CN112371085A - 用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭，先将钢铁酸洗污泥和污泥活性炭烘干，使其含水率30～60wt％，研磨到粒径为0.1mm，再按钢铁酸洗污泥和污泥活性炭干重的质量比为1∶4～1∶8混合，再于氮气气氛600～900℃进行焙烧制得钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭。本发明首次利用钢铁酸洗污泥和污泥活性炭制备吸附材料，既解决了酸洗污泥和污水污泥资源化的问题，又提高了污泥活性炭对雨水氨氮、总磷及二甲苯的吸附去除性能。本发明较之现有污泥活性炭，氨氮去除率由45.20％提高到77.30％，总磷的去除率由56.29％提高到84.77％，二甲苯的去除率由55％提高到100％。

Description

用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭
技术领域
本发明是关于钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭的，尤其涉及以钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭以制备用于雨水处理的滤料的方法。
背景技术
在钢铁制品加工厂中酸洗工艺产生大量的酸洗废水。为了保护环境、节约及合理利用资源，国内外学者对酸洗废水处理进行了一些研究，主要是采用直接焙烧法、酸盐分离法及氧化中和法等回收酸洗废水中铁资源。目前，一些钢铁企业仍采用传统的处理方法，即一般采用石灰、电石渣或氢氧化钙对其进行中和处理，同时产生大量的污泥，而且所产生的污泥再处理困难，占用大量的土地，并造成二次污染和资源的浪费。随着我国钢铁产量和质量的提高，酸洗废水的数量迅速增加，酸洗废水污泥的出路问题已经十分突出。
国内外一些学者已致力于用污水污泥制备污泥活性炭的研究，并开展了污水污泥活性炭用于废水处理方面的研究。但是由于污水污泥的有机质含量相对较低，使得所制备的污泥活性炭吸附性能不是很理想，其吸附性能还有待提高，尤其对雨水处理的效果较差。
随着国家提出建设海绵城市的战略，对雨水的回收利用尤为重视。国内雨水净化最常用的方法有；(1)蓄水、滞留设施，主要是收集储存雨季的雨水，以供干旱缺水季节补偿市政用水。(2)渗透设施，是通过在路面上铺垫透水砖，然后利用植被的缓冲作用以及渗透沟的强化渗透效果，能够使径流雨水在较短时间内渗入到地下，这种方法既可以限制地表雨水的总径流量，还可以作为补给地下水的途径。(3)过滤设施，经常使用沙子作为过滤的介质，沙子中间的空隙可以有效的去除雨水中的氨氮和总磷、悬浮颗粒物和营养无机盐等一些污染物质。但是随着环境污染物的复杂化，有效去除雨水中的氨氮和总磷的难度增大，而且雨水中不断检测出“三致”有机物，比如二甲苯。为了雨水回用的需要，人们一直在研发新型滤料，以有效去除雨水中氨氮、总磷及“三致”有机物。
钢铁酸洗污泥含有丰富的铁元素，资源化利用的价值较高。将酸洗污泥与污泥活性炭复合协同处理过滤雨水，从酸洗污泥的利用率、建设海绵城市、环境安全性及节约天然铁矿资源方面都具有较好的应用前景，可是目前这方面的研究报道很少。
本发明提出将酸洗污泥与污泥活性炭混合、焙烧，使得污泥活性炭与酸洗污泥的铁氧化物复合。组分的特殊性，赋予其独特的化学和物理结构，制得含有丰富铁氧化物和炭元素的新型过滤材料，以提高现有污泥活性炭对雨水氨氮、总磷及二甲苯的吸附去除。
发明内容
本发明的目的，是针对酸洗污泥和雨水的处理、污泥活性炭的现状，首次将酸洗污泥掺杂到污泥活性炭中，采用焙烧法制备酸洗污泥改性污泥活性炭，以提高现有污泥活性炭对雨水中氨氮、总磷及二甲苯的吸附去除性能，实现对雨水的回用。
本发明通过下述技术方案予以实现。
一种用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭，原料组分为钢铁酸洗污泥和污泥活性炭，其干重质量比为1∶4～1∶8；
该用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭的制备方法，具有如下步骤：
①预处理
分别将钢铁酸洗污泥和污泥活性炭烘干，使其含水率低于30wt％～60wt％；研磨至粒径为0.1mm，再按照钢铁酸洗污泥干重和污泥活性炭干重的质量比为1∶4～1∶8混合；
②焙烧
将步骤①预处理的钢铁酸洗污泥和污泥活性炭的混合固体于600～900℃焙烧，采用氮气气氛，氮气流量为10～100L/h，焙烧20～60min，制得用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭。
所述步骤①的钢铁酸洗污泥和污泥活性炭的干重质量比为1∶6。
所述步骤②的焙烧温度800℃，氮气流量为40L/h，焙烧时间40min。
所述步骤②的焙烧工艺采用管式炉进行焙烧。
本发明的有益效果，是首次利用钢铁酸洗污泥和污泥活性炭制备吸附材料，既解决了钢铁酸洗污泥和污水污泥资源化的问题，又提高了污泥活性炭对雨水中污染物的吸附去除性能。本发明较之现有污泥活性炭，氨氮去除率由45.20％提高到77.30％，总磷的去除率由56.29％提高到84.77％，二甲苯的去除率由55％提高到100％，二甲苯浓度现有设备无法检出。
附图说明
图1是本发明实施例2酸洗污泥改性污泥活性炭的扫描电镜形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的原料为钢铁酸洗污泥和污泥活性炭。
实施例1
①预处理
分别将钢铁酸洗污泥和污泥活性炭烘干，使其含水率为30wt％，研磨到粒径为0.1mm，再按酸洗污泥干重和污泥活性炭干重的质量比为1∶4混合；
②焙烧
将步骤①预处理的钢铁酸洗污泥和污泥活性炭的混合固体放入管式炉中于600℃焙烧，采用氮气气氛，氮气流量为100L/h，焙烧60min，制得用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭。
对实施例1的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭用于雨水处理效果的检测步骤如下：
①对制得的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭进行预处理
将钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭经研磨后通过200目筛，放入烘箱于105℃烘干2h，冷却备用。
②收集雨水
分季节收集经屋顶、地表径流的雨水，选取污染最重的初期雨水，备用。
③雨水的处理
室温下，先对雨水加入到三角瓶中，再加入1.0g的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭，水浴恒温振荡，转速160r/min，使其充分接触吸附2h，过滤，取部分滤液用纳氏试剂光度法进行氨氮的测定，再另取部分滤液用钼锑抗分光光度法测定总磷，用气相色谱仪检测二甲苯浓度。
去除率的计算方法如下：
Figure 1
式中α0-处理前氨氮、总磷及二甲苯浓度
αi-处理后氨氮、总磷及二甲苯浓度
采用实施例1的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭对雨水中氨氮、总磷及二甲苯的去除效果详见表1。
表1
指标 初始浓度 处理后浓度 去除率(％)
氨氮 10mg/L 3.45mg/L 65.53
总磷 1.51mg/L 0.67mg/L 55.63
二甲苯 100ng/L 30ng/L 70
实施例2
①预处理
分别将钢铁酸洗污泥和污泥活性炭烘干，使其含水率为40wt％，研磨到径为0.1mm，再按酸洗污泥干重和污泥活性炭干重的质量比为1∶6混合；
②焙烧
将步骤①预处理的钢铁酸洗污泥和污泥活性炭的混合固体放入管式炉中于800℃焙烧，采用氮气气氛，氮气流量为40L/h，焙烧40min，制得用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭。
图1是实施例2钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭的扫描电镜形貌图，由图1可见，混合污泥基吸附材料表面为多孔结构，将多孔结构进行能谱分析发现，这些结构上分布来自原料的多种元素，尤其是铁、炭及氧三种元素所占比例较大，其中金属元素中铁元素所占比例较大(见表2)，这表明酸性污泥中铁氧化物被成功掺杂到污泥活性炭中，铁氧化物会在污泥活性炭的多孔结构上构建空间网络结构，可显著增大吸附材料的比表面积；另一方面，由于活性炭焙烧时会还原铁氧化物中三价铁，使得这些结构富含还原态铁，利用其还原作用选择吸附雨水中有机氮和二甲苯，或使吸附有机氮和二甲苯降解，降低氨氮和二甲苯浓度，从而增强其对雨水中氨氮和磷的吸附去除能力。
表2
Figure BSA0000223854000000041
实施例2的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭对雨水中氨氮、总磷及二甲苯的去除效果的检测步骤同于实施例1，钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭对雨水的处理效果详见表3。
表3
指标 初始浓度 处理后浓度 去除率(％)
氨氮 10mg/L 2.27mg/L 77.30
总磷 1.51mg/L 0.23mg/L 84.77
二甲苯 100ng/L 检测不出 100
将实施例2的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭对雨水中氨氮、总磷及二甲苯的去除效果与现有技术的污泥活性炭进行比较，其效果详见表4。
表4
Figure BSA0000223854000000042
由表4可知，实施例2的处理效果明显优于现有的污泥活性炭的处理效果。
设计氨氮初始浓度为30mg/L，总磷初始浓度为30mg/L，二甲苯初始浓度为100ng/L，进行等温吸附试验，吸附时间24h，得到酸洗污泥改性污泥活性炭和现有滤料对污染物的平衡吸附量。钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭与现有雨水处理滤料的性能对比见表5。
表5
Figure BSA0000223854000000051
由表5可知，钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭的平衡吸附量与生物陶粒相当，优于其他滤料，而且钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭的酸碱侵蚀率明显优于生物陶粒。
实施例3
①预处理
分别将钢铁酸洗污泥和污泥活性炭烘干，使其含水率为60wt％，研磨到粒径为0.1mm，再按酸洗污泥干重和污泥活性炭干重的质量比为1∶8混合；
②焙烧
将步骤①预处理的钢铁酸洗污泥和污泥活性炭的混合固体放入管式炉中于800℃焙烧，采用氮气气氛，氮气流量为10L/h，焙烧20min，制得雨水处理的酸洗污泥改性污泥活性炭。
实施例3的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭对雨水中氨氮、总磷及二甲苯去除效果的检测步骤同于实施例1，钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭对雨水中氨氮、总磷及二甲苯的去除效果详见表6。
表6
指标 初始浓度 处理后浓度 去除率(％)
氨氮 10mg/L 2..96mg/L 70.04
总磷 1.51mg/L 0.48mg/L 68.21
二甲苯 100ng/L 20ng/L 80

Claims (4)

1.一种用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭，原料组分为钢铁酸洗污泥和污泥活性炭，其干重质量比为1∶4～1∶8；
该用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭的制备方法，具有如下步骤：
①预处理
分别将钢铁酸洗污泥和污泥活性炭烘干，使其含水率低于30wt％～60wt％；研磨至粒径为0.1mm，再按照钢铁酸洗污泥干重和污泥活性炭干重的质量比为1∶4～1∶8混合；
②焙烧
将步骤①预处理的钢铁酸洗污泥和污泥活性炭的混合固体于600～900℃焙烧，采用氮气气氛，氮气流量为10～100L/h，焙烧20～60min，制得用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭。
2.根据权利要求1所述的用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭，其特征在于，所述步骤①的钢铁酸洗污泥和污泥活性炭的干重质量比为1∶6。
3.根据权利要求1所述的用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭，其特征在于，所述步骤②的焙烧温度800℃，氮气流量为40L/h，焙烧时间40min。
4.根据权利要求1所述的用于雨水处理的钢铁酸洗污泥改性污泥活性炭，其特征在于，所述步骤②的焙烧工艺采用管式炉进行焙烧。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113511770A (zh) * 2021-09-13 2021-10-19 江苏飞亚化学工业集团股份有限公司 一种二甲苯加工过程中的污水处理系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005270696A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Jfe Kankyo Corp 下水汚泥のリサイクル方法
CN101502789A (zh) * 2009-01-22 2009-08-12 上海交通大学 水处理用磁性活性炭复合材料的制备方法
CN104084128A (zh) * 2014-07-22 2014-10-08 天津城建大学 用于废水处理的利用餐厨垃圾废渣改性污泥活性炭
CN108188162A (zh) * 2017-12-28 2018-06-22 湖南创清环境技术有限公司 一种重度污染土地治理方法
CN108190886A (zh) * 2018-02-13 2018-06-22 张慕风 用于染料废水处理的混合污泥基吸附材料
CN109231758A (zh) * 2018-11-21 2019-01-18 山东省科学院新材料研究所 一种改性污泥活性炭重金属吸附材料
US20200109073A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-09 Anhui Normal University Apparatus and method for removing nitrogen and phosphorus from sewage by using sponge iron and activated sludge

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005270696A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Jfe Kankyo Corp 下水汚泥のリサイクル方法
CN101502789A (zh) * 2009-01-22 2009-08-12 上海交通大学 水处理用磁性活性炭复合材料的制备方法
CN104084128A (zh) * 2014-07-22 2014-10-08 天津城建大学 用于废水处理的利用餐厨垃圾废渣改性污泥活性炭
CN108188162A (zh) * 2017-12-28 2018-06-22 湖南创清环境技术有限公司 一种重度污染土地治理方法
CN108190886A (zh) * 2018-02-13 2018-06-22 张慕风 用于染料废水处理的混合污泥基吸附材料
US20200109073A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-09 Anhui Normal University Apparatus and method for removing nitrogen and phosphorus from sewage by using sponge iron and activated sludge
CN109231758A (zh) * 2018-11-21 2019-01-18 山东省科学院新材料研究所 一种改性污泥活性炭重金属吸附材料

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113511770A (zh) * 2021-09-13 2021-10-19 江苏飞亚化学工业集团股份有限公司 一种二甲苯加工过程中的污水处理系统

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