专利名称：一种将剩余活性污泥制备成吸附剂的化学改性方法
技术领域：
本发明属于固体废物资源化技术领域，尤其涉及剩余活性污泥改性制 备吸附剂的方法。
背景技术：
活性污泥法处理污水的过程中，会产生剩余活性污泥。随着活性污泥 法越来越广泛的应用，剩余活性污泥的产生量也越来越大。剩余活性污泥 含水率高，有恶臭，含有毒化学物质和病原微生物，若不妥善处理和处置， 将造成二次污染。人们将剩余活性污泥看作固体废物的同时，更倾向于将 它视为一种离位的资源。目前，剩余活性污泥的主要处置方式有农用、填 埋、焚烧、水体消纳等，其中农用处置必须相当谨慎，填埋、焚烧和水体 消纳是抛弃处置，从资源利用角度而言是无奈之举。因此，人们一直在探 索剩余活性污泥资源化利用的技术，以剩余活性污泥为基料制备吸附剂就 属于资源化利用的 一个方向。
剩余活性污泥制备吸附剂主要有两种方式(1 )高温热解制备活性炭； (2)化学改性制备吸附剂。
剩余活性污泥中有机物含量高，60%-70%为粗蛋白，25%为碳水化合 物，灰分占5%。因此经过一定形式的活化(如ZnCl2活化)，然后高温无氧 热解，可以制备活性炭。这种方法制备的活性炭的质量普遍低于传统商业 活性炭，但在处理有机废水时，却又优于商业活性炭的COD吸附量和吸附 平衡。由于剩余活性污泥有时含有较高浓度的重金属，导致其应用场合受 到限制，但在一些场合(如气体净化工程)，其应用比传统活性炭更经济。 但是，显然，热解法耗能大，并且破坏了污泥中的生物质。另一方面，研 究表明常温化学改性活性污泥具有吸附功能，对废(污)水中的重金属、 卣代物、酚类等具有较好的吸附去除效果，其机理是物理吸附和化学吸附 综合作用。化学改性剩余污泥制备的吸附剂还可应用于溢油的吸附。常温而言，耗能极低、工艺筒单，而且对于特定物质的吸附效果好。文献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)中公开了很多方法将污泥制备成吸附剂，比如用 NaOH、 Na2C03以及酸去改性，或者直接将污泥干燥作为吸附剂，制得对 金属有吸附能力的吸附剂。
发明内容
本发明提供一种在常温、常压下，用表面活性剂改性剩余活性污泥， 将其制备为可有效去除水中水溶性差的有机污染物的吸附剂的方法。
一种将剩余活性污泥资源化制备成吸附剂的方法，包括，将污水处理 厂的剩余活性污泥清洗、55-100。C烘干、过48-150目筛；将表面活性剂溶 于水中配成表面活性剂水溶液，投入过筛后的剩余活性污泥，形成反应浆 液，室温下搅拌反应l-5小时，然后升温到40-85。C，在该温度条件下进行 恒温反应10-20小时；反应结束后，浆液固液分离，水洗，50-10(TC恒温 干燥，过48-150目筛，即得到化学改性后的活性污泥吸附剂。
将剩余活性污泥过筛，可以增大污泥与表面活性剂的接触面积；将改 性后的污泥过筛，便于工业实施投放。但在工业应用时，过筛目数太大会 耗费大量的财力物力，因此本发明方法选取一个较好的目数范围(48-150 目)，在成本容许的范围内尽可能增大吸附效果。
所述的剩余活性污泥为城市污水处理厂的固体废物，经过脱水后呈半 流态泥状。
用于清洗剩余活性污泥的水的温度室温即可，温度过高(>80°C)， 则易破坏生物质基团，导致产品质量下降。
所述的恒温干燥温度为50-100。C，温度过高有可能导致生物质表面基 团失活；温度太低则导致千燥时间很长，工业生产效率低下。
表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量百分含量为0.1%_10%,表面 活性剂为十六烷基三曱基溴化铵、十二烷基硫酸钠、氯化十六烷基吡啶、 十二烷基苯磺酸钠、四曱基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四戊 基溴化铵中的一种或多种。
所述的反应浆液中剩余活性污泥的质量百分含量为10% - 30%。
4均匀的反应浆液进行两阶段反应第一阶段(室温阶段)在搅拌条件 下完成，主要目的是让浆液充分混合均匀，让污泥充分分散在以表面活性 剂为溶剂的溶液里面，达到污泥与表面活性剂的充分接触；第二阶段是较 高温度下的恒温反应阶段，主要是让已经充分混合的反应浆液充分反应 (此阶段不需要搅拌)，使得污泥的表面基团与表面活性剂充分反应，并 且静置让反应完全的污泥沉淀下来，便于进一步泥水分离。
控制表面活性剂的浓度、活性污泥的浓度、反应时间和反应温度等工 艺条件，能够得到性能最优的改性剩余活性污泥吸附剂。
表面活性剂改性剩余活性污泥制备吸附剂的原理在于表面活性剂的 带电端与剩余活性污泥的生物质表面亲和吸附，而不带电端则呈现亲油 性，因此具有吸附水和废水中水溶性差的有机物的功能。比如阳离子表面 活性剂，其带电端首先和生物质表面的负电荷发生离子键吸附，然后不带 电的疏水端与水溶性差的有机物结合，达到吸附去除有机物的目的。
本发明具有如下有益效果
(1) 以剩余活性污泥为吸附剂的原料，属于固体废物资源化利用。
(2) 表面活性剂化学改性，利用了活性污泥中生物质的吸附作用。
(3) 制备条件温和，相对于热解制备方法，能耗和二次污染大为降低。
(4 )制备的吸附剂能够广泛用于吸附去除水和污水中的水溶性差的 有机污染物，去除效率较高。
(5)制备方法较为简单、成本低。
具体实施方式
实施例l
将剩余活性污泥水洗，55。C干燥，过65目筛。配制浓度为0.15%的十 六烷基三曱基溴化铵水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥， 使反应浆料中活性污泥的质量含量为11%,搅拌2小时，然后浆料升温至 63°C，恒温反应18小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在52。C条 件下煤干，粉碎，过65目筛，包装。用此产品处理含55mg/L邻苯二曱酸二 丁酯的废水，邻苯二曱酸二丁酯的去除率为83.9%。实施例2
将剩余活性污泥水洗，65。C干燥，过80目筛。配制浓度为1.0%十二烷 基硫酸钠水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反应浆料 中活性污泥的质量含量为15%,搅拌l小时，然后浆料升温至45。C,恒温 反应15小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在90。C条件下烘干， 粉碎，过80目筛，包装。用此产品处理含35mg/L三氯曱烷的废水，三氯甲 烷的去除率为80.2%。
实施例3
将剩余活性污泥水洗，7(TC干燥，过115目筛。配制浓度为2.3%的氯 化十六烷基吡啶水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反 应浆料中活性污泥的质量含量为20。/。，搅拌3小时，然后浆料升温至75。C, 恒温反应20小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在70。C条件下烘 干，粉碎，过115目筛，包装。用此产品处理含60mg/L对氯苯酚的废水， 对氯苯酚的去除率为90.3%。
实施例4
将剩余活性污泥水洗，92。C干燥，过100目筛。配制浓度为4.3%的十 二烷基苯磺酸钠水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反 应浆料中活性污泥的质量含量为30%,搅拌5小时，然后浆料升温至52。C， 恒温反应13小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在100。C条件下 烘干，粉碎，过100目筛，包装。用此产品处理含39mg/L对二硝基苯的废 水，对二硝基苯的去除率为95.7%。
实施例5
将剩余活性污泥水洗，84。C干燥，过48目筛。配制浓度为1.7°/。的四曱 基溴化铵水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反应浆料 中活性污泥的质量含量为16%,搅拌3.5小时，然后浆料升温至73。C，恒温 反应14小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在76'C条件下烘干， 粉碎，过150目筛，包装。用此产品处理含100mg/L甲苯的废水,曱苯的去
6除率为91.9%。 实施例6
将剩余活性污泥水洗，95。C干燥，过80目筛。配制浓度为2.5%的四乙 基溴化铵水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反应浆料 中活性污泥的质量含量为22%，搅拌4小时，然后浆料升温至55。C,恒温 反应16小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在87。C条件下烘干， 粉碎，过80目筛，包装。用此产品处理含36mg/L， 1, 2-二氯丙烷的废水，1, 2-二氯丙烷的去除率为87.3%。
实施例7
将剩余活性污泥水洗，95。C干燥，过60目筛。配制浓度为6.7%的四丙 基溴化铵水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反应浆料 中活性污泥的质量含量为19%,搅拌1小时，然后浆料升温至77。C,恒温 反应14小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在95。C条件下烘干， 粉碎，过60目筛，包装。用此产品处理含81mg/L硝基苯的废水，硝基苯的 去除率为89.7%。
实施例8
将剩余活性污泥水洗，60。C干燥，过65目筛。配制浓度为2.5%的十六 烷基三曱基溴化铵水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使 反应浆料中活性污泥的质量含量为13%，搅拌2小时，然后浆料升温至 60°C，恒温反应19小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在60'C条 件下烘干，粉碎，过65目筛，包装。用此产品处理含90mg/L对氯曱苯的废 水,对氯甲苯的去除率为87.6%。
实施例9
将剩余活性污泥水洗，60。C干燥，过150目筛。配制浓度为4.5%的四 戊基溴化铵水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反应浆 料中活性污泥的质量含量为28%，搅拌1.5小时，然后浆料升温至70。C,恒 温反应12小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在65。C条件下烘干，
7粉碎，过115目筛，包装。用此产品处理含53mg/L,对羟基苯曱酸丙酯的 废水，对羟基苯曱酸丙酯的去除率为88.9%。
实施例IO
将剩余活性污泥水洗，6rC干燥，过60目筛。配制浓度为0.53%的十 二烷基硫酸钠水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反应 浆料中活性污泥的质量含量为26%,搅拌2.5小时，然后浆料升温至55。C, 恒温反应17小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在65。C条件下烘 干，粉碎，过60目篩，包装。用此产品处理含50mg/L乙苯的废水，乙苯的 去除率为90.0%。
实施例ll
将剩余活性污泥水洗，75。C干燥，过100目筛。配制浓度为8.5%的十 二烷基苯磺酸钠水溶液，输至常压反应器中，投加干燥的活性污泥，使反 应浆料中活性污泥的质量含量为10%，搅拌3小时，然后浆料升温至47。C, 恒温反应20小时，反应浆料固液分离，水洗滤饼，然后置在75。C条件下烘 干，粉碎，过100目筛，包装。用此产品处理含27mg/L邻苯二曱酸二正辛 酯的废水，邻苯二曱酸二正辛酯的去除率为86.2%。
实施例12
将剩余活性污泥水洗，IO(TC干燥，过80目筛。配制浓度为0.1°/。的十 六烷基三曱基溴化铵和1.3%的十二烷基苯磺酸钠混合水溶液，输至常压反 应器中，投加干燥的活性污泥，使反应浆料中活性污泥的质量含量为19%, 搅拌2.5小时，然后浆料升温至81。C，恒温反应13小时，反应浆料固液分离， 水洗滤饼，然后置在81。C条件下烘干，粉碎，过80目筛，包装。用此产品 处理含90mg/L曱苯的废水，曱苯的去除率为87.1°/0。
权利要求
1、一种将剩余活性污泥制备成吸附剂的化学改性方法，包括将污水处理厂的剩余活性污泥清洗，烘干，过筛；将表面活性剂溶于水中配成表面活性剂水溶液，再投入过筛后的剩余活性污泥形成反应浆液，室温下搅拌反应，然后升温，到一定温度后在恒温条件下进行反应；反应后的浆液进行固液分离，水洗，恒温干燥，破碎，过筛，即得到改性后的活性污泥吸附剂。
2、 如权利要求l所述的化学改性方法，其特征在于剩余污泥清洗后 在55- 100。C条件下烘干，过48- 150目筛。
3、 如权利要求l所述的化学改性方法，其特征在于所述的表面活性 剂水溶液中表面活性剂的质量百分含量为0.1% - 10%。
4、 如权利要求1或3所述的化学改性方法，其特征在于所述的表面 活性剂为十六烷基三曱基溴化铵、十二烷基硫酸钠、氯化十六烷基吡啶、 十二烷基苯磺酸钠、四曱基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四戊 基溴化铵中的一种或多种。
5、 如权利要求l所述的化学改性方法，其特征在于所述的反应浆液 中剩余活性污泥的质量百分含量为10% - 30%。
6、 如权利要求l所述的化学改性方法，其特征在于室温下搅伴反应 l-5小时，然后升温至40-85°C，进行恒温反应10-20小时。
7、 如权利要求l所述的化学改性方法，其特征在于所述的恒温干燥 温度为50- 100°C,破碎后过48- 150目筛。
全文摘要
本发明公开了一种将剩余活性污泥制备成吸附剂的化学改性方法，包括，将污水处理厂的剩余活性污泥清洗，烘干，过筛；将表面活性剂溶于水中，与剩余活性污泥混合，形成反应浆液，在室温下搅拌反应一定时间，然后升温到一定温度后进行恒温反应；反应后的浆液进行固液分离，水洗，恒温干燥，破碎、过筛，即得到改性后的剩余活性污泥吸附剂。本发明能在温和条件下有效地将剩余活性污泥制备成能够吸附水或废水中水溶性差的有机物的吸附剂，制备能耗低、成本低、工艺简单，吸附效果好。
文档编号B01J20/24GK101537342SQ20091009690
公开日2009年9月23日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者官宝红, 潘江江, 蒋光明 申请人:浙江大学