【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污泥处理，具体涉及一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法。
技术介绍
1、目前，焦化废水的处理工艺主要以生化处理为主，而活性污泥工艺过程产生的剩余污泥以及深度处理产生的化学污泥一起转移至脱水机房进行机械脱水，最后得到的焦化污泥是主要的工业固体废弃物。因其较大的产量与高昂的处理成本阻碍了其处理处置。
2、焦化污泥由焦化废水经过生化处理后产生，因此与生活污水厂的市政污泥存在一定共性，例如污泥组成大致相同，主要由微生物群体、有机物以及无机物组成，有机成分主要为多糖类，蛋白质以及腐殖质等，但是有机质含量在65％及以上，远高于市政污泥，可以作为一种优质的生物质碳源。此外，在焦炭生产工艺中通过煤裂解产生的重金属，主要以fe为主，此外还含有少量的mn、ni以及cu等重金属，受热挥发转移至焦化废水中，并通过活性污泥颗粒的吸附或者其他物质的共沉淀作用进入污泥相。若不进行妥善处理，将对人体健康与生态环境造成严重危害。因此如何稳定污泥中的fe重金属，同时低碳、高效利用焦化污泥中的有机质，是实现焦化污泥“变废为宝”的关键所在。
3、目前，焦化污泥在实际生产中的主要处理方式包括配煤回炉炼焦和作为煤场覆盖剂抑制扬尘两种。配煤炼焦是将焦化污泥脱水至80％含水率，然后运至煤场后直接掺入煤料中，然后配煤生产焦炭；这种方法操作简单且处置了剩余污泥这些废弃物，没有额外产生能耗；但是也存在一些问题，例如焦化污泥和煤料混合不均匀，配合煤的含水率波动过大，从而导致制备的焦炭品质下降，另一方面，焦化污泥的掺加使得入炉煤料水分剧增
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，以实现焦化污泥的减量化处理与资源化利用。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，将焦化污泥含水率调整至75～85％后进行水热反应处理，使焦化污泥中有机物与铁的充分反应，水热反应的条件为反应温度260～280℃，反应时间60～120min，搅拌速率500～1000rpm。
3、优选的，作为一种改进，水热反应后进行固液分离处理，液相工艺水重新回流至水热反应步骤与新进的焦化污泥混合进行循环，固相产物烘干处理后即为磁性水热炭。
4、优选的，作为一种改进，固液分离处理的方式为压滤，压滤条件为滤布为200-300的土工布，压滤压力1～2mpa，压滤时间30～60min。
5、优选的，作为一种改进，固相产物的烘干处理温度为90～105℃。
6、优选的，作为一种改进，一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，包括如下步骤：
7、步骤一、物料准备：焦化污泥置于反应釜中，调整物料含水率至75～85％；
8、步骤二、水热反应：密封反应釜，设定反应温度与时间，实现焦化污泥中有机物与铁的充分反应；
9、步骤三、过滤分离：将得到的固液悬浊液通过压滤在土工布上实现快速的固液分离。
10、优选的，作为一种改进，步骤一中，焦化污泥的进料量为反应釜体积的25～35％。
11、优选的，作为一种改进，步骤一中，焦化污泥的进料量为反应釜体积的30％。
12、优选的，作为一种改进，步骤一中，调整物料含水率至80％。
13、优选的，作为一种改进，水热反应的条件为反应温度270℃，反应时间120min。
14、本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，针对现有技术中焦化污泥处理的难题，对焦化污泥进行成分分析，焦化污泥含水率高，有机质含量较高在65％以上，其主要有机组分为蛋白质，糖类以及腐殖质等，此外还含有无机重金属组分(主要以包含fe、mn、ni以及cu等)，其中fe的含量在6-8％左右，并主要以羟基氧化铁为主。
15、水热碳化是近年来新兴发展的生物质处理技术，即废弃生物质在相对较低的温度(150-280℃)下并通过依靠水热过程自发产生的压力保持反应，在0.5-16h内获得较高产率的水热炭产品。相比于传统的焚烧热解等技术，水热碳化可以直接用于湿式生物质处理，无需进行预干燥处理以节省能量损耗，且反应条件温和，对设备以及能耗的要求低。此外，有机组分通过热催化作用转化为稳定的具丰富官能团的炭质产物，可以作为土壤改良材料或者吸附材料等进行资源化利用，有效解决其的出路。然而，目前关于水热炭化技术尚未用于处理焦化污泥。
16、基于此，专利技术人创造性地将水热碳化技术用于处理焦化污泥，通过调控反应条件促进使焦化污泥中的fe与还原性有机组分在水热过程中实现原位热催化转化，将焦化污泥转化为具有磁性的四氧化三铁颗粒，并使其负载于水热炭上，从而制备出具优异吸附性能的磁性水热炭材料。此外，将分离后的液相工艺水产物重新回收与焦化污泥物料混合，作为水热炭化反应媒介进行循环利用，最终实现焦化污泥的减量化处理与资源化利用。本技术方案不仅稳定了其中的重金属fe组分，还有效的利用了污泥中的有机物，同时避免了处理过程中焦化污泥进行脱水产生的高能耗，对于扩大固体废弃物的再利用与加快构建废弃物循环利用体系具有重要意义。通过实验验证，本技术方案得到的负载fe3o4的水热炭对刚果红和四环素等有机污染物表现出优异的吸附性能，最大吸附量分别达到140.85与147.06mg/g，同时吸附完成后水热炭的回收率达到80-90％。在技术研发阶段，将焦化污泥中的铁原位转化为具有磁吸效果的fe3o4是本技术方案的研发难点之一，专利技术人尝试了不同水热条件下和进料量对制备的磁吸附剂的影响，发现水热处理温度对转化成都具有关键影响，只有在260～280℃左右时铁组分才会在有机组分的催化还原和热作用条件下转化为四氧化三铁，才能保证转化效率以及后续的磁强度与吸附性。
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1.一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：将焦化污泥含水率调整至75～85％后进行水热反应处理，使焦化污泥中有机物与铁的充分反应，水热反应的条件为反应温度260～280℃，反应时间60～120min，搅拌速率500～1000rpm。
2.根据权利要求1所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：水热反应后进行固液分离处理，液相工艺水重新回流至水热反应步骤与新进的焦化污泥混合进行循环，固相产物烘干处理后即为磁性水热炭。
3.根据权利要求2所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：固液分离处理的方式为压滤，压滤条件为滤布为200-300的土工布，压滤压力1～2MPa，压滤时间30～60min。
4.根据权利要求3所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：固相产物的烘干处理温度为90～105℃。
5.根据权利要求4所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种原位制备磁性吸
7.根据权利要求6所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：步骤一中，焦化污泥的进料量为反应釜体积的30％。
8.根据权利要求7所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：步骤一中，调整物料含水率至80％。
9.根据权利要求1所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：水热反应的条件为反应温度270℃，反应时间120min。
...【技术特征摘要】
1.一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：将焦化污泥含水率调整至75～85％后进行水热反应处理，使焦化污泥中有机物与铁的充分反应，水热反应的条件为反应温度260～280℃，反应时间60～120min，搅拌速率500～1000rpm。
2.根据权利要求1所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：水热反应后进行固液分离处理，液相工艺水重新回流至水热反应步骤与新进的焦化污泥混合进行循环，固相产物烘干处理后即为磁性水热炭。
3.根据权利要求2所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化污泥的方法，其特征在于：固液分离处理的方式为压滤，压滤条件为滤布为200-300的土工布，压滤压力1～2mpa，压滤时间30～60min。
4.根据权利要求3所述的一种原位制备磁性吸附剂资源化利用焦化...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟军，严小飞，张后虎，苏珊珊，吴颖莹，申秀芳，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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