一種利用農藥化工行業汙水處理剩餘汙泥製備活性炭的工藝的製作方法

2023-07-15 19:58:21 1

專利名稱：一種利用農藥化工行業汙水處理剩餘汙泥製備活性炭的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種工業固體廢棄物的資源化處置，一種利用農藥化工行業汙水處理 剩餘汙泥製備活性炭的工藝。
背景技術：
農藥化工行業的汙泥不僅體積龐大，且有機毒物含量高，顆粒細，呈絮狀膠體結 構，具有高親水性。我國現有大小化工園區1000餘個，擁有大小化工企業10萬餘家。這些 化工企業每天產生數萬噸的剩餘汙泥，經常規脫水處理後，汙泥的含水率一般在80%左右， 且含有各種有機毒物。按照我國最新頒布的《國家危險廢物名錄》規定，農藥化工行業廢 水處理過程中產生的剩餘汙泥為危險固體廢棄物，須送有資質的危險廢物處置中心集中處 理，其處置費用約2000元/噸。我國化工汙泥焚燒處理費用高，許多化工企業轉而採用填埋或堆肥處理剩餘汙 泥，由於汙泥中含有大量有機毒物，填埋或堆肥易產生嚴重的二次汙染，危害生態環境，且 堆肥佔用了大量的農田。研發針對毒性汙泥的經濟、高效處理技術，使之不會造成二次汙 染，成為迫切任務。剩餘活性汙泥中的主要物質仍是這些微生物及其死亡後的殘留物，即剩餘活性汙 泥中大部分物質是有機物，其含量在60% 70%。剩餘活性汙泥經高溫碳化和活化可轉化 為汙泥質的活性炭。由於活性汙泥中含有較高的碳成分，以汙泥作為原料進行炭化材料的 製備，是汙泥資源化利用的一種方法。目前常用的工藝是，先對汙泥進行幹化處理，然後再 以幹化汙泥為原料，進行活化和炭化處理。這些工藝的缺點是工藝路線較長。相對於城市汙 泥而言，農藥化工汙泥屬於危險廢物，其處置費用約2000約/噸，本工藝的處置費用在400 元/噸，且資源化後的產品可出售。汙泥本質上是含碳的有機物，可以作為製造活性炭吸附劑的原材料，將汙泥作為 活性炭的生產原料，讓汙泥由低價值廢物轉變成為高使用價值的活性炭，這不但從根本上 解決了汙泥處理難的問題，而且還更好地保護環境、節約能源。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種利用農藥化工行業汙水處理剩 餘汙泥製備活性炭的工藝，實現汙泥資源化利用。本發明的技術方案為一種利用化工行業剩餘汙泥製備活性炭的工藝，其具體步 驟如下(1)、向質量含水率為95 99. 9%的化工剩餘汙泥中，投加絮凝劑並攪拌，靜置， 過濾；(2)、取過濾後的汙泥，依次添加增碳物料、固體活化劑，攪拌均勻後，在75 90°C 的溫度下，浸漬活化5 IOh ；
(3)、乾燥、研磨；(4)、將乾燥後的汙泥以惰性氣體作為保護氣，在600 900°C熱解0. 5 池；(5)、將熱解後的汙泥最後經冷卻、洗滌、乾燥，製得汙泥活性炭。優選上述的絮凝劑為分子量在1000 1400萬道爾頓之間的陽離子型聚丙烯醯胺 (CPAM)。優選上述的絮凝劑質量濃度為1%。 3%。；每公斤汙泥中絮凝劑的投加量為1 IOmL ；加入絮凝劑後的攪拌速率為20 40r/min，攪拌時間為0. 5 lmin。優選上述的所述的增碳物料至少為褐煤、廢木屑或秸稈中的一種，其中秸稈優選 為水稻秸稈或小麥秸稈；每公斤過濾後的汙泥中，增碳物料的添加量為0. 5 15g。優選固 體活化劑至少為氯化鋅、氫氧化鉀或硫化鉀中的一種；每公斤過濾後的汙泥中，固體活化劑 的添加量為10 150g。上述步驟(3)中的乾燥溫度均為105 120°C的溫度下，乾燥時間均為4 Mh。 步驟(3)中研磨後汙泥的平均粒徑為0. 15 1mm。步驟(5)按常規方法乾燥。加入增碳物料和固體活化劑後的攪拌速率為60 lOOr/min，攪拌時間為1 5min。優選上述的惰性氣體為氮氣、氦氣或氬氣；惰性氣體的吹掃速率為100 200mL/
mirio優選上述的熱解過程的升溫速率為10 20°C /min。所述的洗滌為先用0. 8 1. 5mol/L鹽酸溶液洗滌，乾燥；再用質量分數為20 40 %氫氟酸洗滌，乾燥；再水洗，乾燥後，製得活性炭。本發明方法的流程圖如圖1所示，包括如下方法步驟①、將含水率為95 99. 9%的剩餘汙泥，加入絮凝劑，攪拌，過濾。②、依次加入增碳物料、活化劑，攪拌、浸漬活 化。③、乾燥，粉碎。④、熱解碳化，惰性氣體為保護氣，熱解碳化；⑤、冷卻、洗滌、乾燥，製得 汙泥活性炭。有益效果與傳統汙泥處置及活性炭製備方法相比，具有如下優點1、以化工脫水汙泥為原料製備活性炭，突破了傳統的以煤、木材和以生活汙水的 剩餘汙泥製備活性炭的工藝，同時也開闢了固體廢棄物處理的新途徑。2、以化工脫水汙泥為原料製備活性炭，為汙泥的處理處置找到出路，同時為活性 炭生產找到了廉價可得、來源廣泛的原料，可以緩解我國木材、能源短缺的矛盾。3、本工藝在汙泥含水率為95 99. 9%時，先採用絮凝沉澱、過濾，直接向過濾後 汙泥中加入固體活化劑，從而減少了一步乾燥。4、用汙泥製備活性炭達到了 「變廢為寶」、「以廢治廢」目的，具有良好的環境和社 會效益。汙泥中的含碳有機物在熱的作用下發生分解，非碳元素以揮發分的形式逸出，汙泥 中的有機物可得到完全礦化，活性炭的重金屬浸出濃度遠低於國標GB 5085. 3-2007(危險 廢物鑑別標準浸出毒性鑑別)中規定的浸出液最高允許濃度。


圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1 如圖1所示，取Ikg質量含水率為98. 3%的南通某農藥廠剩餘汙泥，向其中投加 質量濃度為3%。的CPAM 5mL, 20r/min攪拌60s後，靜置分層，過濾，向過濾後的汙泥中加入 17g固體氯化鋅；向其中添加2g廢木屑，120r/min攪拌Imin後，於90°C浸漬活化4h，再經 105°C乾燥24h後，將其研磨至平均粒徑0. 71mm。在600°C (升溫速率為15°C /min)，氮氣 的吹掃速率為150mL/min保護下，將研磨後的物料熱解0. 5h。冷卻，用lmol/L鹽酸洗滌，幹 燥，再用質量分數為40%氫氟酸洗滌，乾燥；再經水洗，乾燥製得活性炭。測得比表面積為 437m2/go實施例2:如圖1所示，取Ikg質量含水率為95. 7%的徐州某農藥廠剩餘汙泥，向其中投加質 量濃度為1%。的CPAM 10mL，30r/min攪拌Imin後，靜置分層，過濾，向過濾後的汙泥中加人 50g固體氫氧化鉀和50g固體氯化鋅；向其中添加2g褐煤和3g水稻秸稈，經lOOr/min攪拌 5min後，於85°C浸漬活化6h，再經110°C乾燥8h後，研磨至平均粒徑0. 50mm。於750°C (升 溫速率為10°C /min)，氦氣的吹掃速率為lOOmL/min保護下，將研磨後的物料熱解1. 5h。冷 卻，用1. 2mol/L鹽酸洗滌，乾燥，再用質量分數為36%氫氟酸洗滌，乾燥；再經水洗，乾燥制 得活性炭。測得比表面積為462m2/g。實施例3 如圖1所示，取Ikg質量含水率為97. 9%的南京某農藥廠汙水處理廠剩餘汙泥，向 其中投加質量濃度為2%。的CPAM 8mL,40r/min攪拌50s後，過濾去除水分，加人120g固體 硫化鉀；向其中添加2g廢木屑和2g小麥秸稈，經60r/min攪拌^iin後，於75°C浸漬活化 8h，再經115°C乾燥6h後，研磨至平均粒徑0. 15mm。在850°C (升溫速率為20°C /min)，氬 氣的吹掃速率為180mL/min保護下，將研磨後的物料熱解lh。冷卻，用lmol/L鹽酸洗滌，幹 燥，再用質量分數為20%氫氟酸洗滌，乾燥；再經水洗，乾燥製得活性炭。測得比表面積為 479m2/g。表1活性炭浸出毒性鑑別試驗中浸出液中重金屬含量分析[按國標GB 5085. 3-2007 (危險廢物鑑別標準浸出毒性鑑別)]
權利要求
1.一種利用農藥化工行業汙水處理剩餘汙泥製備活性炭的工藝，其具體步驟如下(1)、向質量含水率為95 99.9%的化工剩餘汙泥中，投加絮凝劑並攪拌，靜置，過濾；(2)、取過濾後的汙泥，依次添加增碳物料、固體活化劑，攪拌均勻後，在75 90°C的溫 度下，浸漬活化5 IOh;(3)、乾燥、研磨；(4)、將乾燥後的汙泥以惰性氣體作為保護氣，在600 900°C熱解0.5 池；(5)、將熱解後的汙泥經冷卻、洗滌、乾燥，製得汙泥活性炭。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的絮凝劑為分子量在1000 1400萬 道爾頓之間的陽離子型聚丙烯醯胺(CPAM)。
3.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於絮凝劑的質量濃度為1%。 3%。;每公斤汙 泥中絮凝劑的投加量為1 IOmL ；加入絮凝劑後的攪拌速率為20 40r/min，攪拌時間為 0. 5 lmin。
4.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的增碳物料至少為褐煤、廢木屑或秸 稈(水稻秸稈、小麥秸稈)中的一種；每公斤過濾後的汙泥中，增碳物料添加量為0.5 15g ；所述的固體活化劑至少為氯化鋅、氫氧化鉀或硫化鉀中的一種；以每公斤過濾後的汙 泥計，活化劑的添加量為10 150g。
5.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於加入活化劑後的攪拌速率為60 120r/ min ；攪拌時間為1 5min。
6.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於步驟(3)中的乾燥溫度均為105 120°C， 乾燥時間均為4 Mh ；研磨後汙泥的平均粒徑為0. 15 1mm。
7.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的惰性氣體為氮氣、氦氣或氬氣；惰性 氣體的吹掃速率為100 200mL/min。
8.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的熱解過程的升溫速率為10 20°C/min。
9.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的洗滌為先用0.8 1. 5mol/L鹽酸溶 液洗滌，乾燥；再用質量分數為20 40%氫氟酸洗滌，乾燥；再水洗，乾燥後，製得活性炭。
全文摘要
本發明涉及一種利用農藥化工行業汙水處理剩餘汙泥製備活性炭的工藝；以化工行業汙水處理產生的有毒剩餘汙泥為原料，投加絮凝劑並攪拌，靜置，過濾；依次加入增碳物料與活化劑，經活化、乾燥處理後，在惰性氣體保護下熱解。最後經冷卻、洗滌、乾燥，製得汙泥活性炭。本發明以農藥化工汙水處理產生的大量剩餘汙泥為原料製備活性炭，達到了「變廢為寶」、「以廢治廢」目的，所製備的活性炭其重金屬的濃度低於國標GB5085.3-2007(危險廢物鑑別標準浸出毒性鑑別)中規定的浸出液最高允許濃度；同時，在高溫熱解條件下，汙泥中的有機物可得到完全礦化。本發明具有顯著的環境效益和社會效益。
文檔編號C02F11/00GK102134072SQ20111005202
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者徐炎華, 胡俊, 趙賢廣 申請人:南京工業大學