CN112142279A - 热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂及工艺 - Google Patents

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Abstract

一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂及工艺，涉及药剂技术领域，它包括过硫酸钾、铁类化合物、羟胺类化合物和去离子水，过硫酸钾18.51％～23.44％，铁类化合物2.78％～6.25％，羟胺类化合物4.63％～7.81％，去离子水68.08％～72.08％。本热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂采用淀粉包覆的纳米零价铁，其特有的性质致使纳米零价铁的在保持原有性质的同时，还可以防止被钝化。采用其作为活化剂，提高过硫酸盐氧化降解污泥中有机物，配合卧式盘干化机实现污泥干化再生处理，处理后污泥用于热电厂烟气脱硫剂。

Description

热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂及工艺
技术领域：
本发明涉及药剂技术领域，具体涉及一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂及工艺。
背景技术：
随着国内火电厂污染物“零排放”政策逐渐落实，就给污水“零排放”处理过程中副产物污泥处置技术的发展带来新的契机，使得污泥资源化处置技术的研发成为一个首要条件。以碳酸钙(生碳酸钙)为主的热电厂脱水污泥因为引起脱硫塔起泡即无法实现再利用，且填埋等不合理处置又易造成二次污染，因此对热电厂污泥资源化利用提出了更高的要求。
污泥作为污水处理的副产物，其处理技术一直是固废处理难题。国外对于寻找合适的污泥处理技术走过了漫长的道路,试验了多种处理方法。其中已经有工业化应用的技术主要是填埋、海洋排放、资源化利用(堆肥)以及焚烧。
将热电厂污泥作为脱硫一直是热电污泥资源化主要途径，但在实施过程中普遍存在问题，以大庆华能热电污泥为例在实施过程中脱硫塔大量起泡，无法运行，其他热电厂也存在类似问题，脱水后污泥作为脱硫剂造成脱硫塔内大量泡沫出现的原因在于污泥内含有的一定量表面活性剂等有机物在脱硫过程中生成的气泡。因此将污泥进行焚烧就成为资源化主要路径，污泥在经焚烧处理后，多种有害物质几乎全部除去，效果良好。但是，在我国污泥焚烧尚需要大量的柴油或污油，热量大且没有回收利用，成本很高，投资也大，加之焚烧过程中常伴有严重的空气污染，有的还有大量灰尘，焚烧装置的实际利用率较低。
污泥经过干化可以保持较多的热值，根据市政污泥的处置经验，当污泥含固率达到60％以上，污泥自身热值可以保证自持燃烧，辅助燃料的热能利用率大幅上升。考虑实际的运行，污泥含水率过大不仅辅助燃料的消耗量较大，而且生成的烟气量较大，会增加风机电耗，增加锅炉损耗，降低系统效率，而且会引发锅炉尾部受热面的腐蚀和污染物转移问题。因此污泥干化对降低运行消耗有关键作用。
过硫酸盐活化产生强氧化性硫酸根自由基高级氧化技术目前己被广泛用于修复受到污染的地下水和土壤，硫酸根自由基氧化能力强，对水中有机物具有无选择性和持续性的氧化可降解水体中大部分有机污染物，且其氧化残余物硫酸根不影响后续生物处理，因此近年来基于过硫酸盐活化氧化技术广受关注。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂及工艺，它采用淀粉包覆的纳米零价铁，其特有的性质致使纳米零价铁的在保持原有性质的同时，还可以防止被钝化。采用其作为活化剂，提高过硫酸盐氧化降解污泥中有机物，配合卧式盘干化机实现污泥干化再生处理，处理后污泥用于热电厂烟气脱硫剂。
本发明采用的技术方案为：一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂及工艺，包括过硫酸钾、铁类化合物、羟胺类化合物和去离子水，过硫酸钾18.51％～ 23.44％，铁类化合物2.78％～6.25％，羟胺类化合物4.63％～7.81％，去离子水 68.08％～72.08％。
所述的过硫酸钾20.8％，铁类化合物4.2％，羟胺5.0％，去离子水70％。
所述的铁类化合物为淀粉包覆的纳米零价铁以及硫酸亚铁组成，羟胺类化合物为盐酸羟胺。
所述的利用包覆型的纳米零价铁及硫酸亚铁在过硫酸钾水溶液产生的微酸体系下缓慢释放产生Fe2+，活化过硫酸钾的氧化性能，羟胺类化合物加入改善药剂适用范围，提高了表面活性剂降解能力。
工艺如下：
1)将过硫酸钾缓慢加入到去离子水中，搅拌使其充分溶解，搅拌速率为 50～70转/分，搅拌3～5分钟，得到过硫酸钾水溶液为药剂A；
2)将硫酸亚铁置于去离子水中溶解并加入淀粉，向其中加入硼氢化钠粉末，将反应后的固液混合物配合磁选法抽滤，并对滤饼进行真空干燥，药剂B；
3)将羟胺类化合物至于蒸馏水中溶解，之后按比例加入上述B，制成药剂 C。
使用方法如下：
1)将所述药剂A用水稀释至0.2wt％～1wt％；
2)将所述药剂B用水稀释至0.05wt％～0.1wt％；
3)将脱水后污泥中与所稀释的药剂A和所述药剂B按照1：1：0.5：0.1～ 1：1：0.8的质量比混合并于室温下充分搅拌30分钟。。
本发明的有益效果是：
1)表面活性剂降解剂反应速率快，反应处理较完全，有效降低污泥中表面活性剂等有机物质含量；
2)该药剂采用淀粉包覆的硫酸亚铁和纳米零价铁与过硫酸盐混合使用，利用铁系物质良好的吸附性能以及对过硫酸盐的活化作用，使得过硫酸盐能够持续、有效地去除有机污染物，同时保证了铁类化合物的吸附降解性能；
3)使污泥更好的进行后继处理剂资源化利用，采用蒸汽为热源进行干化处理。
附图说明：
图1是本发明纳米零价铁SEM图；
图2是本发明所制得纳米零价铁的XRD图。
具体实施方式：
参照各图，一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂及工艺，包括过硫酸钾、铁类化合物、羟胺类化合物和去离子水，过硫酸钾18.51％～23.44％，铁类化合物2.78％～6.25％，羟胺类化合物4.63％～7.81％，去离子水68.08％～72.08％。所述的过硫酸钾20.8％，铁类化合物4.2％，羟胺5.0％，去离子水70％。所述的铁类化合物为淀粉包覆的纳米零价铁以及硫酸亚铁组成，羟胺类化合物为盐酸羟胺。所述的利用包覆型的纳米零价铁及硫酸亚铁在过硫酸钾水溶液产生的微酸体系下缓慢释放产生Fe2+，活化过硫酸钾的氧化性能，羟胺类化合物加入改善药剂适用范围，提高了表面活性剂降解能力。
工艺如下：
1)将过硫酸钾缓慢加入到去离子水中，搅拌使其充分溶解，搅拌速率为 50～70转/分，搅拌3～5分钟，得到过硫酸钾水溶液为药剂A；
2)将硫酸亚铁置于去离子水中溶解并加入淀粉，向其中加入硼氢化钠粉末，将反应后的固液混合物配合磁选法抽滤，并对滤饼进行真空干燥，药剂B；
3)将羟胺类化合物至于蒸馏水中溶解，之后按比例加入上述B，制成药剂 C。
使用方法如下：
1)将所述药剂A用水稀释至0.2wt％～1wt％；
2)将所述药剂B用水稀释至0.05wt％～0.1wt％；
3)将脱水后污泥中与所稀释的药剂A和所述药剂B按照1：1：0.5：0.1～1： 1：0.8的质量比混合并于室温下充分搅拌30分钟。
本发明所制得的破胶药剂为A剂与C剂，其成分分别为过硫酸钾溶液和活化药剂。在使用时需要混合投加至所需处理的样品中，即将添加表活剂降解药剂污泥加入盘式污泥干化机中，进行干化处理，实现污泥再生利用。
药剂中所含有的硫酸亚铁及还原形成纳米零价铁表面丰富的空隙结构对压裂液的吸附以及还原，而且体系中的过硫酸盐使体系呈现微酸性，使淀粉包覆的纳米零价铁缓慢产生Fe2+，活化过硫酸钾，从而快速产生强氧化性的SO4-自由基，且由于纳米零价铁被淀粉包覆，其性能不会收到体系的影响，加入羟胺类化合物能够提高药剂发生氧化降解适用范围，促进降解反应进行，从而得到一种处理速度快、处理效果好，120～150℃环境对污泥中有机物进行彻底降解，同时实现污泥干化。
实施例一：
1、表面活性剂降解药剂的制备：
准确称量原料(g)
过硫酸钾20；纳米零价铁4；羟胺5；去离子水70。
制备步骤：
1)将过硫酸钾缓慢加入到去离子水中，搅拌使其充分溶解，搅拌速率为 60转/分，搅拌5分钟，得到过硫酸钾水溶液为药剂A。
2)将硫酸亚铁置于去离子水中溶解并加入淀粉，向其中加入硼氢化钠粉末，将反应后的固液混合物配合磁选法抽滤，并对滤饼进行真空干燥，得到纳米零价铁为药剂B，其扫描电镜及XRD结果见附图1和附图2。
3)将羟胺类化合物至于蒸馏水中溶解，之后加入上述B，制成药剂C。
2、破胶药剂的破胶能力：
取两份含表面活性剂400mg/g污泥，向其中一份以质量比1：4.8的比例同时加入药剂A和药剂C，另一份直接加入过硫酸钾氧化剂，在150℃条件下进行降解干化实验。反应1h后，加入高效降解有机物药剂污泥中表面活性剂含量为 0mg/L，而直接加入过硫酸钾的表面活性剂含量为120mg/L。
实施例二
利用室内实验模拟装置，开展污泥干化模拟，在实验开始前将含油污泥放入干燥室。温控加热板加热干燥室中的含油污泥，该加热板由电脑程序控制，可进行实时调整。空气或其他纯净气体由鼓风机送入电加热器，经加热后流入干燥室，带出干燥室中的挥发气体；同时有保持干燥室内温度，加速污泥干燥进程的作用，经排出管道通入大气中或继续循环利用。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器转化为电信号，并由智能数显仪表记录下来，并可接入电脑处理器进行处理。在加热过程中，在出风口可收集含油污泥加热气态产物；同时热用冷凝水冷凝含油污泥加热挥发物，可收集部分加热液态产物。
综上所述，本热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂及工艺，其表面活性剂降解剂反应速率快，反应处理较完全，有效降低污泥中表面活性剂等有机物质含量；该药剂采用淀粉包覆的硫酸亚铁和纳米零价铁与过硫酸盐混合使用，利用铁系物质良好的吸附性能以及对过硫酸盐的活化作用，使得过硫酸盐能够持续、有效地去除有机污染物，同时保证了铁类化合物的吸附降解性能；使污泥更好的进行后继处理剂资源化利用，采用蒸汽为热源进行干化处理。

Claims (6)

1.一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂，其特征在于：包括过硫酸钾、铁类化合物、羟胺类化合物和去离子水，过硫酸钾18.51％～23.44％，铁类化合物2.78％～6.25％，羟胺类化合物4.63％～7.81％，去离子水68.08％～72.08％。
2.根据权利要求1所述的一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂，其特征在于：所述的过硫酸钾20.8％，铁类化合物4.2％，羟胺5.0％，去离子水70％。
3.根据权利要求1所述的一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂，其特征在于：所述的铁类化合物为淀粉包覆的纳米零价铁以及硫酸亚铁组成，羟胺类化合物为盐酸羟胺。
4.根据权利要求3所述的一种热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂，其特征在于：所述的利用包覆型的纳米零价铁及硫酸亚铁在过硫酸钾水溶液产生的微酸体系下缓慢释放产生Fe2 +，活化过硫酸钾的氧化性能，羟胺类化合物加入改善药剂适用范围，提高了表面活性剂降解能力。
5.一种根据权利要求1所述的热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂的制备方法，其特征在于：步骤如下：
1)将过硫酸钾缓慢加入到去离子水中，搅拌使其充分溶解，搅拌速率为50～70转/分，搅拌3～5分钟，得到过硫酸钾水溶液为药剂A；
2)将硫酸亚铁置于去离子水中溶解并加入淀粉，向其中加入硼氢化钠粉末，将反应后的固液混合物配合磁选法抽滤，并对滤饼进行真空干燥，药剂B；
3)将羟胺类化合物至于蒸馏水中溶解，之后按比例加入上述B，制成药剂C。
6.一种根据权利要求5所述的热电厂碳酸钙污泥再生处置药剂的使用方法，其特征在于：步骤如下：
1)将所述药剂A用水稀释至0.2wt％～1wt％；
2)将所述药剂B用水稀释至0.05wt％～0.1wt％；
3)将脱水后污泥中与所稀释的药剂A和所述药剂B按照1：1：0.5：0.1～1：1：0.8的质量比混合并于室温下充分搅拌30分钟。
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