一种污泥干化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开一种污泥干化剂的制备方法，先取疏浚淤泥除杂、静置沉淀后取下层沉降淤泥挤压脱水，干燥制成淤泥干粉；然后在CO2气体氛围内高温热解，最后酸洗、碱洗、烘干制成成品。该方法显著提升了淤泥干化剂的脱水效果，增大了污泥絮体体积，减小了污泥的沉降体积，强化了淤泥干化剂的脱水性能。选用容易造成环境污染的废弃污泥/疏浚淤泥为原料，采用简单的方法处理后，就能得到与现有的污泥干化剂的脱水性能相当的新型污泥干化剂，显著降低了生产成本，实现废物利用，更加节能环保。更加节能环保。

【技术实现步骤摘要】
一种污泥干化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于污泥处理
，特别是污泥干化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]我国主要城市生活产生市政污泥产量巨大，且难以处理。针对上述市政污泥，其处理方式主要有卫生填埋、焚烧处理、农业利用、堆肥等。但卫生填埋处理明确要求污泥泥饼含水率不得高于60％，焚烧处理不得高于50％。因此，降低泥饼残留水分是后续污泥处理处置中十分重要的一步。污泥干化是目前常见的污泥处理方法之一，其干化过程中除了需要采用快速搅拌等方式，还需要加入污泥干化剂进一步降低干化污泥成品中的含水率。
[0003]疏浚淤泥作为水环境修复副产物具有含水量高，结构松散，有机物含量高的特点，通过采用技术方法，将疏浚淤泥制作成为一种污泥干化剂，可有效减少淤泥数量，且达到资源化利用的目的，减少环境压力。
[0004]现有专利中，例如中国授权专利CN102964054A提供了一种脱水污泥快速干化工艺，将脱水污泥倒入搅拌机中，加入干化剂ASG
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1，在特定转速下，再加入干化剂ASG
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2，在特定转速下搅拌制成污泥干化成品。干化剂ASG
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1是将铝土选矿尾矿干化助剂与氧化钙、硫酸钙和硫酸亚铁按照特定比例混合、煅烧、磨碎而成的粉末。干化剂ASG
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2是将钙化红粘土干化助剂与氧化镁和硫酸钙按照特定比例混合、烘干、磨碎而成的粉末。然而采用这种干化剂的污泥干化虽然能将含水率从80％降低至40％，但是处理时间较长，所需要的设备复杂，成本较高。
[0005]例如中国专利申请CN109455900A提供了一种污泥干化剂，其原料包括白灰干粉、石膏干粉、粉煤灰、益生菌，然而这种干化剂主要应用在制备改良土上，虽然将污泥含水率由83％
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87％降低到45％
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62％，但是需要制备改良土时间长达6天，严重影响了后续处理工期。
[0006]例如CN110818212A提供的污泥干化剂，原料包括生石灰、废活性炭、铝盐、二甲基二烯丙基氯化铵，其制备方法是先将二甲基二烯丙基氯化铵加热后加入引发剂，保温搅拌形成聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液；然后常温状态下加入废活性炭搅拌成半固体状混料，再加入铝盐搅拌反应，最后加入生石灰混合形成粉末状/颗粒状的高效污泥干化剂。这种干化剂的原理是将待处理的污泥脱水处理后加入高效污泥干化剂，混合均匀后，经过多次放热反应得到干化污泥，将污泥的含水率从65～85％降低至15～45％。这种方法能达到良好干化效果的前提是满足对设备有特殊要求，且所需要的时间也相对较长。

技术实现思路

[0007]针对以上现有技术的不足，本专利技术提供了一种污泥干化剂的制备方法，具体通过以下技术实现。
[0008]一种污泥干化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、取疏浚淤泥除杂、静置沉淀后去除上清液，取下层沉降淤泥挤压脱水，制成含
水率75％
‑
85％的脱水泥饼；90
‑
110℃干燥至恒重后冷却至室温，研磨过200目筛，得到淤泥干粉；此时淤泥干粉的粒径一般不超过150μm；
[0010]S2、取步骤S1所得淤泥干粉在CO2气体氛围和室温环境下，调节CO2气体流速为100
‑
350mL/min，反应5
‑
60min；
[0011]S3、调节CO2气体流速为50
‑
100mL/min，按照10
‑
30℃/min的升温速率升温至400
‑
600℃后恒温保持0.5
‑
3h，在CO2气体氛围下冷却至室温后取出，得到物质A；
[0012]S4、取步骤S3所得物质A研磨过200目筛，用弱酸溶液酸洗，得到物质B；弱酸溶液中的弱酸分子与物质A的摩尔比为2
‑
4:1：
[0013]S5、取步骤S4所得物质B先用NaOH溶液淋洗至pH值为弱碱性，再用去离子水洗涤至冲洗水的pH值为7，烘干得到污泥干化剂。
[0014]上述污泥干化剂的制备方法，是对疏浚污泥(淤泥)的废物利用，先初步脱水、除杂、烘干、研磨制成淤泥干粉，然后在纯净CO2气体氛围下高温热解，冷却后进行研磨、酸碱洗、水洗后烘干制成。
[0015]由于热解温度由室温升到至200℃过程中，该温度段污泥中的水分、吸附的易挥发有机物、碳氧小分子气体以及氮和硫元素的氢化物气化被脱除。继续上升至500℃时，污泥中大分子有机物中的烷基侧链发生断裂分解反应，析出烃类小分子量气相产物。此时污泥中的有机物接近全部分解。封闭条件下CO2与生物炭矩阵中的碳原子发生二次反应，从而打开封闭的孔隙，导致更多微孔的形成，增加了孔隙率。随着热解温度的显著上升，污泥中有机脂肪烃被分解为CO2、CH4和其他的生物质气体，逐渐转为芳香化结构，形成多孔支架结构。淤泥中金属元素会与材料中的碳层结合，形成配位键，可以提高生物炭材料的芳香性能，以及石墨化程度，进而提高其在环境中的稳定性。当淤泥受外力挤压脱水时，多孔支架结构提供渗流通道，防止淤泥被压缩变形而导致堵塞孔隙，进而影响淤泥的脱水效果。
[0016]由于热解过程中淤泥中有机物不断分解，而灰分中含有的无机成分并不随热解温度的提高而分解释放，而是留存在淤泥中，因此灰分含量提高。高温热解后的产物经酸碱清洗后可以去除部分灰分，提高孔隙通透性。采用磷酸等弱酸清洗时，弱酸盐通过静电吸引吸附在干化剂表面，能与污泥中的金属阳离子结合，通过络合作用形成不溶性的化合物，与羧基、羟基等官能团发生表面络合作用，提高污泥的沉降性能。采用碱洗可以有更多的钠盐去刻蚀碳骨架，从而有更多的微孔生成，进而使得比表面积、微孔体积增加，增加反应接触面积，提升吸附及沉降效率。
[0017]只有将CO2气体氛围预处理——高温热解——酸洗——碱洗，尤其是将特定的CO2气体氛围、酸洗、氢氧化钠淋洗三者进行联用，才能使污泥干化剂吸附比表面积孔径最大，沉降性能更好，毛细吸水时间更短，脱水效果最好。优选地，步骤S1中干燥温度为105℃。
[0018]优选地，步骤S2中，CO2的气体流速250mL/min，反应时间为35min。
[0019]优选地，步骤S3中，CO2的气体流速为80mL/min，以升温速率为25℃/min的升温速率升温至500℃后恒温保持2h。
[0020]优选地，步骤S3中，所述弱酸溶液为磷酸、柠檬酸中的至少一种溶液。
[0021]更优选地，步骤S3中，所述弱酸溶液为磷酸溶液。当弱酸单独选用磷酸时，效果最好。
[0022]进一步优选地，步骤S3中，弱酸溶液中的弱酸分子与物质A的摩尔质量比为3:1。
[0023]优选地，步骤S5中，弱碱性是指pH值为7.5
‑
8。
[0024]优选地，步骤S5中，烘干的温度为40
‑
50℃。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污泥干化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取疏浚淤泥除杂、静置沉淀后去除上清液，取下层沉降淤泥挤压脱水，制成含水率75％
‑
85％的脱水泥饼；90
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110℃干燥至恒重后冷却至室温，研磨过200目筛，得到淤泥干粉；S2、取步骤S1所得淤泥干粉在CO2气体氛围和室温环境下，调节CO2气体流速为100
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350mL/min，反应5
‑
60min；S3、调节CO2气体流速为50
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100mL/min，按照10
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30℃/min的升温速率升温至400
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600℃后恒温保持0.5
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3h，在CO2气体氛围下冷却至室温后取出，得到物质A；S4、取步骤S3所得物质A研磨过200目筛，用弱酸溶液酸洗，得到物质B；弱酸溶液中的弱酸分子与物质A的摩尔比为2
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4:1；S5、取步骤S4所得物质B先用NaOH溶液淋洗至pH值为弱碱性，再用去离子水洗涤至冲洗水的pH值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玺，吴磊，郭沨，胡宝伽，谢雄，张宗仰，蔡维国，吴超，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团生态环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：