CN109092249B - 一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法 - Google Patents

一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109092249B
CN109092249B CN201811168711.4A CN201811168711A CN109092249B CN 109092249 B CN109092249 B CN 109092249B CN 201811168711 A CN201811168711 A CN 201811168711A CN 109092249 B CN109092249 B CN 109092249B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sludge
paramagnetic
sludge carbon
carrier
sewage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811168711.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109092249A (zh
Inventor
张晓琦
王强
曾红云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heilongjiang Environmental Science Research Institute
Northeast Agricultural University
Original Assignee
Heilongjiang Environmental Science Research Institute
Northeast Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heilongjiang Environmental Science Research Institute, Northeast Agricultural University filed Critical Heilongjiang Environmental Science Research Institute
Priority to CN201811168711.4A priority Critical patent/CN109092249B/zh
Publication of CN109092249A publication Critical patent/CN109092249A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109092249B publication Critical patent/CN109092249B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them

Abstract

一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，涉及一种污泥炭顺磁载体的制备方法。目的是解决污泥炭磁性载体的磁性不稳定和工艺复杂的问题。制备方法：污泥进行浓缩脱水、烘干、破碎和炭化得到污泥炭；用酸液表面处理污泥炭，烘干后与顺磁体、骨架材料和粘接剂成型并固化得到半成品；半成品置于海藻酸钠溶液中浸泡，最后烘干。本发明直接采用顺磁型Fe3O4与污泥炭混合并固化，磁性稳定，同时载体结构稳定；本发明能够得到不同尺寸、形状的载体材料，能够满足不同的应用需求，适用范围广；本发明方法不需要浸渍铁离子溶液和烧结磁化，因此整体能耗和成本低。本发明适用于制备污泥炭顺磁载体。

Description

一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体 的制备方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法。
背景技术
随着我国对水环境质量的要求不断提高，我国自然水体受纳的城镇污水处理厂出水标准日趋严格，与此同时，经济的发展和人民生活的提高带来了日益增长的废水产生量，因此，废水的高效和低成本处理是当前污水处理领域的关键问题。我国污水处理主要采用生物法，借助微生物的新陈代谢实现污染物的降解和去除，高效率的废水处理往往需要以生物强化技术作为辅助。生物强化法是人为扩大废水生物处理的关键微生物种群，从而实现对废水中污染物强化去除的方法。以载体投加为核心的固定化技术是污水的生物增强的关键支撑技术之一。寻求成本低廉、有利于微生物附着、稳定性好的载体是污水处理行业共同致力的目标。以城市剩余污泥或厌氧消化稳定处理残余污泥为原料进行制备的污泥炭是成本低廉的多孔材料，如果能对其加以改进进而制备出适合污水处理的载体，将能够协同实现水处理行业处理效率提高和污泥资源化利用的技术目标。适度的磁场对微生物生长代谢、酶活性提高等方面具有促进作用。磁场也能够明显修正污泥颗粒形态、降低污泥胶体稳定性，改善污泥颗粒对有机物吸附的性能，因此，磁效应对污水的生物处理具有强化作用。
集成了污泥炭吸附性能和磁体的磁效应的污泥炭磁性载体能够对污水的生物处理提供双重的生物强化作用。污泥炭磁性载体属于磁性生物炭，以污泥、农林废弃物或食品废渣制备的炭基材料经过磁化后能够制备出磁性生物炭，但是现有的炭基材料中磁性获取方式也存在技术不足，例如，专利CN106242671A公开了一种磁化炭基肥及其制备方法，其中炭基来自于农林废弃物以及食品加工业排出的残渣，磁化过程通过将混合有粉煤灰的肥料放入磁场强度为200～500A/m的磁场中，磁化时间为4～8秒，激磁功率为1～5Kw；专利CN104028214A采用三价铁离子与农林废弃物超声混合的负载工艺、碱沉淀以及150～250℃水热炭化和赋磁，获得生物质炭基磁性材料。专利CN106362690A以植物生物质焙烧得到生物炭，浸渍于三价铁前驱液；再进行二次热反应进行烧结磁化，即得到磁性生物炭。专利CN106540672A以市政污泥为原料，高温炭化制成污泥炭，将金属离子通过等体积浸渍法固定到污泥炭中，再进行二次高温烧结得到具有磁性的污泥炭载金属氧化物催化剂。上述方法中，无论是基于铁离子浸渍而后烧结的磁化方法，还是利用磁场磁化的方法都具有一定的局限性。利用磁场直接磁化的活性炭载体在后续使用过程中容易失去磁性，因此磁性不够稳定。基于铁离子浸渍而后烧结的磁化方法制备的污泥炭磁性载体，制备工艺复杂，一般需要两次高温处理，成本较高，并且烧结得到的磁体的粒径尺寸固定，最终形成的磁性污泥炭的磁性强度受到铁离子与污泥炭的交联程度的限制，污泥炭能够负载的磁体的总体比例有限，因此适用范围窄。
发明内容
本发明为了解决现有污泥炭磁性载体制备方法制备的污泥炭磁性载体的磁性不稳定和需要进行烧结磁化进而造成制备工艺复杂的问题，进而提出一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法。
本发明用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法按照以下步骤进行：
一、污泥炭制备：
取污泥并依次进行浓缩脱水、烘干、破碎和炭化，得到污泥炭；
所述污泥为城镇污水厂剩余污泥、污泥厌氧消化处理残余污泥中的一种或两种任意比例的混合物；所述烘干的工艺为：在115～125℃烘干20～28h；所述破碎得到的颗粒的粒径为60～100目；所述炭化时采用的炭化装置为密闭坩埚，炭化温度为600～750℃；
二、污泥炭表面处理：
将步骤一得到的污泥炭置于酸液中浸泡24～48h，取出后依次进行洗涤和分离，得到表面处理的污泥炭；
所述酸液为HNO3溶液、HCl溶液中的一种或两种任意比例的混合物；所述酸液的浓度为0.5～1mol/L；所述洗涤的工艺为：首先用蒸馏水冲洗污泥炭3～5次，然后将污泥炭置于蒸馏水中得到混合液，用NaOH溶液将混合液滴定至中性，进行固液分离，最后用去离子水洗涤固液分离得到的污泥炭2～4次；
三、污泥炭与磁体的粘接固化：
将步骤二得到的表面处理的污泥炭烘干，取顺磁体和骨架材料并烘干，然后将表面处理的污泥炭、顺磁体、骨架材料和粘接剂混合并搅拌均匀，得到混合物，将混合物成型，成型后固化，得到污泥炭顺磁载体半成品；
所述烘干温度为115～125℃；所述混合物中表面处理的污泥炭的质量分数为24～44％，顺磁体的质量分数为12～28％，骨架材料的质量分数为2～3％，粘接剂为余量；所述混合物成型时采用挤压成型或模具塑型；其中根据使用需求将混合物成型为颗粒状、条状、平板状等形状；所述固化处理工艺为在室温下静置70～74h；所述顺磁体为粒径10～100μm的顺磁型Fe3O4；所述骨架材料为80～120目的石英砂；所述粘接剂为单组分中性硅酮；
四、污泥炭顺磁载体半成品表面的进一步包裹和再固化：
将污泥炭顺磁载体半成品置于海藻酸钠溶液中浸泡30～60s，取出后进行干燥，即完成；
所述海藻酸钠溶液的浓度为20～25g/L；所述干燥的工艺为：在温度为48～52℃下干燥8～10h。
本发明原理及有益效果为：
1、本发明直接采用了顺磁型Fe3O4与污泥炭混合并固化，顺磁型Fe3O4具有稳定的磁性，因此本发明制备的污泥炭顺磁载体磁性稳定；现有的利用磁场直接磁化的活性炭载体在后续使用过程中容易失去磁性，因此磁性不够稳定，本发明采用了粘接剂将生物炭、顺磁体和骨架材料混合粘接，并经过了海藻酸钠包裹，提高了污泥炭顺磁载体的结构稳定性；经过对污泥炭表面处理，污泥炭表面杂质被酸洗去除，使污泥炭表面更加粗糙，容易与顺磁体、骨架材料和粘接剂粘接，也容易被微生物所形成的生物膜所附着；
2、本发明利用粘接剂对顺磁体、骨架材料和污泥炭进行粘接并成型，然后利用海藻酸钠对成型产品进行包裹，因本发明能够得到不同尺寸、形状的载体材料，能够满足不同的应用需求；
3、基于铁离子浸渍而后烧结的磁化方法存在最大吸附铁离子量的限制，进而限制最终所生成的磁体含量，且污泥炭中所生成的磁粒粒径为纳米级，因此适用范围窄；本发明方法能够调节顺磁型Fe3O4的添加量，还能够根据需求选择不同粒径的顺磁体添加至污泥炭中，因此，本发明方法所制备的污泥炭顺磁载体中顺磁体的添加比例和粒径选择灵活，适用范围广；
4、与现有技术相比，本发明制备工艺中只需要将剩余污泥或残余污泥进行炭化，不需要浸渍铁离子溶液和烧结磁化步骤，因此本发明制备方法简便，整体能耗低，物耗成本相对较低；
5、本发明制备的污泥炭磁性载体能够利用自身具有的磁性进行回收，回收后进行修复和清洗后能够重新利用；因此，本发明即实现了剩余污泥或污泥残渣的资源化利用，还够实现在较低成本下构建污水的生物磁强化技术；
6、本发明制备的污泥炭磁性载体可以直接作为载体应用于滤池或曝气池中，也可以填充到污水处理悬浮球中做成悬浮填料；
7、采用本发明制备的污泥炭顺磁载体强化污水的生物处理后，针对生活污水的COD去除率为80～92％；氨氮去除率为74～92％；由于脱氮处理效果较好，污水处理系统中微生物活性高，因此氮转化过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮无累积；
附图说明
图1为实施例2中COD处理效果比较图；图1中，曲线1对应投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统出水COD浓度；曲线2对应未投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统出水COD浓度；曲线3对应投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统COD去除率；曲线4对应未投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统COD去除率；
图2为实施例2中氨氮处理效果比较图；图2中，曲线1对应投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统出水氨氮浓度；曲线2对应未投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统出水氨氮浓度；曲线3对应投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统氨氮去除率；曲线4对应未投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统氨氮去除率；
图3为实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的水力冲击的损失比例图。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法按照以下步骤进行：
一、污泥炭制备：
取污泥并依次进行浓缩脱水、烘干、破碎和炭化，得到污泥炭；
所述污泥为城镇污水厂剩余污泥、污泥厌氧消化处理残余污泥中的一种或两种任意比例的混合物；
所述破碎得到的颗粒的粒径为60～100目；
二、污泥炭表面处理：
将步骤一得到的污泥炭置于酸液中浸泡24～48h，取出后依次进行洗涤和分离，得到表面处理的污泥炭；
所述酸液为HNO3溶液、HCl溶液中的一种或两种任意比例的混合物；
所述酸液的浓度为0.5～1mol/L；
三、污泥炭与磁体的粘接固化：
将步骤二得到的表面处理的污泥炭烘干，取顺磁体和骨架材料并烘干，然后将表面处理的污泥炭、顺磁体、骨架材料和粘接剂混合并搅拌均匀，得到混合物，将混合物成型，成型后固化，得到污泥炭顺磁载体半成品；
所述顺磁体为粒径10～100μm的顺磁型Fe3O4；
所述骨架材料为80～120目的石英砂；
四、污泥炭顺磁载体半成品表面的进一步包裹和再固化：
将污泥炭顺磁载体半成品置于海藻酸钠溶液中浸泡30～60s，取出后进行干燥，即完成；
所述海藻酸钠溶液的浓度为20～25g/L。
本实施方式原理及有益效果为：
1、本实施方式直接采用了顺磁型Fe3O4与污泥炭混合并固化，顺磁型Fe3O4具有稳定的磁性，因此本实施方式制备的污泥炭顺磁载体磁性稳定；现有的利用磁场直接磁化的活性炭载体在后续使用过程中容易失去磁性，因此磁性不够稳定，本实施方式采用了粘接剂将生物炭、顺磁体和骨架材料混合粘接，并经过了海藻酸钠包裹，提高了污泥炭顺磁载体的结构稳定性；经过对污泥炭表面处理，污泥炭表面杂质被酸洗去除，使污泥炭表面更加粗糙，容易与顺磁体、骨架材料和粘接剂粘接，也容易被微生物所形成的生物膜所附着；
2、本实施方式利用粘接剂对顺磁体、骨架材料和污泥炭进行粘接并成型，然后利用海藻酸钠对成型产品进行包裹，因本实施方式能够得到不同尺寸、形状的载体材料，能够满足不同的应用需求；
3、基于铁离子浸渍而后烧结的磁化方法存在最大吸附铁离子量的限制，进而限制最终所生成的磁体含量，且污泥炭中所生成的磁粒粒径为纳米级，因此适用范围窄；本实施方式方法能够调节顺磁型Fe3O4的添加量，还能够根据需求选择不同粒径的顺磁体添加至污泥炭中，因此，本实施方式方法所制备的污泥炭顺磁载体中顺磁体的添加比例和粒径选择灵活，适用范围广；
4、与现有技术相比，本实施方式制备工艺中只需要将剩余污泥或残余污泥进行炭化，不需要浸渍铁离子溶液和烧结磁化步骤，因此本实施方式制备方法简便，整体能耗低，物耗成本相对较低；
5、本实施方式制备的污泥炭磁性载体能够利用自身具有的磁性进行回收，回收后进行修复和清洗后能够重新利用；因此，本实施方式即实现了剩余污泥或污泥残渣的资源化利用，还够实现在较低成本下构建污水的生物磁强化技术；
6、本实施方式制备的污泥炭磁性载体可以直接作为载体应用于滤池或曝气池中，也可以填充到污水处理悬浮球中做成悬浮填料；
7、采用本实施方式制备的污泥炭顺磁载体强化污水的生物处理后，针对生活污水的COD去除率为80～92％；氨氮去除率为74～92％；由于脱氮处理效果较好，污水处理系统中微生物活性高，因此氮转化过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮无累积。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述炭化时采用的炭化装置为密闭坩埚，炭化温度为600～750℃。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一所述烘干的工艺为：在115～125℃烘干20～28h。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述洗涤的工艺为：首先用蒸馏水冲洗污泥炭3～5次，然后将污泥炭置于蒸馏水中得到混合液，用NaOH溶液将混合液滴定至中性，进行固液分离，最后用去离子水洗涤固液分离得到的污泥炭2～4次。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三所述烘干温度为115～125℃。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三所述混合物中表面处理的污泥炭的质量分数为24～44％，顺磁体的质量分数为12～28％，骨架材料的质量分数为2～3％，粘接剂为余量。其他步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三所述固化处理工艺为在室温下静置70～74h。其他步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三所述混合物成型时采用挤压成型或模具塑型。其他步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。本实施方式中，根据使用需求将混合物成型为颗粒状、条状、平板状等形状。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三所述粘接剂为单组分中性硅酮。其他步骤和参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四所述干燥的工艺为：在温度为48～52℃下干燥8～10h。其他步骤和参数与具体实施方式一至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
本实施例用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法按照以下步骤进行：
一、污泥炭制备：
取污泥并依次进行浓缩脱水、烘干、破碎和炭化，得到污泥炭；
所述污泥为城镇污水处理厂A2O工艺的脱水剩余污泥；所述烘干的工艺为：在120℃烘干24h；所述破碎得到的颗粒的粒径为100目；所述炭化时采用的炭化装置为密闭坩埚，炭化温度为600℃；
二、污泥炭表面处理：
将步骤一得到的污泥炭置于酸液中浸泡48h，取出后依次进行洗涤和分离，得到表面处理的污泥炭；
所述酸液为HNO3溶液；所述酸液的浓度为1mol/L；所述洗涤的工艺为：首先用蒸馏水冲洗污泥炭5次，然后将污泥炭置于蒸馏水中得到混合液，用NaOH溶液将混合液滴定至中性，进行固液分离，最后用去离子水洗涤固液分离得到的污泥炭3次；
三、污泥炭与磁体的粘接固化：
将步骤二得到的表面处理的污泥炭烘干，取顺磁体和骨架材料并烘干，然后将表面处理的污泥炭、顺磁体、骨架材料和粘接剂混合并搅拌均匀，得到混合物，将混合物成型，成型后固化，得到污泥炭顺磁载体半成品；
所述烘干温度为120℃；所述混合物中表面处理的污泥炭的质量分数为26％，顺磁体的质量分数为24％，骨架材料的质量分数为3％，粘接剂的质量分数为47％；所述混合物成型时采用挤压成型；其中根据使用需求将混合物成型为直径1cm颗粒状；所述固化处理工艺为在室温下静置74h；所述顺磁体为粒径40μm的顺磁型Fe3O4；所述骨架材料为100目的石英砂；所述粘接剂为单组分中性硅酮；
四、污泥炭顺磁载体半成品表面的进一步包裹和再固化：
将污泥炭顺磁载体半成品置于海藻酸钠溶液中浸泡45s，取出后进行干燥，即完成；
所述海藻酸钠溶液的浓度为20g/L；所述干燥的工艺为：在温度为50℃下干燥8h；
本实施例得到的污泥炭顺磁载体中顺磁体的掺加比例为24％，污泥炭顺磁载体的直径为1cm。
实施例2：
本实施例用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法按照以下步骤进行：
一、污泥炭制备：
取污泥并依次进行浓缩脱水、烘干、破碎和炭化，得到污泥炭；
所述污泥为污泥厌氧消化处理残余污泥；所述烘干的工艺为：在120℃烘干24h；所述破碎得到的颗粒的粒径为100目；所述炭化时采用的炭化装置为密闭坩埚，炭化温度为650℃；
二、污泥炭表面处理：
将步骤一得到的污泥炭置于酸液中浸泡48h，取出后依次进行洗涤和分离，得到表面处理的污泥炭；
所述酸液为HNO3溶液和HCl溶液按体积比为1:1混合得到的混合物；所述酸液的浓度为0.5；所述洗涤的工艺为：首先用蒸馏水冲洗污泥炭3次，然后将污泥炭置于蒸馏水中得到混合液，用NaOH溶液将混合液滴定至中性，进行固液分离，最后用去离子水洗涤固液分离得到的污泥炭3次；
三、污泥炭与磁体的粘接固化：
将步骤二得到的表面处理的污泥炭烘干，取顺磁体和骨架材料并烘干，然后将表面处理的污泥炭、顺磁体、骨架材料和粘接剂混合并搅拌均匀，得到混合物，将混合物成型，成型后固化，得到污泥炭顺磁载体半成品；
所述烘干温度为120℃；所述混合物中表面处理的污泥炭的质量分数为33％，顺磁体的质量分数为12％，骨架材料的质量分数为3％，粘接剂的质量分数为52％；所述混合物成型时采用挤压成型；根据使用需求将混合物成型为直径为0.5cm的颗粒状；所述固化处理工艺为在室温下静置73h；所述顺磁体为粒径10μm的顺磁型Fe3O4；所述骨架材料为120目的石英砂；所述粘接剂为单组分中性硅酮；
四、污泥炭顺磁载体半成品表面的进一步包裹和再固化：
将污泥炭顺磁载体半成品置于海藻酸钠溶液中浸泡30s，取出后进行干燥，即完成；
所述海藻酸钠溶液的浓度为22g/L；所述干燥的工艺为：在温度为50℃下干燥8h。
本实施例得到的污泥炭顺磁载体中顺磁体的掺加比例为12％，污泥炭顺磁载体的直径为0.5cm。
将本实施例制备的污泥炭顺磁载体投加到SBR污水处理系统中运行60d，以污水处理系统运行的第30d至60d为考察期，并以未投加任何载体的SBR污水处理系统为对照；
其中，SBR污水处理系统运行参数为：周期为12h，每个周期内曝气时间为9h，进水时间为0.5h，排水时间为0.5h，沉淀时间为1h，闲置为时间1h；曝气池中污水为人工模拟生活污水，人工模拟生活污水的成分具体为：淀粉：190mg/L，葡萄糖：200mg/L，NH4Cl 115mg/L，K2HPO4：24mg/L，KH2PO4：14mg/L，微量元素(CuSO4：5mg/L，ZnSO4：2.5mg/L，MgSO4：0.5mg/L，FeCl3：1mg/L，CaCl2：0.5mg/L)。
图1为实施例2中COD处理效果比较图；图中，曲线1对应投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统出水COD浓度；曲线2对应未投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统出水COD浓度；曲线3对应投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统COD去除率；曲线4对应未投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统COD去除率；图2为实施例2中氨氮处理效果比较图；图中，曲线1对应投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统出水氨氮浓度；曲线2对应未投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统出水氨氮浓度；曲线3对应投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统氨氮去除率；曲线4对应未投加实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的系统氨氮去除率；
由图1和图2可以看出；在运行参数一致的前提下，添加本实施例制备的污泥炭顺磁载体的污水处理系统在运行稳定期后的氨氮、COD去除比例分别为81.9％和88.5％，而未添加污泥炭顺磁载体的反应器的氨氮、COD去除比例为60.3％和80.1％；说明实施例2制备的载体能够显著提高污水处理过程的COD去除效率和氨氮去除效率，出水氨氮浓度和出水COD浓度在考察末期达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准；说明添加本实施例制备的污泥炭顺磁载体后，有利于不易生长的脱氮功能菌的生长和提高活性，也有利于消耗化学需氧量的微生物的扩增和活性增强，因此本实施例制备的污泥炭顺磁载体对污水处理系统的生物强化作用明显；
图3为实施例2所制备的污泥炭顺磁载体的水力冲击的损失比例图。从图3可以看出系统在高水力冲击下载体损坏比例低于6％，证明了载体在水力冲击下的稳定性，因此实施例2所制备的载体适用于污水处理系统中。其中，水力冲击的破损比的测试过程为：将200mL去离子水和30g载体置于三角瓶中，将三角瓶放置于摇床中，在摇床转速为30～140r/min条件下形成高水力冲击环境。

Claims (9)

1.一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：
一、污泥炭制备：
取污泥并依次进行浓缩脱水、烘干、破碎和炭化，得到污泥炭；
所述污泥为城镇污水厂剩余污泥、污泥厌氧消化处理残余污泥中的一种或两种任意比例的混合物；
所述破碎得到的颗粒的粒径为60～100目；
二、污泥炭表面处理：
将步骤一得到的污泥炭置于酸液中浸泡24～48h，取出后依次进行洗涤和分离，得到表面处理的污泥炭；
所述酸液为HNO3溶液、HCl溶液中的一种或两种任意比例的混合物；
所述酸液的浓度为0.5～1mol/L；
三、污泥炭与磁体的粘接固化：
将步骤二得到的表面处理的污泥炭烘干，取顺磁体和骨架材料并烘干，然后将表面处理的污泥炭、顺磁体、骨架材料和粘接剂混合并搅拌均匀，得到混合物，将混合物成型，成型后固化，得到污泥炭顺磁载体半成品；
所述顺磁体为粒径10～100μm的顺磁型Fe3O4；
所述骨架材料为80～120目的石英砂；
所述混合物中表面处理的污泥炭的质量分数为24～44％，顺磁体的质量分数为12～28％，骨架材料的质量分数为2～3％，粘接剂为余量；
四、污泥炭顺磁载体半成品表面的进一步包裹和再固化：
将污泥炭顺磁载体半成品置于海藻酸钠溶液中浸泡30～60s，取出后进行干燥，即完成；
所述海藻酸钠溶液的浓度为20～25g/L。
2.根据权利要求1所述的用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：步骤一所述炭化时采用的炭化装置为密闭坩埚，炭化温度为600～750℃。
3.根据权利要求1或2所述的用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：步骤一所述烘干的工艺为：在115～125℃烘干20～28h。
4.根据权利要求3所述的用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：步骤二所述洗涤的工艺为：首先用蒸馏水冲洗污泥炭3～5次，然后将污泥炭置于蒸馏水中得到混合液，用NaOH溶液将混合液滴定至中性，进行固液分离，最后用去离子水洗涤固液分离得到的污泥炭2～4次。
5.根据权利要求1、2或4所述的用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：步骤三所述烘干温度为115～125℃。
6.根据权利要求1所述的用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：步骤三所述固化处理工艺为在室温下静置70～74h。
7.根据权利要求6所述的用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：步骤三所述混合物成型时采用挤压成型或模具塑型。
8.根据权利要求7所述的用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：步骤三所述粘接剂为单组分中性硅酮。
9.根据权利要求8所述的用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法，其特征在于：步骤四所述干燥的工艺为：在温度为48～52℃下干燥8～10h。
CN201811168711.4A 2018-10-08 2018-10-08 一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法 Active CN109092249B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811168711.4A CN109092249B (zh) 2018-10-08 2018-10-08 一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811168711.4A CN109092249B (zh) 2018-10-08 2018-10-08 一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109092249A CN109092249A (zh) 2018-12-28
CN109092249B true CN109092249B (zh) 2021-08-27

Family

ID=64868373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811168711.4A Active CN109092249B (zh) 2018-10-08 2018-10-08 一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109092249B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112876008A (zh) * 2021-04-22 2021-06-01 东莞理工学院 用于甘蔗制糖废水脱氮除磷的ic+a/o处理工艺
CN113603222A (zh) * 2021-08-20 2021-11-05 浙江科技学院 一种污水处理系统及污水处理方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102658083A (zh) * 2012-04-28 2012-09-12 天津城市建设学院 用于同时去除污水污泥中多种重金属的改性污泥活性炭
CN102895949A (zh) * 2011-07-27 2013-01-30 广东粤海控股有限公司 一种多元铁覆膜砂
CN103908947A (zh) * 2014-04-03 2014-07-09 上海应用技术学院 一种油水分离用磁性多孔碳/氧化铁纳米复合材料的制备方法
CN105797693A (zh) * 2016-05-28 2016-07-27 湖南德宝恒嘉环保生物科技有限公司 一种用于去除水体中铅镉的磁性谷壳生物炭及其制备和应用方法
CN106517503A (zh) * 2016-10-18 2017-03-22 佛山慧创正元新材料科技有限公司 一种污泥活性炭厌氧颗粒污泥及其制备方法
CN107597068A (zh) * 2017-10-18 2018-01-19 哈尔滨理工大学 一种脱臭污泥炭布的制备方法
CN107986399A (zh) * 2017-11-16 2018-05-04 浙江海洋大学 一种铁碳微电解填料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102895949A (zh) * 2011-07-27 2013-01-30 广东粤海控股有限公司 一种多元铁覆膜砂
CN102658083A (zh) * 2012-04-28 2012-09-12 天津城市建设学院 用于同时去除污水污泥中多种重金属的改性污泥活性炭
CN103908947A (zh) * 2014-04-03 2014-07-09 上海应用技术学院 一种油水分离用磁性多孔碳/氧化铁纳米复合材料的制备方法
CN105797693A (zh) * 2016-05-28 2016-07-27 湖南德宝恒嘉环保生物科技有限公司 一种用于去除水体中铅镉的磁性谷壳生物炭及其制备和应用方法
CN106517503A (zh) * 2016-10-18 2017-03-22 佛山慧创正元新材料科技有限公司 一种污泥活性炭厌氧颗粒污泥及其制备方法
CN107597068A (zh) * 2017-10-18 2018-01-19 哈尔滨理工大学 一种脱臭污泥炭布的制备方法
CN107986399A (zh) * 2017-11-16 2018-05-04 浙江海洋大学 一种铁碳微电解填料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biochar-based water treatment systems as a potential low-cost and sustainable technology for clean water provision;Willis Gwenzi等;《Journal of Environmental Management》;20170425;第197卷;全文 *
Fe3O4/纤维素纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附;林青雯 等;《环境工程学报》;20161130;第10卷(第11期);全文 *
几种多孔骨架材料的快速制备及其吸附、荧光传感性质研究;肖娟定;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20140815(第8期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109092249A (zh) 2018-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114230021B (zh) 一种生物复合填料及其制备方法和应用
CN104961313B (zh) 一种增强厌氧消化污泥重金属稳定化过程的方法
CN105597698B (zh) 一种生物质炭基磁性活性污泥的制备及其在含铀废水处理中的应用
CN111268880A (zh) 一种金属离子改性污泥基生物炭的制备方法及其应用
CN110127972A (zh) 一种提高污泥厌氧消化效率同时降低重金属生态毒性的方法
CN108314184B (zh) 一种促进厌氧反应器启动的方法
CN109092249B (zh) 一种用于污水强化生物处理的免烧结磁化的污泥炭顺磁载体的制备方法
CN101830559A (zh) 水处理用磁性多孔环境协调型陶瓷滤料及其制备方法
Han et al. Application and advantages of novel clay ceramic particles (CCPs) in an up-flow anaerobic bio-filter (UAF) for wastewater treatment
CN113636734B (zh) 一种载铁掺氮复合碳材料联合热水解预处理强化剩余污泥厌氧消化产甲烷效能的方法
CN112661231A (zh) 一种多功能长效复合填料及其制备方法
CN111661943B (zh) 沼液综合利用方法
CN110577219A (zh) 一种磁性污泥秸秆基活性炭及其制备方法
CN112624328B (zh) 一种带正电荷的固体缓释碳源及其制备方法与应用
CN101798137A (zh) 新型亲水、磁性网状生物体的制备方法
Zhao et al. Research on sludge-fly ash ceramic particles (SFCP) for synthetic and municipal wastewater treatment in biological aerated filter (BAF)
CN108545823A (zh) 一种含有多种微量元素的生物载体炭及其制备方法
CN110980932A (zh) 一种油页岩半焦/聚乙烯醇复合固定化载体及其制备方法
CN111018094A (zh) 一种轻质生物滤料的制备方法
CN110668578A (zh) 一种好氧预膜改性材料及其制备方法和应用
CN114105331B (zh) 一种过氧化钙复合缓释剂的制备方法及应用
CN111875052B (zh) 一种蒙脱石-硫铁矿复合生物载体材料及其制备方法和应用方法
CN104496140A (zh) 一种市政污泥生物沥浸的方法
CN115093088A (zh) 一种污泥协同减量减毒处理剂的制备方法
CN102836748A (zh) 利用废啤酒酵母制备臭氧氧化催化剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant