CN113582312A - 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用 - Google Patents

剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113582312A
CN113582312A CN202110911946.3A CN202110911946A CN113582312A CN 113582312 A CN113582312 A CN 113582312A CN 202110911946 A CN202110911946 A CN 202110911946A CN 113582312 A CN113582312 A CN 113582312A
Authority
CN
China
Prior art keywords
biochar
modified
excess sludge
composite flocculant
inorganic
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.)
Granted
Application number
CN202110911946.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113582312B (zh
Inventor
李军
颜昌清
乐进
肖勇
张倩
张运杰
张文丽
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.)
CCCC Second Highway Consultants Co Ltd
Original Assignee
CCCC Second Highway Consultants Co Ltd
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 CCCC Second Highway Consultants Co Ltd filed Critical CCCC Second Highway Consultants Co Ltd
Priority to CN202110911946.3A priority Critical patent/CN113582312B/zh
Publication of CN113582312A publication Critical patent/CN113582312A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113582312B publication Critical patent/CN113582312B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56Macromolecular compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Abstract

本发明公开了一种剩余污泥改性的无机‑有机复合絮凝剂及其制备方法与应用,属于污水处理技术领域。具体是利用剩余污泥来制备污泥生物炭,然后对污泥生物炭进行接枝改性和球磨改性制得改性生物炭,将该改性生物炭与聚硅酸、聚合氯化铝铁复合形成新型絮凝剂。该新型絮凝剂兼具天然大分子有机絮凝剂与无机絮凝剂的优点,使用时不仅稳定性高,而且在污水处理领域具备非常广阔的应用前景。

Description

剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种复合絮凝剂,属于污水处理技术领域,具体地涉及一种剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用。
背景技术
目前,在水处理的领域里,混凝沉淀法是国内外常用的提高水质处理效率的一种简便的水质处理方法。在这之中,絮凝剂起着十分关键的作用。絮凝剂主要是带有正(负)电性的基团和水中带有负(正)电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近,降低其电势,使其处于不稳定状态,并利用其聚合性质使得这些颗粒集中,并通过物理或者化学方法分离出来。一般为达到这种目的而使用的药剂,称之为絮凝剂。絮凝剂主要应用于给水和污水处理领域。絮凝剂按照其化学成分总体可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。目前常见的无机高分子混凝剂可大致分为铝系、铁系和以硅聚合物为骨架的复合聚合混凝剂。铝系和铁系无机高分子混凝剂是通过改变铝、铁离子在水环境的聚合状态,使其具有更高的分子量,从而实现对废水的高效的吸附沉降处理。
生物炭是一种具有良好应用前景的吸附剂,经适当改性处理可获得优异的吸附性能。剩余污泥是水厂混凝沉淀过程中的副产物,其来源稳定、产量大,其主要成分包括腐殖质、硅酸盐、有机质以及一些金属氢氧化物等。目前,水厂常用的混凝剂是聚合氯化铝、聚合氯化铝铁,当采用聚合氯化铝铁作为混凝剂进行混凝处理时,剩余污泥中含有大量的聚合氯化铝铁。剩余污泥还是一种潜在的制备生物炭的废弃有机物,其含水率高、成分复杂、处理难度较高、产量日益增大,已成为环境污染控制一大挑战。剩余污泥高温热解炭化不仅可以杀死病原体、降解有机物、固定重金属,其产物还可应用于土壤改良、处理温室气体等方面。因此,将剩余污泥热解制备生物炭,不仅可应用于污水的处理,同时也是一种具有发展前景的剩余污泥处置途径。
在当今社会,随着城市化、工业化的逐渐推进,水环境的污染一步步加重。微污染水源、生活污水、工业废水水质愈加复杂,难以处理。在水处理的过程中对于絮凝剂的要求也逐渐提高,不同种类絮凝剂复配使用已经成为强化絮凝的有效手段之一。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明公开了一种剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用。该复合絮凝剂兼具了天然大分子有机絮凝剂与无机絮凝剂的优点,对生活污水中污染物及氮、磷实现高效吸附。
为实现上述目的,本发明公开了一种剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂,它为改性生物炭、聚硅酸和聚合氯化铝铁按质量比1:(1~2):(1~4)复合得到。
进一步地,所述改性生物炭为取来自城市污水处理厂的剩余污泥经干燥、粉碎、高温分解、接枝改性和球磨改性制得。
进一步地,所述接枝改性为采用PAM作为改性分子。
进一步地,固定投加量为10~20mg/L时,所述复合絮凝剂对污水浊度的去除率在89%以上,COD去除率在85%以上,TP去除率在91%以上。本发明设计的复合絮凝剂是在传统絮凝剂聚合氯化铝铁制备基础上进行改良,引入聚硅酸可增加絮凝剂形成的分子链大小,同时促进污水处理过程中多孔结构的形成,进一步提高了污水中污染物的聚集速率大小,大大的提高了絮凝剂的絮凝效果。同时根据絮凝机理之一的电性中和原理,絮凝剂中铁、铝离子在聚硅酸上的引入也大大加强了中和机制。故该复合絮凝剂的处理效果较好。
本发明的目的之二是公开了一种用于处理生活污水的无机-有机复合絮凝剂,它为改性生物炭、聚硅酸和聚合氯化铝铁按质量比1:2:4复合得到,且所述改性生物炭为取来自城市污水处理厂的剩余污泥经干燥、粉碎、高温分解、接枝改性和球磨改性制得;所述接枝改性为采用PAM作为改性分子。
本发明的目的之三是公开了剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂的制备方法,它包括如下步骤:
1)制备改性生物炭:取来自城市污水处理厂的剩余污泥干燥后粉碎得50~100目的污泥粉末,取所述污泥粉末高温分解制得生物炭,取所述生物炭进行PAM接枝改性和球磨改性制得改性生物炭;
2)制备聚硅酸溶液;
3)制备聚合氯化铝铁溶液;
4)制备复合絮凝剂:取步骤1)的所述改性生物炭,步骤2)的所述聚硅酸溶液,步骤3)的所述聚合氯化铝铁溶液按质量比1:(1~2):(1~4)混匀,置于20~40℃水浴条件下搅拌30~60min,然后加入碱液,直至pH值为6.0~9.0,继续搅拌0.5~1h至稳定,再冷冻干燥即制得复合絮凝剂。
其中,步骤1)中城市污水处理厂的剩余污泥置于鼓风干燥箱中,30~50℃条件下烘干至恒重,与此同时,采用粉碎机将干燥后的污泥粉碎,并筛选出50~100目的污泥粉末留存备用。本申请选择该目数的污泥粉末,其中在一定范围内,目数越大中孔越发达,吸附动力学平衡越有利,吸附效果越好。
优选的,所述鼓风干燥箱内温度为40℃。
优选的,所述污泥粉末为80~100目。
优选的,所述污泥粉末为100目。
进一步地,步骤1)中所述高温分解包括在管式炉内以5~10℃/min的速率升高至400~800℃并恒温热解2~4h。与此同时,所述管式炉内使用氮气作为保护气体,同时,待所述管式炉内降至室温后,取出高温分解后的生物炭并采用去离子水洗涤4~6次,至pH为5~7。该步的操作目的是洗去改性之后生物炭表面残留物质,保证不影响后续的复合。
优选的,所述管式炉内以5℃/min的速率升高至600℃并恒温热解4h。
优选的,取出高温分解后的生物炭并采用去离子水洗涤4~6次,至pH为5.0。
进一步地,步骤1)中所述接枝改性包括将生物炭加入超纯水中,经超声分散处理制得生物炭分散体,向所述生物炭分散体内加入PAM,搅拌、连续超声分散处理;然后转移至高压反应釜中于80~100℃下反应12~24h;
所述PAM、生物炭及超纯水的质量比为1:(4~6):(4~6)。
优选的,所述PAM、生物炭及超纯水的质量比为1:5:5。
具体的,称取相应比例的剩余污泥生物炭置于烧杯中,加入适量超纯水,置于超声波清洗仪中超声1h制备生物炭分散体;然后,在生物炭分散体中加入适量聚丙烯酰胺(PAM),连续搅拌20~30min,将上述体系继续超声2h后转移至高压反应釜中,于80~100℃下反应12~24h,完成后用超纯水反复洗涤3次。最后置于真空干燥箱内60℃下干燥24h即制得PAM接枝改性生物炭。
进一步地,步骤1)中所述干燥的温度为40~80℃,干燥处理多久4~6h;优选处理4h。
优选的,步骤1)中所述干燥的温度为60℃。
进一步地,步骤1)中所述惰性气体包括氮气、氩气等,且热解至200~600℃,然后在200~600℃下保持2~4h。
优选的,所述热解温度为600℃,且保持4h。
进一步地,步骤1)中所述水洗为采用去离子水洗涤。同时,水洗至pH值为6.0。
进一步地,步骤1)中所述球磨改性包括将接枝改性后生物炭与Fe2O3或/和Fe3O4粉末混合得到混合物,将所述混合物置于球磨机中,在大气环境下以500~600rpm的速度运行4~8h,并且旋转方向每0.5~1h更改一次。
进一步地,所述接枝改性后生物炭与Fe2O3或/和Fe3O4粉末之间质量比为2:1~4:1。
优选的,所述接枝改性后生物炭与Fe2O3或/和Fe3O4粉末之间质量比为2:1。
具体的是将接枝改性后生物炭与Fe2O3或/和Fe3O4粉末混合,然后将混合物放入到行星式球磨机的装有球的玛瑙罐中,且小球与混合物间质量比例为20:1~40:1。
优选的,所述小球与混合物间质量比例为40:1。
优选的,所述球磨机设备在空气的环境中以550rpm的速度运行4h,旋转方向每0.5h更改一次。
进一步地,步骤4)中,所述冷冻干燥为置于-20℃环境下冷冻24h,再真空冷冻干燥48h。
进一步地,步骤2)中,所述聚硅酸溶液的浓度为0.10~0.30mol/L,pH值为3.0~6.0。
优选的,所述硅酸溶液的浓度为0.25mol/L,pH值为5.0。
具体的是称取硅酸钠加入蒸馏水中搅拌溶解配制0.10~0.30mol/L硅酸钠溶液,在搅拌条件下调节体系pH至3.0~6.0,在30~50℃水浴处理下搅拌2~4h,然后静置2~6h,得聚硅酸溶液。
优选的,在40℃水浴处理下搅拌2h,然后静置4h,得聚硅酸溶液。
进一步地,步骤3)中,所述聚合氯化铝铁溶液的制备过程如下:
称取一定量的FeCl3·6H2O固体和AlCl3·6H2O固体充分溶解混合,分多次加入CaO粉末于混合溶液中,在40~70℃下搅拌均匀2~4h,定容,从而得到一定铝铁物质的量比和一定碱化度的PAFC溶液。
优选的,步骤3)中,所述反应温度为70℃,反应时间为3h。
优选的,步骤3)中,所述铝铁比,即摩尔比为7:3。
优选的,步骤3)中,碱化剂用量,以质量计,由三氯化铁的用量而定mFe:mCa=0.3。
优选的,步骤4)中,改性生物炭、聚硅酸溶液、聚合氯化铝铁溶液质量比1:2:4。水浴温度为40℃,水浴搅拌60min,pH值调至为8.0,在pH值为8.0的条件下均匀搅拌1h。
本发明还有一个技术目的是采用上述制备的剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂用于处理生活污水。具体的,是将该复合絮凝剂直接投加于生活污水中,控制投加量为10~20mg每升生活污水,处理1~2h。
有益效果:
1、本发明设计得到的复合絮凝剂兼具天然大分子与具备吸附能力的无机离子的双向作用,同时还利用改性生物炭的较大比表面积,可有效的应用于生活污水的处理,此外,该复合絮凝剂无毒环保,既可进行生物降解,也可回收利用。
2、本发明设计的上述复合絮凝剂通过对生物炭进行接枝改性和球磨改性,其中,通过接枝改性引入活性基团,借助于PAM表面丰富的酰胺基,一方面提高了复合絮凝剂的水溶性,另一方面通过接枝得到支链网状结构并协同球磨改性,极大的提高了絮凝效果。
3、本发明设计的上述复合絮凝剂通过在聚合氯化铝铁上引入聚硅酸,增加絮凝剂所形成的分子链大小,进一步提高了污水中污染物的聚集速率大小,大大的提高絮凝剂的絮凝效果。同时根据絮凝机理之一的电性中和原理,絮凝剂中铁、铝离子在聚硅酸上的引入也大大加强了絮凝剂的中和机制。
附图说明
图1为本发明实施例制备的复合絮凝剂的电镜图。
具体实施方式
为更好的解释本发明,以下结合具体实施例进行详细讨论。
实施例1
本实施例公开了一种剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂的制备方法,它包括如下步骤:
(1)生物炭的制备:
将取来自城市污水处理厂的剩余污泥置于鼓风干燥箱中,40℃条件下烘干至恒重。使用粉碎机将干燥后的污泥粉碎,并筛选出100目的污泥粉末留存备用。将污泥粉末置于管式炉中热解制备生物炭。热解过程中,设置管式炉以5℃/min的速率升高至600℃并恒温热解4小时,使用氮气作为保护气。待管式炉降至室温后,取出生物炭并用去离子水洗涤4~6次,至pH为5。
(2)生物炭的改性:
接枝改性:首先称取一定量的剩余污泥生物炭于烧杯中,加入适量超纯水,置于超声波清洗仪中超声1h制备生物炭分散体;然后,在生物炭分散体中加入适量聚丙烯酰胺(PAM),连续搅拌20~30min。将上述体系继续超声2h后转移至高压反应釜中,于100℃下反应24h,完成后用超纯水反复洗涤3次,最后置于真空干燥箱内60℃下干燥24h得到PAM接枝改性生物碳材料。
球磨改性:将接枝改性后的生物炭以2:1的质量比与Fe3O4粉末混合,然后将混合物放入到行星式球磨机的装有球的玛瑙罐中。其中小球与粉末状混合物(生物炭和Fe3O4粉末的混合物)的比例为40:1。然后将球磨机设备在空气的环境中以550rpm的速度运行4h,并且旋转方向每0.5h更改一次。
最终获得经过接枝改性的磁性生物炭。
(3)聚硅酸溶液的制备:
称取30.5g硅酸钠加入蒸馏水中搅拌溶解,定容至1L,配制成0.25mol/L硅酸钠溶液。在搅拌条件下调节硅酸钠溶液pH至5.0,在40℃水浴处理下搅拌2h,然后静置4h,得聚硅酸溶液。
(4)聚合氯化铝铁溶液的制备:
称取24.3g FeCl3·6H2O固体和50.7gAlCl3·6H2O固体充分溶解混合,分多次一共加入23.5gCaO粉末于混合溶液中,在70℃下搅拌均匀3h。定容至1L,从而得到铝铁物质的量比7:3的PAFC溶液。
(5)剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂的制备:
取一定量的制得的接枝改性的磁性生物炭、聚硅酸溶液、聚合氯化铝铁溶液,按照1:1:1配比均匀混合在一起,在40℃水浴条件下搅拌60分钟。然后向反应系统中逐滴加入氢氧化钠,直至pH值为8。在pH值为8.0的条件下均匀搅拌1小时得到混合溶液,将所述混合溶液置于-20℃环境下冷冻24h,再真空冷冻干燥48h,最终制得剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂。
实施例2
本实施例与上述实施例1不同之处在于步骤(5)中,接枝改性磁性生物炭、聚硅酸溶液、聚合氯化铝铁溶液质量比为1:2:2。
实施例3
本实施例与上述实施例1不同之处在于步骤(5)中,接枝改性磁性生物炭、聚硅酸溶液、聚合氯化铝铁溶液质量比为1:2:4。将本实施例制得的复合絮凝剂研磨成粉,采用扫描电子显微镜对其扫描,得到的电镜图如图1所示。可以观察到混凝剂表面光滑不平整,许多不规则结构堆叠在混凝剂表明,这些结构大量地、紧密地叠置在一起,大大增加了混凝剂的比表面积,从而进一步提高该复合絮凝剂的絮凝效果。以上絮凝剂微观形态的表征所得结论进一步验证了所制备的复合絮凝剂所具备的良好的脱氮除磷去除效果。
实施例4
本实施例与上述实施例1不同之处在于步骤(5)中,在20℃水浴条件下搅拌60分钟。然后向反应系统中逐滴加入氢氧化钠,直至pH值为6.0。在pH值为6.0的条件下均匀搅拌1小时。
对照例1
常规聚合氯化铝铁絮凝剂的制备,制备方法步骤如下:
称取24.3g FeCl3·6H2O固体和50.7gAlCl3·6H2O固体充分溶解混合,分多次一共加入23.5gCaO粉末于混合溶液中,在70℃下搅拌均匀3h。定容至1L,从而得到铝铁物质的量比7:3的PAFC溶液,备用。
对照例2
无聚硅酸,改性生物炭-聚合氯化铝铁复合絮凝剂的制备,制备方法步骤如下:
(1)生物炭的制备:
将取自城市污水处理厂的剩余污泥置于鼓风干燥箱中,40℃条件下烘干至恒重。使用粉碎机将干燥后的污泥粉碎,并筛选出100目的污泥粉末留存备用。将污泥粉末置于管式炉中热解制备生物炭。热解过程中,设置管式炉以5℃/min的速率升高至600℃并恒温热解4小时,使用氮气作为保护气。待管式炉降至室温后,取出生物炭并用去离子水洗涤4~6次,至pH为5。
(2)生物炭的改性:
接枝改性:首先称取一定量的剩余污泥生物炭于烧杯中,加入适量超纯水,置于超声波清洗仪中超声1h制备生物炭分散体;然后,在生物炭分散体中加入适量聚丙烯酰胺(PAM),连续搅拌20~30min。将上述体系继续超声2h后转移至高压反应釜中,于100℃下反应24h,完成后用超纯水反复洗涤3次,最后置于真空干燥箱内60℃下干燥24h得到PAM接枝改性生物碳材料。
球磨改性:将接枝改性后的生物炭以2:1的质量比与Fe3O4粉末混合,然后将混合物放入到行星式球磨机的装有球的玛瑙罐中。其中小球与粉末状混合物(生物炭和Fe3O4粉末的混合物)的比例为40:1。然后将球磨机设备在空气的环境中以550rpm的速度运行4h,并且旋转方向每0.5h更改一次。
最终获得经过接枝改性的磁性生物炭。
(3)聚合氯化铝铁溶液的制备:
称取24.3g FeCl3·6H2O固体和50.7gAlCl3·6H2O固体充分溶解混合,分多次一共加入23.5gCaO粉末于混合溶液中,在70℃下搅拌均匀3h。定容至1L,从而得到铝铁物质的量比7:3的PAFC溶液。
(4)改性生物炭-聚合氯化铝铁复合絮凝剂的制备:
取一定量的制得的改性生物炭、聚合氯化铝铁溶液,按照1:4配比均匀混合在一起,在40℃水浴条件下搅拌60分钟。然后向反应系统中逐滴加入氢氧化钠,直至pH值为8.0。在pH值为8.0的条件下均匀搅拌1小时得到混合溶液,将所述混合溶液置于-20℃环境下冷冻24h,再真空冷冻干燥48h,最终制得剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂。
对照例3
本实施例与上述实施例1不同之处在于步骤(5)中处理条件不在本申请保护范围内,只是各组分之间的简单混合,其它与本申请实施例1均保持相同。
对照例4
本实施例与上述实施例1不同之处在于步骤(1)中,所述生物炭未经过接枝改性和球磨改性处理,其它均与实施例1保持相同。
应用试验:
应用实例1
试验用水取自武汉市某一生活污水处理厂的正常进水。
上述实施例1制备的复合絮凝剂应用于试验用水中,处理效果如下表1所示。
表1试验用水污染物的去除率
Figure BDA0003204075520000111
根据上表1可以看出,改性生物炭、聚硅酸溶液、聚合氯化铝铁溶液质量比对污染物的去除有一定的影响。总体看来,在改性生物炭、聚硅酸溶液、聚合氯化铝铁溶液的质量比为1:2:4时,对污染物的去除效率较好,当质量比过高时,去除率明显降低。
应用实例2
将上述实施例3制备的复合絮凝剂应用于试验用水中,处理效果如下表2所示。
表2试验用水污染物的去除率
Figure BDA0003204075520000112
根据上表可以看出,不同混合反应时间对污染物的去除有一定的影响。总体看来当混合时间较短时,混合不完全,影响复合絮凝剂发挥混凝效果,当混合时间过长时,絮凝剂内部发生水解,从而会降低复合水处理剂的混凝效率。综上所述,选取混合时间为1h。
应用实例3
将上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对照例2、对照例3、对照例4中制备的优选后的复合絮凝剂用于试验用水中,并与常规混凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铝铁进行对比,对比在将污水处理至污水排放一级A标准时所消耗的投加量,试验结果如表3所示。
表3不同絮凝剂的投加量
Figure BDA0003204075520000121
从上表可以看出,对比PAC、PAFC两种常规混凝剂,本发明的复合絮凝剂在污水处理具有明显的优势,在满足污水处理的基本要求的基础下,本发明的复合絮凝剂的投加量最少,经济效益更好。
应用实例4
将上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对照例2、对照例3、对照例4制备的优选后的复合絮凝剂用于试验用水中,并与常规混凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铝铁进行对比,固定投加量为12mg/L,对比在污水中污染物的去除效率,试验结果如表4所示。
表4不同絮凝剂的絮凝效果
Figure BDA0003204075520000122
Figure BDA0003204075520000131
从上表可以看出,对比PAC、PAFC两种常规混凝剂,本发明的复合絮凝剂在处理污水时具有明显的优势,对浊度的去除率在94%以上,COD去除率在90%上,TP在98%以上。且相较于常规絮凝剂,本专利发明的复合絮凝剂在去除污水中TP时优势更为明显。
本发明不局限于上述可选的实施方式,任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制,本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准,并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂,其特征在于,它为改性生物炭、聚硅酸和聚合氯化铝铁按质量比1:(1~2):(1~4)复合得到。
2.根据权利要求1所述剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂,其特征在于,所述改性生物炭为取来自城市污水处理厂的剩余污泥经干燥、粉碎、高温分解、接枝改性和球磨改性制得。
3.根据权利要求2所述剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂,其特征在于,所述接枝改性为采用PAM作为改性分子。
4.一种用于处理生活污水的无机-有机复合絮凝剂,其特征在于,它为改性生物炭、聚硅酸和聚合氯化铝铁按质量比1:2:4复合得到,且所述改性生物炭为取来自城市污水处理厂的剩余污泥经干燥、粉碎、高温分解、接枝改性和球磨改性制得;所述接枝改性为采用PAM作为改性分子。
5.一种剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,它包括如下步骤:
1)制备改性生物炭:取来自城市污水处理厂的剩余污泥干燥后粉碎得50~100目的污泥粉末,取所述污泥粉末高温分解制得生物炭,取所述生物炭进行PAM接枝改性和球磨改性制得改性生物炭;
2)制备聚硅酸溶液;
3)制备聚合氯化铝铁溶液;
4)制备复合絮凝剂:取步骤1)的所述改性生物炭,步骤2)的所述聚硅酸溶液,步骤3)的所述聚合氯化铝铁溶液按质量比1:(1~2):(1~4)混匀,置于20~40℃水浴条件下搅拌30~60min,然后加入碱液,直至pH值为6.0~9.0,继续搅拌0.5~1h至稳定,再冷冻干燥即制得复合絮凝剂。
6.根据权利要求5所述剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述高温分解包括在管式炉内以5~10℃/min的速率升高至400~800℃并恒温热解2~4h。
7.根据权利要求5或6所述剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述接枝改性包括将生物炭加入超纯水中,经超声分散处理制得生物炭分散体,向所述生物炭分散体内加入PAM,搅拌、连续超声分散处理;然后转移至高压反应釜中于80~100℃下反应12~24h;
所述PAM、生物炭及超纯水的质量比为1:(4~6):(4~6)。
8.根据权利要求7所述剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述球磨改性包括将接枝改性后生物炭与Fe2O3或/和Fe3O4粉末混合得到混合物,将所述混合物置于球磨机中,在大气环境下以500~600rpm的速度运行4~8h,并且旋转方向每0.5~1h更改一次;
所述接枝改性后生物炭与Fe2O3或/和Fe3O4粉末之间质量比为2:1~4:1。
9.根据权利要求5或6或8所述剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤4)中,所述冷冻干燥为置于-20℃环境下冷冻24h,再真空冷冻干燥48h。
10.一种剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂用于处理生活污水。
CN202110911946.3A 2021-08-10 2021-08-10 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用 Active CN113582312B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110911946.3A CN113582312B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110911946.3A CN113582312B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113582312A true CN113582312A (zh) 2021-11-02
CN113582312B CN113582312B (zh) 2023-06-27

Family

ID=78256597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110911946.3A Active CN113582312B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113582312B (zh)

Citations (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0411997A (ja) * 1990-04-27 1992-01-16 Sekisui Chem Co Ltd 超純水の製造方法
JP2001129309A (ja) * 1999-11-04 2001-05-15 Kci:Kk 粉末状凝集沈降剤
CN101250011A (zh) * 2008-03-25 2008-08-27 东华大学 一种深度处理印染废水的组合式过滤系统和方法
CN101804319A (zh) * 2010-05-26 2010-08-18 哈尔滨工业大学 化学生物混合污泥吸附剂的制备方法及其回用于污水处理的方法
WO2014046644A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-27 Proton Power, Inc. C-o-h compound processing for hydrogen or liquid fuel production
CN104998620A (zh) * 2015-06-30 2015-10-28 南京工业大学 一种改性花生壳生物炭/聚合氯化铝污泥复合吸附材料
CN105688820A (zh) * 2016-01-08 2016-06-22 中国环境科学研究院 类模板法处理城市污水处理厂污泥合成介孔碳材料的方法
CN106732359A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 福建师范大学 一种掺杂塑料粉的污泥基生物炭的制备方法
CN107673488A (zh) * 2017-11-23 2018-02-09 方晓超 一种生物质含泥污水净化剂及制备方法
CN108178264A (zh) * 2018-01-11 2018-06-19 武汉理工大学 一种聚硅酸铝铁与改性膨润土复合絮凝剂
CN108889273A (zh) * 2018-06-04 2018-11-27 安徽师范大学 一种复合吸附材料的制备方法及其应用
CN108906055A (zh) * 2018-07-31 2018-11-30 哈尔滨工业大学 一种磁性污泥生物炭的制备方法、磁性污泥生物炭及其应用
CN109553171A (zh) * 2019-01-04 2019-04-02 湖南科技大学 生物炭絮凝剂及其制备方法和应用
CN109928603A (zh) * 2019-04-23 2019-06-25 同济大学 一种污泥绿色脱水药剂的制备方法及使用方法
CN110314650A (zh) * 2019-07-24 2019-10-11 浙江清风源环保科技有限公司 一种利用污泥制备磁性生物炭的方法
CN111268880A (zh) * 2020-02-26 2020-06-12 徐州工程学院 一种金属离子改性污泥基生物炭的制备方法及其应用
CN111302452A (zh) * 2020-02-26 2020-06-19 中国科学院过程工程研究所 一种含金属污泥资源化制备磁性助凝剂的方法及其在强化污染物去除的应用
CN111389368A (zh) * 2020-04-22 2020-07-10 徐州工程学院 剩余污泥生物炭的制备方法及其在去除水中四环素的应用
CN111389367A (zh) * 2020-04-22 2020-07-10 徐州工程学院 金属污泥基生物炭、制备方法及在去除水体中氮磷的应用
CN111548808A (zh) * 2019-12-17 2020-08-18 大唐环境产业集团股份有限公司 一种污泥生物质炭及其制备方法和用途
CN111807452A (zh) * 2020-07-17 2020-10-23 长沙理工大学 一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法
CN111807453A (zh) * 2020-07-17 2020-10-23 长沙理工大学 一种用于吸附水体中磷的改性生物炭及其制备方法和应用
CN111909707A (zh) * 2020-08-26 2020-11-10 河北慈心环保科技有限公司 一种用于土壤修复的重金属修复剂配方及其制备方法
CN112044450A (zh) * 2020-07-17 2020-12-08 昆明理工大学 一种酸碱双功能生物质碳基催化剂及其制备方法
CN112094390A (zh) * 2020-09-09 2020-12-18 苏州科技大学 一种用于城市污水有机物絮凝的碳转移聚集介质及其制备方法
CN112121761A (zh) * 2020-09-03 2020-12-25 北京城市排水集团有限责任公司 一种污泥炭基吸附材料及其制备方法
WO2021004116A1 (zh) * 2019-07-05 2021-01-14 中国科学院南京土壤研究所 一种磁性生物质炭-季鏻盐杀菌材料、制备及使用方法
CN112537831A (zh) * 2020-11-25 2021-03-23 山东省分析测试中心 用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂及其制备和应用
CN112811783A (zh) * 2021-01-14 2021-05-18 华中科技大学 一种污泥基富铁生物炭活化分子氧的污泥调理及脱水方法
CN113070035A (zh) * 2021-05-17 2021-07-06 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种复合改性鸡粪生物炭及其制备方法和在去除土壤残留四环素中的应用

Patent Citations (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0411997A (ja) * 1990-04-27 1992-01-16 Sekisui Chem Co Ltd 超純水の製造方法
JP2001129309A (ja) * 1999-11-04 2001-05-15 Kci:Kk 粉末状凝集沈降剤
CN101250011A (zh) * 2008-03-25 2008-08-27 东华大学 一种深度处理印染废水的组合式过滤系统和方法
CN101804319A (zh) * 2010-05-26 2010-08-18 哈尔滨工业大学 化学生物混合污泥吸附剂的制备方法及其回用于污水处理的方法
WO2014046644A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-27 Proton Power, Inc. C-o-h compound processing for hydrogen or liquid fuel production
CN104998620A (zh) * 2015-06-30 2015-10-28 南京工业大学 一种改性花生壳生物炭/聚合氯化铝污泥复合吸附材料
CN105688820A (zh) * 2016-01-08 2016-06-22 中国环境科学研究院 类模板法处理城市污水处理厂污泥合成介孔碳材料的方法
CN106732359A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 福建师范大学 一种掺杂塑料粉的污泥基生物炭的制备方法
CN107673488A (zh) * 2017-11-23 2018-02-09 方晓超 一种生物质含泥污水净化剂及制备方法
CN108178264A (zh) * 2018-01-11 2018-06-19 武汉理工大学 一种聚硅酸铝铁与改性膨润土复合絮凝剂
CN108889273A (zh) * 2018-06-04 2018-11-27 安徽师范大学 一种复合吸附材料的制备方法及其应用
CN108906055A (zh) * 2018-07-31 2018-11-30 哈尔滨工业大学 一种磁性污泥生物炭的制备方法、磁性污泥生物炭及其应用
CN109553171A (zh) * 2019-01-04 2019-04-02 湖南科技大学 生物炭絮凝剂及其制备方法和应用
CN109928603A (zh) * 2019-04-23 2019-06-25 同济大学 一种污泥绿色脱水药剂的制备方法及使用方法
WO2021004116A1 (zh) * 2019-07-05 2021-01-14 中国科学院南京土壤研究所 一种磁性生物质炭-季鏻盐杀菌材料、制备及使用方法
CN110314650A (zh) * 2019-07-24 2019-10-11 浙江清风源环保科技有限公司 一种利用污泥制备磁性生物炭的方法
CN111548808A (zh) * 2019-12-17 2020-08-18 大唐环境产业集团股份有限公司 一种污泥生物质炭及其制备方法和用途
CN111268880A (zh) * 2020-02-26 2020-06-12 徐州工程学院 一种金属离子改性污泥基生物炭的制备方法及其应用
CN111302452A (zh) * 2020-02-26 2020-06-19 中国科学院过程工程研究所 一种含金属污泥资源化制备磁性助凝剂的方法及其在强化污染物去除的应用
CN111389368A (zh) * 2020-04-22 2020-07-10 徐州工程学院 剩余污泥生物炭的制备方法及其在去除水中四环素的应用
CN111389367A (zh) * 2020-04-22 2020-07-10 徐州工程学院 金属污泥基生物炭、制备方法及在去除水体中氮磷的应用
CN111807452A (zh) * 2020-07-17 2020-10-23 长沙理工大学 一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法
CN111807453A (zh) * 2020-07-17 2020-10-23 长沙理工大学 一种用于吸附水体中磷的改性生物炭及其制备方法和应用
CN112044450A (zh) * 2020-07-17 2020-12-08 昆明理工大学 一种酸碱双功能生物质碳基催化剂及其制备方法
CN111909707A (zh) * 2020-08-26 2020-11-10 河北慈心环保科技有限公司 一种用于土壤修复的重金属修复剂配方及其制备方法
CN112121761A (zh) * 2020-09-03 2020-12-25 北京城市排水集团有限责任公司 一种污泥炭基吸附材料及其制备方法
CN112094390A (zh) * 2020-09-09 2020-12-18 苏州科技大学 一种用于城市污水有机物絮凝的碳转移聚集介质及其制备方法
CN112537831A (zh) * 2020-11-25 2021-03-23 山东省分析测试中心 用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂及其制备和应用
CN112811783A (zh) * 2021-01-14 2021-05-18 华中科技大学 一种污泥基富铁生物炭活化分子氧的污泥调理及脱水方法
CN113070035A (zh) * 2021-05-17 2021-07-06 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种复合改性鸡粪生物炭及其制备方法和在去除土壤残留四环素中的应用

Non-Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁文川等: "富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究", 《环境化学》 *
丁文川等: "富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究", 《环境化学》, no. 09, 15 September 2012 (2012-09-15) *
中国材料研究学会等: "《中国战略性新兴产业 新材料 环境工程材料》", 30 November 2018, 中国铁道出版社, pages: 143 *
任绍娟等: "炭基絮凝剂对新鲜渗沥液的预处理研究", 《环境卫生工程》 *
任绍娟等: "炭基絮凝剂对新鲜渗沥液的预处理研究", 《环境卫生工程》, no. 05, 25 October 2018 (2018-10-25) *
刘德敏等: "污水厂剩余污泥资源化技术研究现状", 《山东化工》 *
刘德敏等: "污水厂剩余污泥资源化技术研究现状", 《山东化工》, no. 01, 8 January 2016 (2016-01-08) *
孙丽丽: "《利用粉煤灰制备聚硅酸氯化铝铁》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
孙丽丽: "《利用粉煤灰制备聚硅酸氯化铝铁》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, 15 January 2012 (2012-01-15), pages 17 *
戴瑞光等: "高能球磨对Fe_2O_3粉末形貌和成分的影响", 《上海金属》 *
戴瑞光等: "高能球磨对Fe_2O_3粉末形貌和成分的影响", 《上海金属》, no. 05, 30 September 2009 (2009-09-30), pages 36 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113582312B (zh) 2023-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109231346A (zh) 一种复合型净水剂
CN109046229B (zh) 一种氢氧化镧改性羟基磷灰石材料及其制备方法与应用
CN109809519A (zh) 一种有机-无机复合污水处理剂及其制备方法
CN110316800B (zh) 一种用于焦化废水处理的絮凝剂的制备及使用方法
CN101695649A (zh) 改性粉煤灰及其制备方法和其在城市污泥调理中的应用
CN104261652A (zh) 高效污泥脱水絮凝剂
CN112390321B (zh) 一种污水处理用除磷剂及其制备方法
CN113401996A (zh) 一种水处理除氟药剂及其制备方法
CN104478056A (zh) 一种污水处理剂
CN108217893A (zh) 用于重金属废水重金属离子吸附的生物复合絮凝剂及应用
CN111547828A (zh) 一种复合絮凝剂及其制备方法和应用
CN113104900A (zh) 一种复合型聚合氯化铝铁絮凝除磷剂及其制备方法
CN113582312B (zh) 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用
CN115403229B (zh) 一种养殖废水的处理方法
CN111018310A (zh) 一种污泥调理剂的制备方法
CN113750966B (zh) 一种除氟用污泥生物吸附材料及其制备方法
CN114931935A (zh) 环保型焦化废水cod吸附剂及其制备方法
CN114751597A (zh) 一种基于复合磁性絮凝剂的水处理工艺
CN111039376A (zh) 一种应用于污水处理领域的复合高效除磷剂及其制备方法
CN110642448B (zh) 一种养殖废水再生利用的净化方法
CN113368833A (zh) 一种无机-有机絮凝剂及其制备方法
CN111925060A (zh) 一种污水处理剂及其制备方法与应用
CN109052594A (zh) 适合焦化酚氰废水的除氰降氮脱色剂及制备、使用方法
CN114853107B (zh) 一种含氟废水的深度除氟工艺及铝源除氟剂
CN115504640B (zh) 一种吸附重金属的污泥处理方法

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