CN111807653B - 一种杂多酸-污泥基吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废水处理技术领域,尤其是一种杂多酸‑污泥基吸附剂及其制备方法和应用,以污水处理厂剩余污泥作为原料,经超声、高温热解之后,与杂多酸按照合适的配比搅拌混合,利用超声波处理增加污泥比表面积,再结合杂多酸独有的化学氧化还原性质和复杂吸附结构,增强了吸附剂对酱香型酿酒废水有机物成分的降解与吸附,提高了COD、总氮、总磷脱除率,使得COD脱除率达到89.3%以上,总氮脱除率达到74.7%以上,总磷脱除率达到75%以上。

Description

一种杂多酸-污泥基吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域,尤其是一种杂多酸-污泥基吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
酱香型酿酒废水属于轻工业废水,其COD值高达10000mg/L,其中,有机物浓度、悬浮物浓度均较高,且呈酸性,使得酒类产业带来经济发展的同时,也造成了严重的环境污染。赤水河流域主要以酱香型白酒生产为主,利用高粱作为原料,酿造工艺极为复杂,所产生的废水中,有机污染物、悬浮物等含量,均高于普通白酒生产所产生的废水,甚至高出2-6倍。因此,对于酱香型酿酒产业所产生的废水,利用一般酿酒产业所产生的废水处理方法进行处理,其处理效果很难达到预期效果。
目前,国内白酒废水处理常采用厌氧-好氧生化法处理,但其处理方式不恰当,处理技术不成熟,导致废水处理效果不理想,处理成本较高,尤其是对废水中污染物去除率较低,极大影响了酱香型酿酒废水的排放,导致了酱香型酿酒废水处理成本较高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供一种杂多酸-污泥基吸附剂及其制备方法和应用。
具体是通过以下技术方案得以实现的:
本发明创造的目的之一在于提供杂多酸-污泥基吸附剂制备方法,包括以下步骤:
(1)取污水处理厂处理污泥,调节pH值为2-3,送入超声处理器,超声处理5-10min;
(2)将步骤(1)所得污泥在氮气气氛下,采用650-900℃处理2-4h,冷却,待用;
(3)取步骤(2)所得污泥,加入去离子水和杂多酸,搅拌1-2h,送入超声处理器,超声处理20-40min,继续搅拌4-8h,过滤,丢弃滤液,滤渣放入干燥箱,在40℃下恒温干燥24h,即得。
优选,所述的超声处理所采用的超声波频率为30-70kHz。
优选,所述的去离子水加入量与步骤(2)所得污泥体积质量比为30mL/g。
优选,所述的杂多酸加入量与步骤(2)所得污泥质量比为0.4-0.6:5。
优选,所述的杂多酸加入量与步骤(2)所得污泥质量比为0.5:5。
优选,所述的杂多酸为磷钨酸和/或磷钼酸。
本发明创造的目的之二在于提供上述制备方法制备的杂多酸-污泥基吸附剂。
本发明创造的目的之三在于提供上述杂多酸-污泥基吸附剂在酱香型酿酒废水处理中应用。
具体在对酱香型酿酒废水处理时,是将杂多酸-污泥基吸附剂与酱香型酿酒废水按照质量比为1:250混合,以150r/min搅拌速度搅拌4-6h。
与现有技术相比,本发明创造的技术效果体现在:
①采用污水处理厂产生的污泥用作吸附剂原料,实现变废为宝、以废治废,达到了污泥资源化利用目的;污泥经超声预处理后,表面中孔和介孔数目增加,使得比表面积增加,提高对有机物的吸附能力,使得COD下降率提高了至少30%。
②杂多酸因特殊的化学键相互作用,形成“笼形”结构,具有“假液相”特征,能够溶解极性分子;而且杂多酸具有较强酸性、易调谐的电子性质等特征,能够通过改变中心原子、配位原子的种类和比例,达到改变杂多酸理化性质,有利于有机物吸附;并且杂多酸分子具有强氧化还原能力,有利于促进有机物的吸附和降解。
③本发明创造以污泥、杂多酸作为吸附剂原料,其原料来源经济、环保,实现了固体废弃物资源化利用,同时降低了杂多酸使用量,降低了酱香型酿酒废水处理难度和处理成本,具有显著的经济效益,易于工业推广应用。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定,但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1:
(1)取遵义市污水处理厂处理剩余的污泥,将污泥采用摩尔浓度为1mol/L的硫酸调节污泥pH值为2,送入超声处理器,以超声波频率为59kHz处理8min;再将污泥在氮气氛围下,700℃处理3h,取出冷却,备用;
(2)取步骤(1)制备的污泥5.0g,加入150mL去离子水,加入0.5g磷钨酸,常温搅拌1h,送入超声处理器,以超声波频率为59kHz处理30min,继续150r/min搅拌速度搅拌5h,过滤,丢弃滤液,滤渣放入干燥箱中,在40℃恒温下干燥24h,得杂多酸-污泥基吸附剂。
实施例2:
(1)取遵义市污水处理厂处理剩余的污泥,将污泥采用摩尔浓度为1mol/L的硫酸调节污泥pH值为3,送入超声处理器,以超声波频率为30kHz处理5min;再将污泥在氮气氛围下,900℃处理4h,取出冷却,备用;
(2)取步骤(1)制备的污泥5.0g,加入150mL去离子水,加入0.6g磷钨酸,常温搅拌2h,送入超声处理器,以超声波频率为70kHz处理20min,继续150r/min搅拌速度搅拌8h,过滤,丢弃滤液,滤渣放入干燥箱中,在40℃恒温下干燥24h,得杂多酸-污泥基吸附剂。
实施例3:
(1)取遵义市污水处理厂处理剩余的污泥,将污泥采用摩尔浓度为1mol/L的盐酸调节污泥pH值为2.5,送入超声处理器,以超声波频率为70kHz处理10min;再将污泥在氮气氛围下,650℃处理4h,取出冷却,备用;
(2)取步骤(1)制备的污泥5.0g,加入150mL去离子水,加入0.4g磷钼酸,常温搅拌1h,送入超声处理器,以超声波频率为30kHz处理40min,继续150r/min搅拌速度搅拌4h,过滤,丢弃滤液,滤渣放入干燥箱中,在40℃恒温下干燥24h,得杂多酸-污泥基吸附剂。
实施例4:
(1)取遵义市污水处理厂处理剩余的污泥,将污泥采用摩尔浓度为1mol/L的盐酸调节污泥pH值为3,送入超声处理器,以超声波频率为30kHz处理5min;再将污泥在氮气氛围下,800℃处理4h,取出冷却,备用;
(2)取步骤(1)制备的污泥5.0g,加入150mL去离子水,加入0.6g磷钼酸,常温搅拌1.5h,送入超声处理器,以超声波频率为60kHz处理40min,继续150r/min搅拌速度搅拌6h,过滤,丢弃滤液,滤渣放入干燥箱中,在40℃恒温下干燥24h,得杂多酸-污泥基吸附剂。
实施例5:
(1)取遵义市污水处理厂处理剩余的污泥,将污泥采用摩尔浓度为1mol/L的硫酸调节污泥pH值为3,送入超声处理器,以超声波频率为30kHz处理5min;再将污泥在氮气氛围下,900℃处理4h,取出冷却,备用;
(2)取步骤(1)制备的污泥5.0g,加入150mL去离子水,加入0.6g杂多酸(磷钨酸:磷钼酸=1:1的质量比混合),常温搅拌2h,送入超声处理器,以超声波频率为70kHz处理20min,继续150r/min搅拌速度搅拌8h,过滤,丢弃滤液,滤渣放入干燥箱中,在40℃恒温下干燥24h,得杂多酸-污泥基吸附剂。
试验:
1、试验原料:
(1)污泥取自遵义市污水处理厂剩余的污泥,其理化指标如下表1所示:
表1
Figure BDA0002569932390000051
(2)杂多酸为市场上购买的分析纯磷钨酸(H3PW12O40)和磷钼酸(H3PMo12O40);
(3)酱香型酿酒废水:取自遵义市仁怀某酒厂,其理化指标如下表2所示:
表2
Figure BDA0002569932390000052
2、试验方法
(1)吸附剂样品制备
试验组:利用实施例1-5制备的杂多酸-污泥基吸附剂处理酱香型酿酒废水;
对照组1:在实施例1的基础上,对污泥不采用超声处理,直接进行氮气氛围下热解;
对照组2:在实施例1的基础上,对杂多酸加入混合后,不采用超声处理,直接搅拌,过滤,滤渣在干燥箱中干燥处理;
对照组3:直接采用磷钨酸:磷钼酸=1:1的质量比混合成杂多酸后处理酱香型酿酒废水;
对照组4:在实施例1的基础上,对污泥超声处理后,采用100℃加热脱水至污泥含水率<5%,再将其配制成杂多酸-污泥基吸附剂;
对照组5:在实施例1基础上,直接采用步骤(1)所得污泥进行酱香型酿酒废水处理。
(2)废水处理
将吸附剂与酱香型酿酒废水按照质量比为1:250混合,以150r/min的搅拌速度搅拌5h,停止搅拌,滤除吸附剂,即可。具体在试验过程中,是将吸附剂采用纱布包裹起来,连通纱布放入到酱香型酿酒废水中,以方便在对酿酒废水搅拌处理完成后,直接将纱布提起,即可脱除吸附剂。
3、试验结果
对实施例1-5组制备的杂多酸-污泥基吸附剂和对照组1-5提供的样品进行处理酱香型酿酒废水的COD值、总氮、总磷指标进行检测,其结果如下表3所示:
表3
Figure BDA0002569932390000071
从表2和表3数据显示可见,本发明创造的吸附剂能够对酱香型酿酒废水中COD脱除率达到89.3%以上,总氮脱除率达到74.7%以上,总磷脱除率达到75%以上。
经实施例1-5与对照组1、对照组2对比可见,超声处理,有助于提高吸附剂综合性能,提高对COD、总氮、总磷的脱除率,降低酱香型酿酒废水中的COD、总氮、总磷含量。
经实施例1-5与对照组3对比可见,污泥添加,有助于协同增效,提高COD、总氮、总磷的脱除率。
经实施例1-5与对照组4对比可见,污泥高温煅烧分解处理,将有助于改善污泥的特性,提高污泥与杂多酸结合处理酱香型酿酒废水时,对COD、总氮、总磷的脱除率。
经实施例1-5与对照组5对比可见,经超声、煅烧热解处理的污泥,对COD、总氮、总磷的脱除率具有贡献,但是其脱除效果不显著。
本发明创造其他未尽事宜参见现有技术所公开的技术手段或者本领域技术人员所熟知的公知常识或者常规技术手段加以实现即可。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种杂多酸-污泥基吸附剂制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)取污水处理厂处理污泥,调节pH值为2-3,送入超声处理器,超声处理5-10min;
(2)将步骤(1)所得污泥在氮气气氛下,采用650-900℃处理2-4h,冷却,待用;
(3)取步骤(2)所得污泥,加入去离子水和杂多酸,搅拌1-2h,送入超声处理器,超声处理20-40min,继续搅拌4-8h,过滤,丢弃滤液,滤渣放入干燥箱,在40℃下恒温干燥24h,即得;
所述的去离子水加入量与步骤(2)所得污泥体积质量比为30mL/g;
所述的杂多酸加入量与步骤(2)所得污泥质量比为0.4-0.6:5;
所述杂多酸-污泥基吸附剂应用于在酱香型酿酒废水处理中。
2.如权利要求1所述的杂多酸-污泥基吸附剂制备方法,其特征在于,所述的超声处理所采用的超声波频率为30-70kHz。
3.如权利要求1所述的杂多酸-污泥基吸附剂制备方法,其特征在于,所述的杂多酸加入量与步骤(2)所得污泥质量比为0.5:5。
4.如权利要求1所述的杂多酸-污泥基吸附剂制备方法,其特征在于,所述的杂多酸为磷钨酸和/或磷钼酸。
5.如权利要求1所述的杂多酸-污泥基吸附剂制备方法,其特征在于,所述应用是将杂多酸-污泥基吸附剂与酱香型酿酒废水按照质量比为1:250混合,以150r/min搅拌速度搅拌4-6h。
6.如权利要求1-5任一项所述制备方法制备的杂多酸-污泥基吸附剂。
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