、60min以及70min。

用铬天青S分光光度法测定实施例1-4以及对比例1所得的无机混凝剂的溶液的吸光度，计算出溶液中的铝含量，并进而换算出净水污泥中铝盐回收率，结果见图1。

用铬天青S分光光度法测定实施例5以及对比例2所得的无机混凝剂的溶液的吸光度，计算出溶液中的铝含量，并进而换算出净水污泥中铝盐回收率，结果见图2。

从图1可见，当污泥与硫酸溶液反应时间一定时，本发明的铝盐混凝剂的回收率普遍高于传统酸化法的回收率，尤其是本发明在硫酸浓度仅为0.3mol/L时，回收率即达到70.15％，而传统酸化法在同样的硫酸浓度下，回收率仅为45％左右，即使采用高浓度硫酸(2mol/L)时，回收率也只有68.75％。因此，采用本发明可以减少酸用量，提高无机混凝剂的回收率，达到节省资源和降低剩余污泥的二次污染的目的。

从图2可见，在硫酸浓度及用量一定时，在一定的时间范围内，铝盐混凝剂的回收率随着反应时间的延长而提高。此外，本发明在反应时间20min时，回收率即达73.85％，而传统的酸化法要达到相当的回收率，需要至少40min。

按照本发明回收的无机混凝剂溶液经过浓度和pH值调整后即可用于印染废水的化学处理，而残余污泥经中和处理后可用于生产建筑材料，如此，有效实现资源回收利用。

综上，本发明相比于传统的酸化法，混凝剂的回收率大幅提高，酸的用量减少，回收时间缩短，能耗降低，操作简单，成本低，易于实现工业化生产。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1、一种采用酸化法从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，包括：

(1)、将净水污泥与酸混合，使净水污泥中的混凝剂与酸反应而溶解，得到无机混凝剂溶液和污泥的混合物；

(2)、使混合物中的无机混凝剂溶液与污泥分离，即得可重新用于水处理的无机混凝剂溶液，

其特征在于：步骤(1)中所述的反应在超声波的作用下进行。

2、根据权利要求1所述的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，其特征在于：所述的超声波的功率密度为0.3～0.6W/cm²左右，超声波的频率为20～40KHz。

3、根据权利要求1或2所述的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，其特征在于：所述的净水污泥为经过脱水处理后的干燥污泥，所述的无机混凝剂为铝盐或铁盐，所述的酸为0.5～1.0mol/l的无机酸，净水污泥与酸的体积比为1∶20～30。

4、根据权利要求3所述的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，其特征在于：所述的酸为硫酸。

5、根据权利要求2所述的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，其特征在于：步骤(1)中，反应的时间为20～70min。

6、根据权利要求5所述的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，其特征在于：步骤(1)中，反应的时间为20～40min。

7、根据权利要求1所述的从净水污泥中回收无机混凝剂的方法，其特征在于：步骤(2)的具体过程为：将步骤(1)中所得混合物静止沉淀，取上清液即为无机混凝剂溶液。