CN107597068B - 一种脱臭污泥炭布的制备方法 - Google Patents

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本发明属于脱臭材料的制备领域，具体涉及一种脱除恶臭物质的污泥炭布制备方法。该方法首先以剩余污泥和玉米棒灰浸取液为原料制备粉末污泥炭；随后将粉末污泥炭、分散剂和粘合剂按一定比例混合配置污泥炭混合液；最后利用涂布机将污泥炭混合液涂到无纺布上得到最终产品。本发明的优点是工艺简单，污泥炭布脱臭效果好，粉末污泥炭的原料为固体废弃物，所使用的活化剂为草木灰浸取液，降低了炭布的制备成本，实现了废弃物的资源化利用，适于工业化规模生产。

Description

一种脱臭污泥炭布的制备方法
技术领域
在本发明属于脱臭材料的制备领域，具体涉及一种脱除恶臭物质的污泥炭布制备方法。
背景技术
为了缓解水资源危机，我国兴建了大量的污水处理厂，但在污水处理的同时，不可避免地出现了剩余污泥和恶臭气体的污染问题。
污水厂的剩余污泥中即含有丰富的有机物，也存在着重金属及病原菌等有害物质，如果处置不当，势必会造成环境的二次污染。污泥热解炭化技术一直被认为是解决污泥的最佳出路，制备的污泥炭因其具有丰富的孔结构和较大的比表面积在污染物吸附领域有着广泛的研究。常用的污泥炭制备方式主要为化学活化法，但由于采用的氯化锌、氢氧化钾等活化药剂导致污泥炭的制备成本偏高，且易形成二次污染。
含硫恶臭物质属严格控制的危险气体，现有对环境空气中恶臭物质的吸附去除方法较多，其中污泥炭脱臭也有研究，但热解碳化获得的粉末炭因其气阻大，不易运输，很难进行工业化推广。
目前活性炭布的制备多采用热压法和浸渍法，但这二种方法普遍存在着炭布表面活性炭粉分布不均匀，制备过程能耗较大等缺陷。
关于污泥粉末炭以及活性炭布的研究较多，以下给出部分文献作为参考。
中国专利 201410291786.7
中国专利 201420345063.6
中国专利 201210056108.3
中国专利 201120335405.2
中国专利 201020639857.5
中国专利 201020161740.0
中国专利 200820121224.8
中国专利 201610850575.1
中国专利 201410349427.2
污泥与稻秆共热解对生物炭中碳氮肥固定的协同作用. 2015,35(7):2202-2209
芦苇基和污泥基生物炭对水体中诺氟沙星的吸附性能.2016,37(2): 689-696
棉秆与污泥共热解制备生物炭工艺优化及其结构与吸附性能. 2016,32(24):248-254。
发明内容
本发明的目的在于克服原有污泥炭材料制备和使用的缺陷，提供一种以剩余污泥为原料，以草木灰浸取液为活性剂，机械涂布制备污泥炭布的方法，该方法工艺简单，制备成本低，污泥炭布脱臭效果好，实现了废弃物的资源化利用，适于工业化规模生产。
为了实现上述目的，本发明所述的制备方法包括粉末污泥炭的制备、污泥炭混合液的配制及涂布过程，由如下步骤组成 ：
步骤一，将玉米棒灰置于烧杯中，按照玉米棒灰与水的固液比(m/V)为1:23~1:25加水，80℃~90℃加热，搅拌，抽滤保留滤液为玉米棒灰浸取液；
步骤二，以小于80目的剩余污泥颗粒为原料，将污泥与玉米棒灰浸取液按固液比（m/V）1:45~1:50混合浸渍16 h~24h，浸渍后将污泥放入烘箱在80℃~90℃烘干；
步骤三，烘干后的污泥放入管式电阻炉中，在碳化温度为550℃~600℃，升温速度为8℃/min~10℃/min，碳化时间为75min~90min，氮气保护下进行碳化处理，碳化后材料在氮气保护下进行冷却，取出冷却至室温的材料，放入烧杯中加入蒸馏水进行搅拌清洗，直至滤液pH值为中性停止，样品在80℃~90℃烘干，即得到粉末污泥炭；
步骤四，首先将粉末污泥炭与蒸馏水室温下按固液比(m/V)为1:9~1:10混合，微波震荡5min，随后向混合液中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的加入量为0.04克/克粉末炭，搅拌，再向混合液中加入羧甲基纤维素纳，羧甲基纤维素纳的加入量为0.12~0.2克/克粉末炭，加热，搅拌至均匀混合呈粘稠状，即得污泥炭混合液；
步骤五，调整涂布机刮刀的高度为0.20mm~0.25mm，根据无纺布的面积（cm2）与污泥炭混合液的体积（cm3）比为30:1~35:1，将污泥炭混合液倾倒于涂布机的刮刀前，设置涂布机的前进转速为400转/分钟，开启涂布机，将污泥炭混合液均匀涂抹在无纺布的一侧，涂布完成后放入烘箱中在60℃~80℃进行烘干，烘干后进行另一侧的涂布，多次涂布后即得污泥炭布产品。
其中，步骤二中所述的剩余污泥与玉米棒灰浸取液的混合浸渍在室温条件下进行。
其中，步骤四中所述的加热温度为40℃~50℃。
其中，步骤五中所述的涂布机为刮刀式涂布机，污泥炭混合液平行于刮刀方向倾倒，无纺布每侧涂布操作2次，二侧共涂布操作4次。
本发明的优点如下：
1.工艺简单，剩余污泥为原料，草木灰浸取液为活化剂，大大降低了污泥炭布的制备成本，实现了废物的资源化利用，环境污染小，符合环境保护要求。
2.利用涂布机将粉末污泥炭涂在无纺布上可实现室温操作，粉末炭分布均匀，操作简单，成本低，适于工业化规模生产。
3.污泥炭布脱臭效果好，运输方便，适于工业化推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
一种污泥炭布的制备方法，其特征在于：污泥炭布的制备包括粉末污泥炭的制备、污泥炭混合液的配制及涂布过程，由如下步骤组成：
步骤一，将玉米棒灰置于烧杯中，按照玉米棒灰与水的固液比(m/V)为1:23~1:25加水，80℃~90℃加热，搅拌，抽滤保留滤液为玉米棒灰浸取液；
步骤二，以小于80目的剩余污泥颗粒为原料，将污泥与玉米棒灰浸取液按固液比（m/V）1:45~1:50混合浸渍16 h~24h，浸渍后将污泥放入烘箱在80℃~90℃烘干；
步骤三，烘干后的污泥放入管式电阻炉中，在碳化温度为550℃~600℃，升温速度为8℃/min~10℃/min，碳化时间为75min~90min，氮气保护下进行碳化处理，碳化后材料在氮气保护下进行冷却，取出冷却至室温的材料，放入烧杯中加入蒸馏水进行搅拌清洗，直至滤液pH值为中性停止，样品在80℃~90℃烘干，即得到粉末污泥炭；
步骤四，首先将粉末污泥炭与蒸馏水室温下按固液比(m/V)为1:9~1:10混合，微波震荡5min，随后向混合液中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的加入量为0.04克/克粉末炭，搅拌，再向混合液中加入羧甲基纤维素纳，羧甲基纤维素纳的加入量为0.12~0.2克/克粉末炭，加热，搅拌至均匀混合呈粘稠状，即得污泥炭混合液；
步骤五，调整涂布机刮刀的高度为0.20mm~0.25mm，根据无纺布的面积（cm2）与污泥炭混合液的体积（cm3）比为30:1~35:1，将污泥炭混合液倾倒于涂布机的刮刀前，设置涂布机的前进转速为400转/分钟，开启涂布机，将污泥炭混合液均匀涂抹在无纺布的一侧，涂布完成后放入烘箱中在60℃~80℃进行烘干，烘干后进行另一侧的涂布，多次涂布后即得污泥炭布产品。
其中，步骤二中所述的剩余污泥与玉米棒灰浸取液的混合浸渍在室温条件下进行。
其中，步骤四中所述的加热温度为40℃~50℃。
其中，步骤五中所述的涂布机为刮刀式涂布机，污泥炭混合液平行于刮刀方向倾倒，无纺布每侧涂布操作2次，二侧共涂布操作4次。
实例1
将2.0g的玉米棒灰与50ml蒸馏水进行混合，配置成草木灰浸取液，将浸取液置于烧杯中，用蒸发皿盖住烧杯口，将浸取液加热到80℃~90℃并不断搅拌，2小时后停止加热搅拌，抽滤保留滤液；将收集到的污水厂剩余污泥过80目筛，将1.0g的污泥与45ml的玉米棒灰浸取液混合，混合后用玻璃棒进行搅拌，使污泥都能浸渍在浸取液中，用封口膜将盛装混合液的烧杯密封，浸渍时间为24h，取出后拿掉封口膜，将装有污泥的烧杯放入烘箱在85℃烘干，烘干后的污泥放入管式电阻炉中；设定碳化温度为600℃，碳化时间为75min，升温速度为10℃/min，对污泥进行碳化；碳化后的材料放入烧杯中加入蒸馏水进行搅拌清洗过滤，直至滤液pH值呈中性，过滤烘干后即得粉末污泥炭；取2.0g的粉末污泥炭与20ml蒸馏水混合，微波震荡5min，向混合液中加入十二烷基苯磺酸钠0.08 g，搅拌5min，继续向混合液中加入羧甲基纤维素纳0.24 g，加热到40℃~50℃搅拌至均匀粘稠状停止，即得污泥炭混合液；将5cm×15cm的无纺布置于涂布机上，将2ml污泥炭混合液平行于刮刀方向倾倒在涂布机的刮刀前，将涂布机刮刀高度调整为0.20mm，设置涂布机的前进转速为400转/分钟，启动涂布机，将污泥炭混合液均匀的涂沫在无纺布上，无纺布一侧涂布完成后，放入烘箱中75℃进行烘干，另一侧重复操作一次，每侧涂布二次，无纺布上的粉末炭质量为加入的粉末污泥炭质量的85%-90%，当H2S进气浓度为1005.0ppm，空速为2500h-1，出气浓度不超过10.0ppm时，该产品吸附H2S时间为140min。
实例2
将2.0g的玉米棒灰与50ml蒸馏水进行混合，配置成草木灰浸取液，将浸取液置于烧杯中，用蒸发皿盖住烧杯口，将浸取液加热到80℃~90℃并不断搅拌，2小时后停止加热搅拌，抽滤保留滤液；将收集到的污水厂剩余污泥过80目筛，将1.0g的污泥与50ml的玉米棒灰浸取液混合，混合后用玻璃棒进行搅拌，使污泥都能浸渍在浸取液中，用封口膜将盛装混合物的烧杯密封，浸渍时间为24h，取出后拿掉封口膜，将装有污泥的烧杯放入烘箱在85℃烘干，烘干后的污泥放入管式电阻炉中；设定碳化温度为600℃，碳化时间为75min，升温速度为10℃/min，对污泥进行碳化；碳化后的材料放入烧杯中加入蒸馏水进行搅拌清洗过滤，直至滤液pH值呈中性，过滤烘干后即得粉末污泥炭；取2.0g的粉末污泥炭与20ml蒸馏水混合，微波震荡5min，向混合液中加入十二烷基苯磺酸钠0.08 g，搅拌5min，继续向混合液中加入羧甲基纤维素纳0.32 g，加热到40℃~50℃搅拌至均匀粘稠状停止，即得污泥炭混合液；将5cm×15cm的无纺布置于涂布机上，将2ml污泥炭混合液平行于刮刀方向倾倒在涂布机的刮刀前，将涂布机刮刀高度调整为0.20mm，设置涂布机的前进转速为400转/分钟，启动涂布机，将污泥炭混合液均匀的涂沫在无纺布上，无纺布一侧涂布完成后，放入烘箱中75℃进行烘干，另一侧重复操作一次，每侧涂布二次，无纺布上的粉末炭质量为加入的粉末污泥炭质量的85%-90%，当H2S进气浓度为1005.0ppm，空速为2500h-1，出气浓度不超过10.0ppm时，该产品吸附H2S时间为160min。

Claims (4)

1.一种污泥炭布的制备方法，所述的制备方法包括粉末污泥炭的制备、污泥炭液的配制及涂布过程，其全部制备方法由如下步骤组成：
步骤一，将玉米棒灰置于烧杯中，按照玉米棒灰与水的固液比为1:23g/mL～1:25g/mL加水，80℃～90℃加热，搅拌，抽滤保留滤液为玉米棒灰浸取液；
步骤二，以小于80目的剩余污泥颗粒为原料，将污泥与玉米棒灰浸取液按固液比1:45g/mL～1:50g/mL混合浸渍16h～24h，浸渍后将污泥放入烘箱在80℃～90℃烘干；
步骤三，烘干后的污泥放入管式电阻炉中，在碳化温度为550℃～600℃，升温速度为8℃/min～10℃/min，碳化时间为75min～90min，氮气保护下进行碳化处理，碳化后材料在氮气保护下进行冷却，取出冷却至室温的材料，放入烧杯中加入蒸馏水进行搅拌清洗，直至滤液pH值为中性停止，样品在80℃～90℃烘干，即得到粉末污泥炭；
步骤四，首先将粉末污泥炭与蒸馏水室温下按固液比为1:9g/mL～1:10g/mL混合，微波震荡5min，随后向混合液中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的加入量为0.04克/克粉末炭，搅拌，再向混合液中加入羧甲基纤维素纳，羧甲基纤维素纳的加入量为0.12～0.2克/克粉末炭，加热，搅拌至均匀混合呈粘稠状，即得污泥炭混合液；
步骤五，调整涂布机刮刀的高度为0.20mm～0.25mm，根据无纺布的面积与污泥炭混合液的体积比为30:1cm2/cm3～35:1cm2/cm3，将污泥炭混合液倾倒于涂布机的刮刀前，设置涂布机的前进转速为400转/分钟，开启涂布机，将污泥炭混合液均匀涂抹在无纺布的一侧，涂布完成后放入烘箱中在60℃～80℃进行烘干，烘干后进行另一侧的涂布，多次涂布后即得污泥炭布产品。
2.根据权利要求1中所述的污泥炭布制备方法，其特征在于：步骤二中所述的剩余污泥与玉米棒灰浸取液的混合浸渍在室温条件下进行。
3.根据权利要求1中所述的污泥炭布制备方法，其特征在于：步骤四中所述的加热温度为40℃～50℃。
4.根据权利要求1中所述的污泥炭布制备方法，其特征在于：步骤五中所述的涂布机为刮刀式涂布机，污泥炭混合液平行于刮刀方向倾倒，无纺布每侧涂布操作2次，二侧共涂布操作4次。
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