一种淤泥改性生态化填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种淤泥改性生态化填料的制备方法，将淤泥脱水后，用电解水进行清洗和杀菌，并利用无机‑有机联合改性的方法，钝化淤泥中的重金属，改变淤泥的粘性，然后添加载体造粒，制备成磁性淤泥改性生态化填料。本发明专利技术所得生态化填料中的微生物能够较快的适应外界环境，并能够对人工湿地进行微生态调控，用于待处理生活污水及水产养殖废水中的人工湿地系统单元中。

A sludge modified ecological filler and its preparation method and Application

The invention provides a preparation method of sludge modified ecological filler. After the sludge is dehydrated, it is cleaned and sterilized with electrolytic water, and inorganic \u2011 organic joint modification method is used to passivate the heavy metal in the sludge, change the viscosity of the sludge, and then the carrier is added to granulate to prepare the magnetic sludge modified ecological filler. The microorganism in the ecological filler can quickly adapt to the external environment, and can carry out micro ecological regulation on the artificial wetland, which is used in the artificial wetland system unit in the domestic sewage and aquaculture wastewater to be treated.

【技术实现步骤摘要】
一种淤泥改性生态化填料及其制备方法和应用
本专利技术涉及淤泥
，具体涉及一种淤泥改性生态化填料及其制备方法和应用。
技术介绍
由于工业、生活和畜禽养殖废水的任意排放及集约化高密度水产养殖，导致不少沿海滩涂淤泥污染严重，淤泥中主要污染物质包括氮磷营养物质、有毒有害物质，如矿物油，多环芳烃及多种重金属，以Cd、Cu、As3+、Pb、Cr6+为代表的重金属污染严重，被污染的淤泥不仅影响沿海水产动物的生长，有些含重金属高的淤泥还可能杀死有机体、藻类，造成食物链的部分缺失，使生物多样性丧失，进而破坏整个水域生态系统，故而需要对淤泥进行疏浚。近年来，用人工湿地处理废水发展迅速，生态化填料用作水处理滤料具有较强的优势和发展潜力，既可以作为滤料广泛应用于滤池中，也可以作为生物膜的载体应用于曝气生物滤池中，具有较好的处理效果。水处理系统中填料作为微生物的载体，直接影响着微生物的生长、繁殖及脱落的整个过程，从而影响水处理的效果。但目前的许多填料普遍存在着比表面积不大、机械强度不高等问题。从淤泥资源化的方法来看，由于疏浚淤泥中重金属的存在，所以不能直接应用于土壤改良等。而利用沿海滩涂淤泥进行改性制造生态化填料，将淤泥中的重金属进行固化和固结，既实现了疏浚淤泥的安全处理处置，又为生态化填料制作提供了原料，实现了污染治理与资源化利用的有机结合。
技术实现思路
本专利技术提供一种淤泥改性生态化填料及其制备方法，其目的在于，提供一种淤泥改性生态化填料，经过淤泥脱水后，无机-有机联合改性后添加载体造粒，制成生态化填料，该产品环保，可快速净化水质并去除废水中的各种污染物，具有巨大的比表面和良好的机械强度，蜂窝状的孔性还能更好的吸附固定微生物，吸附后化学需氧量COD含量低于12mg/L，生物需氧量BOD5含量低于7mg/L，悬浮物SS含量低于5mg/L，总氮含量低于9mg/L，总磷含量低于0.2mg/L，微生物量低于1.2×104个/mL。本专利技术提供一种淤泥改性生态化填料的制备方法，将淤泥脱水后，用电解水进行清洗和杀菌，并利用无机-有机联合改性的方法，钝化淤泥中的重金属，改变淤泥的粘性，然后添加载体造粒，制备成磁性淤泥改性生态化填料；所述无机-有机联合改性的方法为先采用双氧水钝化，然后采用高粘改性剂增加淤泥的黏性，所述改性后的淤泥黏性为50000-55000Pa·s。作为本专利技术进一步的改进，所述淤泥脱水后含水量低于5wt%。作为本专利技术进一步的改进，所述无机-有机联合改性的方法包括如下步骤：S1.重金属离子的钝化：将灭菌后的淤泥浸泡在双氧水中，浸泡10-20h后再次用去离子水将其洗净；S2.淤泥粘性的提高：将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌断式聚合物与溶胀剂在100℃下加热20-30min溶胀至流动状态，将其倒入已加热至流动状态的分散剂中，并加入交联剂，完成后倒入蒸发皿放入40℃真空干燥箱中保温1h，得到高粘改性剂，将洗净后的淤泥加热至175℃，将高粘改性剂放入热的淤泥中搅拌30min制得高粘性淤泥。作为本专利技术进一步的改进，所述溶胀剂选自羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、聚丙烯酰胺中的一种或几种混合；所述分散剂选自硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜中的一种或几种；所述交联剂为多异氰酸酯。作为本专利技术进一步的改进，经过所述无机-有机联合改性后的淤泥粘性为52500Pa·s。作为本专利技术进一步的改进，所述载体选自活性炭、硅藻土、玄武岩、粉煤灰、石灰石、秸秆、玉米棒中的一种或几种混合。作为本专利技术进一步的改进，所述载体造粒方法包括以下步骤：S1.淤泥改性载体多孔化处理：向处理后的淤泥中加入载体，搅拌均匀后在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；S2.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将六水氯化铁和四水氯化亚铁，升温到反应温度后滴加氨水，氮气保护下恒温反应2-5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤多次，磁铁分离，待用；S3.磁性淤泥改性生态化填料的制备：将磁性纳米粒子和氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加硅烷偶联剂，氮气保护恒温反应3-6h，加入经S1处理的淤泥改性载体，继续反应2-3h，降至室温，将合成的磁性淤泥改性生态化填料用去离子水洗涤多次，磁铁分离，待用。作为本专利技术进一步的改进，步骤S2中所述反应温度为50-60℃，所述六水氯化铁和四水氯化亚铁的质量比为1：（2-3）；所述氨水的质量分数为20-24%；所述六水氯化铁和氨水的质量体积比为1：（10-30）；步骤S3中所述磁性纳米粒子、硅烷偶联剂和淤泥改性载体的质量比为2:（0.01-0.03）：15；所述氨水的质量分数为20-24%；磁性纳米粒子和氨水的质量体积比为1：（10-20）。本专利技术进一步保护一种上述方法制备的淤泥改性生态化填料。本专利技术进一步保护一种上述方法制备的淤泥改性生态化填料的应用，将其直接投放于待处理生活污水及水产养殖废水中的人工湿地系统单元中，投放比例为1g/kg。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术将淤泥脱水后，用电解水进行清洗和杀菌，并利用无机-有机联合改性的方法，钝化淤泥中的重金属，改变淤泥的粘性，然后添加载体造粒，制成生态化填料，该填料能替代其它填料直接投放于待处理生活污水及水产养殖废水中的人工湿地系统单元中；产品环保，可快速净化水质并去除废水中的各种污染物；粒化的生态化填料具有巨大的比表面和良好的机械强度，蜂窝状的孔性还能更好的吸附固定微生物。电解水中含有氢氧化钠、次氯酸、氯化钠、与次氯酸钠，具有较强的氧化性能和碱性，有助于杀死细菌，净化淤泥；将磁性纳米粒子和淤泥改性载体通过硅烷偶联剂连接，制得的淤泥改性生态化填料具有磁性，便于磁性分离，避免了污水净化后对于淤泥改性生态化填料进行过滤、离心等复杂步骤，简化操作；所得生态化填料中的微生物能够较快的适应外界环境，并能够对人工湿地进行微生态调控，用于待处理生活污水及水产养殖废水中的人工湿地系统单元。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术测试例1中各组污水处理后水中COD含量对比图；图2为本专利技术测试例1中各组污水处理后水中BOD5含量对比图；图3为本专利技术测试例1中各组污水处理后水中SS含量对比图；图4为本专利技术测试例1中各组污水处理后水中总氮含量对比图；图5为本专利技术测试例1中各组污水处理后水中总磷含量对比图；图6为本专利技术测试例1中各组污水处理后水中微生物含量对比图；图7为本专利技术测试例1中各组污水处理后水中COD含量对比图；图8为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种淤泥改性生态化填料的制备方法，其特征在于，将淤泥脱水后，用电解水进行清洗和杀菌，并利用无机-有机联合改性的方法，钝化淤泥中的重金属，然后添加载体造粒，制备成磁性淤泥改性生态化填料；/n所述无机-有机联合改性的方法为先采用双氧水钝化，然后采用高粘改性剂增加淤泥的黏性，所述改性后的淤泥黏性为50000-55000Pa·s。/n

【技术特征摘要】
1.一种淤泥改性生态化填料的制备方法，其特征在于，将淤泥脱水后，用电解水进行清洗和杀菌，并利用无机-有机联合改性的方法，钝化淤泥中的重金属，然后添加载体造粒，制备成磁性淤泥改性生态化填料；
所述无机-有机联合改性的方法为先采用双氧水钝化，然后采用高粘改性剂增加淤泥的黏性，所述改性后的淤泥黏性为50000-55000Pa·s。


2.根据权利要求1所述一种淤泥改性生态化填料的制备方法，其特征在于，所述淤泥脱水后含水量低于5wt%。


3.根据权利要求1所述一种淤泥改性生态化填料的制备方法，其特征在于，所述无机-有机联合改性的方法包括如下步骤：
S1.重金属离子的钝化：将灭菌后的淤泥浸泡在双氧水中，浸泡10-20h后再次用去离子水将其洗净；
S2.淤泥粘性的提高：将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌断式聚合物与溶胀剂在100℃下加热20-30min溶胀至流动状态，将其倒入已加热至流动状态的分散剂中，并加入交联剂，完成后倒入蒸发皿放入40℃真空干燥箱中保温1h，得到高粘改性剂，将洗净后的淤泥加热至175℃，将高粘改性剂放入热的淤泥中搅拌30min制得高粘性淤泥。


4.根据权利要求3所述一种淤泥改性生态化填料的制备方法，其特征在于，所述溶胀剂选自羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、聚丙烯酰胺中的一种或几种混合；所述分散剂选自硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜中的一种或几种；所述交联剂为多异氰酸酯。


5.根据权利要求3所述一种淤泥改性生态化填料的制备方法，其特征在于，经过所述无机-有机联合改性后的淤泥粘性为52500Pa·s。


6.根据权利要求1所述一种淤泥改性生态化填料的制备方法，其特征在于，所述载体选自活性炭、硅藻土、玄武岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金生，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33