專利名稱：一種將剩余活性污泥制備成吸附劑的化學改性方法
技術領域：
本發明屬于固體廢物資源化技術領域，尤其涉及剩余活性污泥改性制 備吸附劑的方法。
背景技術：
活性污泥法處理污水的過程中，會產生剩余活性污泥。隨著活性污泥 法越來越廣泛的應用，剩余活性污泥的產生量也越來越大。剩余活性污泥 含水率高，有惡臭，含有毒化學物質和病原微生物，若不妥善處理和處置， 將造成二次污染。人們將剩余活性污泥看作固體廢物的同時，更傾向于將 它視為一種離位的資源。目前，剩余活性污泥的主要處置方式有農用、填 埋、焚燒、水體消納等，其中農用處置必須相當謹慎，填埋、焚燒和水體 消納是拋棄處置，從資源利用角度而言是無奈之舉。因此，人們一直在探 索剩余活性污泥資源化利用的技術，以剩余活性污泥為基料制備吸附劑就 屬于資源化利用的 一個方向。
剩余活性污泥制備吸附劑主要有兩種方式(1 )高溫熱解制備活性炭； (2)化學改性制備吸附劑。
剩余活性污泥中有機物含量高，60%-70%為粗蛋白，25%為碳水化合 物，灰分占5%。因此經過一定形式的活化(如ZnCl2活化)，然后高溫無氧 熱解，可以制備活性炭。這種方法制備的活性炭的質量普遍低于傳統商業 活性炭，但在處理有機廢水時，卻又優于商業活性炭的COD吸附量和吸附 平衡。由于剩余活性污泥有時含有較高濃度的重金屬，導致其應用場合受 到限制，但在一些場合(如氣體凈化工程)，其應用比傳統活性炭更經濟。 但是，顯然，熱解法耗能大，并且破壞了污泥中的生物質。另一方面，研 究表明常溫化學改性活性污泥具有吸附功能，對廢(污)水中的重金屬、 卣代物、酚類等具有較好的吸附去除效果，其機理是物理吸附和化學吸附 綜合作用。化學改性剩余污泥制備的吸附劑還可應用于溢油的吸附。常溫而言，耗能極低、工藝筒單，而且對于特定物質的吸附效果好。文獻Effect of conditioning for Pb(II) and Hg(II) biosorption on waste activated sludge (M. Kilis， M.E. Keskin， S. Mazluma, N. Mazluma， Chemical Engineering and Processing, 47 (1), 3l-40)中公開了很多方法將污泥制備成吸附劑，比如用 NaOH、 Na2C03以及酸去改性，或者直接將污泥干燥作為吸附劑，制得對 金屬有吸附能力的吸附劑。
發明內容
本發明提供一種在常溫、常壓下，用表面活性劑改性剩余活性污泥， 將其制備為可有效去除水中水溶性差的有機污染物的吸附劑的方法。
一種將剩余活性污泥資源化制備成吸附劑的方法，包括，將污水處理 廠的剩余活性污泥清洗、55-100。C烘干、過48-150目篩；將表面活性劑溶 于水中配成表面活性劑水溶液，投入過篩后的剩余活性污泥，形成反應漿 液，室溫下攪拌反應l-5小時，然后升溫到40-85。C，在該溫度條件下進行 恒溫反應10-20小時；反應結束后，漿液固液分離，水洗，50-10(TC恒溫 干燥，過48-150目篩，即得到化學改性后的活性污泥吸附劑。
將剩余活性污泥過篩，可以增大污泥與表面活性劑的接觸面積；將改 性后的污泥過篩，便于工業實施投放。但在工業應用時，過篩目數太大會 耗費大量的財力物力，因此本發明方法選取一個較好的目數范圍(48-150 目)，在成本容許的范圍內盡可能增大吸附效果。
所述的剩余活性污泥為城市污水處理廠的固體廢物，經過脫水后呈半 流態泥狀。
用于清洗剩余活性污泥的水的溫度室溫即可，溫度過高(>80°C)， 則易破壞生物質基團，導致產品質量下降。
所述的恒溫干燥溫度為50-100。C，溫度過高有可能導致生物質表面基 團失活；溫度太低則導致千燥時間很長，工業生產效率低下。
表面活性劑水溶液中表面活性劑的質量百分含量為0.1%_10%,表面 活性劑為十六烷基三曱基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、氯化十六烷基吡啶、 十二烷基苯磺酸鈉、四曱基溴化銨、四乙基溴化銨、四丙基溴化銨、四戊 基溴化銨中的一種或多種。
所述的反應漿液中剩余活性污泥的質量百分含量為10% - 30%。
4均勻的反應漿液進行兩階段反應第一階段(室溫階段)在攪拌條件 下完成，主要目的是讓漿液充分混合均勻，讓污泥充分分散在以表面活性 劑為溶劑的溶液里面，達到污泥與表面活性劑的充分接觸；第二階段是較 高溫度下的恒溫反應階段，主要是讓已經充分混合的反應漿液充分反應 (此階段不需要攪拌)，使得污泥的表面基團與表面活性劑充分反應，并 且靜置讓反應完全的污泥沉淀下來，便于進一步泥水分離。
控制表面活性劑的濃度、活性污泥的濃度、反應時間和反應溫度等工 藝條件，能夠得到性能最優的改性剩余活性污泥吸附劑。
表面活性劑改性剩余活性污泥制備吸附劑的原理在于表面活性劑的 帶電端與剩余活性污泥的生物質表面親和吸附，而不帶電端則呈現親油 性，因此具有吸附水和廢水中水溶性差的有機物的功能。比如陽離子表面 活性劑，其帶電端首先和生物質表面的負電荷發生離子鍵吸附，然后不帶 電的疏水端與水溶性差的有機物結合，達到吸附去除有機物的目的。
本發明具有如下有益效果
(1) 以剩余活性污泥為吸附劑的原料，屬于固體廢物資源化利用。
(2) 表面活性劑化學改性，利用了活性污泥中生物質的吸附作用。
(3) 制備條件溫和，相對于熱解制備方法，能耗和二次污染大為降低。
(4 )制備的吸附劑能夠廣泛用于吸附去除水和污水中的水溶性差的 有機污染物，去除效率較高。
(5)制備方法較為簡單、成本低。
具體實施方式
實施例l
將剩余活性污泥水洗，55。C干燥，過65目篩。配制濃度為0.15%的十 六烷基三曱基溴化銨水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥， 使反應漿料中活性污泥的質量含量為11%,攪拌2小時，然后漿料升溫至 63°C，恒溫反應18小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在52。C條 件下煤干，粉碎，過65目篩，包裝。用此產品處理含55mg/L鄰苯二曱酸二 丁酯的廢水，鄰苯二曱酸二丁酯的去除率為83.9%。實施例2
將剩余活性污泥水洗，65。C干燥，過80目篩。配制濃度為1.0%十二烷 基硫酸鈉水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反應漿料 中活性污泥的質量含量為15%,攪拌l小時，然后漿料升溫至45。C,恒溫 反應15小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在90。C條件下烘干， 粉碎，過80目篩，包裝。用此產品處理含35mg/L三氯曱烷的廢水，三氯甲 烷的去除率為80.2%。
實施例3
將剩余活性污泥水洗，7(TC干燥，過115目篩。配制濃度為2.3%的氯 化十六烷基吡啶水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反 應漿料中活性污泥的質量含量為20。/。，攪拌3小時，然后漿料升溫至75。C, 恒溫反應20小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在70。C條件下烘 干，粉碎，過115目篩，包裝。用此產品處理含60mg/L對氯苯酚的廢水， 對氯苯酚的去除率為90.3%。
實施例4
將剩余活性污泥水洗，92。C干燥，過100目篩。配制濃度為4.3%的十 二烷基苯磺酸鈉水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反 應漿料中活性污泥的質量含量為30%,攪拌5小時，然后漿料升溫至52。C， 恒溫反應13小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在100。C條件下 烘干，粉碎，過100目篩，包裝。用此產品處理含39mg/L對二硝基苯的廢 水，對二硝基苯的去除率為95.7%。
實施例5
將剩余活性污泥水洗，84。C干燥，過48目篩。配制濃度為1.7°/。的四曱 基溴化銨水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反應漿料 中活性污泥的質量含量為16%,攪拌3.5小時，然后漿料升溫至73。C，恒溫 反應14小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在76'C條件下烘干， 粉碎，過150目篩，包裝。用此產品處理含100mg/L甲苯的廢水,曱苯的去
6除率為91.9%。 實施例6
將剩余活性污泥水洗，95。C干燥，過80目篩。配制濃度為2.5%的四乙 基溴化銨水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反應漿料 中活性污泥的質量含量為22%，攪拌4小時，然后漿料升溫至55。C,恒溫 反應16小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在87。C條件下烘干， 粉碎，過80目篩，包裝。用此產品處理含36mg/L， 1, 2-二氯丙烷的廢水，1, 2-二氯丙烷的去除率為87.3%。
實施例7
將剩余活性污泥水洗，95。C干燥，過60目篩。配制濃度為6.7%的四丙 基溴化銨水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反應漿料 中活性污泥的質量含量為19%,攪拌1小時，然后漿料升溫至77。C,恒溫 反應14小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在95。C條件下烘干， 粉碎，過60目篩，包裝。用此產品處理含81mg/L硝基苯的廢水，硝基苯的 去除率為89.7%。
實施例8
將剩余活性污泥水洗，60。C干燥，過65目篩。配制濃度為2.5%的十六 烷基三曱基溴化銨水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使 反應漿料中活性污泥的質量含量為13%，攪拌2小時，然后漿料升溫至 60°C，恒溫反應19小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在60'C條 件下烘干，粉碎，過65目篩，包裝。用此產品處理含90mg/L對氯曱苯的廢 水,對氯甲苯的去除率為87.6%。
實施例9
將剩余活性污泥水洗，60。C干燥，過150目篩。配制濃度為4.5%的四 戊基溴化銨水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反應漿 料中活性污泥的質量含量為28%，攪拌1.5小時，然后漿料升溫至70。C,恒 溫反應12小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在65。C條件下烘干，
7粉碎，過115目篩，包裝。用此產品處理含53mg/L,對羥基苯曱酸丙酯的 廢水，對羥基苯曱酸丙酯的去除率為88.9%。
實施例IO
將剩余活性污泥水洗，6rC干燥，過60目篩。配制濃度為0.53%的十 二烷基硫酸鈉水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反應 漿料中活性污泥的質量含量為26%,攪拌2.5小時，然后漿料升溫至55。C, 恒溫反應17小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在65。C條件下烘 干，粉碎，過60目篩，包裝。用此產品處理含50mg/L乙苯的廢水，乙苯的 去除率為90.0%。
實施例ll
將剩余活性污泥水洗，75。C干燥，過100目篩。配制濃度為8.5%的十 二烷基苯磺酸鈉水溶液，輸至常壓反應器中，投加干燥的活性污泥，使反 應漿料中活性污泥的質量含量為10%，攪拌3小時，然后漿料升溫至47。C, 恒溫反應20小時，反應漿料固液分離，水洗濾餅，然后置在75。C條件下烘 干，粉碎，過100目篩，包裝。用此產品處理含27mg/L鄰苯二曱酸二正辛 酯的廢水，鄰苯二曱酸二正辛酯的去除率為86.2%。
實施例12
將剩余活性污泥水洗，IO(TC干燥，過80目篩。配制濃度為0.1°/。的十 六烷基三曱基溴化銨和1.3%的十二烷基苯磺酸鈉混合水溶液，輸至常壓反 應器中，投加干燥的活性污泥，使反應漿料中活性污泥的質量含量為19%, 攪拌2.5小時，然后漿料升溫至81。C，恒溫反應13小時，反應漿料固液分離， 水洗濾餅，然后置在81。C條件下烘干，粉碎，過80目篩，包裝。用此產品 處理含90mg/L曱苯的廢水，曱苯的去除率為87.1°/0。
權利要求
1、一種將剩余活性污泥制備成吸附劑的化學改性方法，包括將污水處理廠的剩余活性污泥清洗，烘干，過篩；將表面活性劑溶于水中配成表面活性劑水溶液，再投入過篩后的剩余活性污泥形成反應漿液，室溫下攪拌反應，然后升溫，到一定溫度后在恒溫條件下進行反應；反應后的漿液進行固液分離，水洗，恒溫干燥，破碎，過篩，即得到改性后的活性污泥吸附劑。
2、 如權利要求l所述的化學改性方法，其特征在于剩余污泥清洗后 在55- 100。C條件下烘干，過48- 150目篩。
3、 如權利要求l所述的化學改性方法，其特征在于所述的表面活性 劑水溶液中表面活性劑的質量百分含量為0.1% - 10%。
4、 如權利要求1或3所述的化學改性方法，其特征在于所述的表面 活性劑為十六烷基三曱基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、氯化十六烷基吡啶、 十二烷基苯磺酸鈉、四曱基溴化銨、四乙基溴化銨、四丙基溴化銨、四戊 基溴化銨中的一種或多種。
5、 如權利要求l所述的化學改性方法，其特征在于所述的反應漿液 中剩余活性污泥的質量百分含量為10% - 30%。
6、 如權利要求l所述的化學改性方法，其特征在于室溫下攪伴反應 l-5小時，然后升溫至40-85°C，進行恒溫反應10-20小時。
7、 如權利要求l所述的化學改性方法，其特征在于所述的恒溫干燥 溫度為50- 100°C,破碎后過48- 150目篩。
全文摘要
本發明公開了一種將剩余活性污泥制備成吸附劑的化學改性方法，包括，將污水處理廠的剩余活性污泥清洗，烘干，過篩；將表面活性劑溶于水中，與剩余活性污泥混合，形成反應漿液，在室溫下攪拌反應一定時間，然后升溫到一定溫度后進行恒溫反應；反應后的漿液進行固液分離，水洗，恒溫干燥，破碎、過篩，即得到改性后的剩余活性污泥吸附劑。本發明能在溫和條件下有效地將剩余活性污泥制備成能夠吸附水或廢水中水溶性差的有機物的吸附劑，制備能耗低、成本低、工藝簡單，吸附效果好。
文檔編號B01J20/24GK101537342SQ20091009690
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月23日 優先權日2009年3月23日
發明者官寶紅, 潘江江, 蔣光明 申請人:浙江大學