一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法及在污泥脱水中的应用技术

本申请公开了一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法及在污泥脱水中的应用，属于污水处理领域，用于污水处理，其包括将废弃且干燥后的甘蔗渣进行粉碎，并加入一定量的氯化锌溶液活化后放入马弗炉进行热解，并得到蔗渣生物炭；将得到的甘蔗渣生物炭用氢氧化钠溶液进行浸泡，浸泡完成后采用蒸馏水将固相冲洗至中性，过滤干燥后研磨成粉末状；对获得的粉末状甘蔗渣生物炭加入十六烷基三甲基溴化铵进行醚化反应，醚化反应完成后再次进行过滤、干燥、研磨，即可得到改性蔗渣基污泥脱水剂。鉴于上述技术方案，本申请能够将制糖过程中所产生的废弃甘蔗渣制备成污泥脱水剂，提高废弃甘蔗渣利用率的同时一并保证污泥减量化的效果和质量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法及在污泥脱水中的应用


[0001]本申请属于污水处理领域，具体地说，尤其涉及一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法及在污泥脱水中的应用。

技术介绍

[0002]污泥在污水处理中所占污水处理量的0.3%~0.5%，也是污水处理的“最后一公里”。由于污泥本身结构比较复杂，其内部所含水分难以高效脱除，且由于污泥中胞外聚合物的存在，使得其中所含有的结合水杯包裹，导致整个污泥体系难以高效达到固液分离效果，影响着污泥的后续焚烧、堆肥等处理及资源化利用。所述胞外聚合物主要成分为蛋白质、多糖、腐殖酸等携带负电的有机物，这使得污泥体系呈现负电性。例如中国专利公开号为CN105498700A的专利文献就公开了一种甘蔗渣混合污泥基吸附剂的制备和改性方法，以实现城市生活污水处理厂剩余污泥和制糖工业废弃物甘蔗渣综合利用，生产吸附剂，实现了废弃物资源化利用。
[0003]但是上述专利文献中仅仅公开了通过添加甘蔗渣实现提高吸附剂中的碳含量，进而提高吸附剂的性能，并没有利用蔗渣中的纤维素、半纤维素、木质素等羟基官能团，也并未利用上述官能团的改性反应点位，使其具有高热值的同时也易于后续的降解，从而降低对环境所造成的额外负担。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法及在污泥脱水中的应用，其能够将制糖过程中所产生的废弃甘蔗渣制备成污泥脱水剂，提高废弃甘蔗渣利用率的同时一并保证污泥减量化的效果和质量。
[0005]为达到上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法，包括以下步骤，步骤1）、将废弃且干燥后的甘蔗渣进行粉碎，并加入一定量的氯化锌溶液活化后放入马弗炉进行热解，并得到蔗渣生物炭；步骤2）、将得到的甘蔗渣生物炭用氢氧化钠溶液进行浸泡，浸泡完成后采用蒸馏水将固相冲洗至中性，过滤干燥后研磨成80~100目的粉末状；步骤3）、对步骤2）获得的粉末状甘蔗渣生物炭加入十六烷基三甲基溴化铵进行醚化反应，醚化反应完成后再次进行过滤、干燥、研磨成80~100目的粉末状，即可得到改性蔗渣基污泥脱水剂。
[0006]作为本申请优选的技术方案之一，所述步骤1）中加入的氯化锌溶液的质量分数为20%~25%，并且粉碎后的甘蔗渣与氯化锌溶液搅拌均匀后放置反应1.5h~2h。
[0007]作为本申请优选的技术方案之一，所述马弗炉的热解温度为450℃~550℃，热解时间为2h~2.5h。
[0008]作为本申请优选的技术方案之一，所述步骤2）中将得到的甘蔗渣生物炭用氢氧化钠溶液进行浸泡的时间为0.5h~1h，随后用蒸馏水对所得到的甘蔗渣生物炭固相反复冲洗2~3次至中性，并将冲洗至中性的甘蔗渣生物炭固相放入105
±
3 ℃的烘箱中干燥后，研磨成粉末状。
[0009]作为本申请优选的技术方案之一，所述步骤3）中获得的粉末状甘蔗渣生物炭加入十六烷基三甲基溴化铵进行醚化反应的时间为1.5~2h，反应完成后过滤、干燥、研磨。
[0010]作为本申请优选的技术方案之一，所述氢氧化钠溶液的质量分数为3%至5%。
[0011]作为本申请优选的技术方案之一，所述甘蔗渣生物炭与氢氧化钠溶液的质量体积比为1g：5~8mL。
[0012]作为本申请优选的技术方案之一，所述十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量分数为1%至2%。
[0013]一种所述改性蔗渣基污泥脱水剂在污泥脱水中的应用。
[0014]与现有技术相比，本申请的有益效果是：1、通过本申请所记载的制备方法制备的蔗渣基污泥脱水剂能够有效提高污泥的脱水性能，而且处理后的污泥比阻降低52%左右，污泥含水量降低20%左右。而现有的污水处理厂所采用的采用添加阳离子聚丙烯酰胺的脱水方式，其污泥比阻仅降低23%左右。
[0015]2、本申请与传统污水处理厂所采用的聚丙烯酰胺、铝盐类脱水剂、铁盐类脱水剂相比，通过利用制糖副产物甘蔗渣，在成本能效降低的同时，一并避免了对环境的二次污染。
[0016]3、本申请通过对制糖副产物甘蔗渣中所含有的纤维素、半纤维素、木质素等富含反应点位的物质的有效利用，不仅具有高热值的特点，而且还能够为后续处理所得到的污泥泥饼的资源化带来一定的附加价值，也能够为制糖副产物的资源化利用提供新的路径。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本申请所述的技术方案作进一步地描述说明。
[0018]对于本领域的普通技术人员而言，可以依据具体情况结合本领域的公知常识、设计规范、标准文献等理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
实施例1
[0019]一种改性蔗渣污泥脱水剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤1）、取10g粉碎后的干燥甘蔗渣置于烧杯中，加入质量分数为20%的氯化锌溶液20mL，均匀搅拌，室温下放置1.5h使其反应，而后将样品置于马弗炉中，在450℃的条件下热解2h，2h后取出由甘蔗渣热解而成的生物炭材料，并在室温下冷却，冷却后研磨成80~100目的粉末状，即可得到蔗渣生物炭，其中氯化锌的纯度为分析纯。
[0020]步骤2）、从步骤1）中制成的蔗渣生物炭取5g，并将5g的蔗渣生物炭置于烧杯中，加入质量分数为3%的氢氧化钠溶液25mL，使得氢氧化钠溶液在烧杯中浸泡蔗渣生物炭0.5h使其碱化后，过滤并用蒸馏水对过滤所获得的固相冲洗至中性，冲洗次数为2~3次。将冲洗后所获得的固相置于恒重瓷坩埚中，并放置于105
±
3℃的烘箱中干燥至恒重，取出置于干燥器内冷却至室温，将冷却至室温的固相研磨成80~100目的粉末状备用。其中氢氧化钠溶液
的纯度为分析纯。
[0021]步骤3）、将步骤2）中研磨成粉末状的固相加入质量分数为1%的十六烷基三甲基溴化铵溶液至浸泡完全，在室温下醚化反应1.5h，经过过滤后置于恒重瓷坩埚中，并将恒重瓷坩埚放置于105
±
3℃的烘箱中干燥至恒重，取出置于干燥器内冷却至室温，将冷却至室温的醚化后的固相研磨成80~100目的粉末状，即可得到改性蔗渣基污泥脱水剂。其中所述的十六烷基三甲基溴化铵的纯度为分析纯。
[0022]一种改性蔗渣基污泥脱水剂在污泥脱水中的应用，所述改性蔗渣基污泥脱水剂投加量为污泥干重的5%~20%，并且需要投入到经过重力浓缩的污泥中，具体来讲，当取含水率为99%、干重为0.70g的100mL市政污泥，并在上述市政污泥中加入0.70g改性蔗渣基污泥脱水剂，并且充分搅拌25min，静置一定时间直至污泥体系固液分离，对固液分离后的污泥体系进行过滤，同步测定污泥比阻为7.630
×
10
12
m/kg，且根据含水率测定标准计算得出污泥泥饼含水率为69.57%左右。
实施例2
[0023]步骤1）、取20g粉碎后的干燥甘蔗渣置于烧杯中，加入质量分数为25%的氯化锌溶液40mL，均匀搅拌，室温下放置2h使其反应，而后将样品置于马弗炉中，在450℃的条件下热解2h，2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1）、将废弃且干燥后的甘蔗渣进行粉碎，并加入一定量的氯化锌溶液活化后放入马弗炉进行热解，并得到蔗渣生物炭；步骤2）、将得到的甘蔗渣生物炭用氢氧化钠溶液进行浸泡，浸泡完成后采用蒸馏水将固相冲洗至中性，过滤干燥后研磨成80~100目的粉末状；步骤3）、对步骤2）获得的粉末状甘蔗渣生物炭加入十六烷基三甲基溴化铵进行醚化反应，醚化反应完成后再次进行过滤、干燥、研磨成80~100目的粉末状，即可得到改性蔗渣基污泥脱水剂。2.根据权利要求1所述的一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中加入的氯化锌溶液的质量分数为20%~25%，并且粉碎后的甘蔗渣与氯化锌溶液搅拌均匀后放置反应1.5h~2h。3.根据权利要求2所述的一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述马弗炉的热解温度为450℃~550℃，热解时间为2h~2.5h。4.根据权利要求3所述的一种改性蔗渣基污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭致蓥，张德刚，张永欣，吉秋平，
申请(专利权)人：红河学院，
类型：发明
国别省市：