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类芬顿污泥脱水预处理方法
浏览: 发布日期:2019-11-13

  一种Fe3+负载复合催化剂及其制法和类芬顿污泥脱水预处理方法,属于城镇固体废弃物处置与资源化利用领域。该Fe3+负载复合催化剂的载体为污泥颗粒与粘土矿物,其中,按质量比,污泥颗粒:粘土矿物=(3~5):1;Fe3+负载复合催化剂中Fe3+的平均负载量为5~10mmol/g。其制法为:将载体混合后,加入FeCl3溶液,造粒,干燥煅烧制得。将该Fe3+负载复合催化剂中,以Fe3+替代Fe2+,与H2O2在原污泥pH条件下发生类芬顿反应,从而对污泥进行高效、经济的污泥强化脱水预处理。Fe3+负载复合催化剂可以回收利用。该方法可以使污泥达到快速且高效脱水的目的,减少污泥后续处理成本,实现了以废治废,具有经济性和实效性。

  权利要求书

  1.一种Fe3+负载复合催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

  步骤1:污泥预处理

  将污泥进行脱水、干燥、研磨、过筛,得到≥60目的污泥颗粒;

  步骤2:

  将污泥颗粒与粘土矿物混合,得到混合物;其中,按质量比,污泥颗粒:粘土矿物=(3~5):1;

  向混合物中,加入物质的量浓度为20~40mmol/L的FeCl3溶液,同时加入EDTA-2Na,搅拌均匀,造粒,得到陶粒;其中,按体积比,混合物:FeCl3溶液=1:(1~1.5);EDTA-2Na的加入量占污泥颗粒的质量百分比为0~0.5%;

  步骤3:干燥煅烧

  将陶粒,自然晾干,得到晾干的陶粒;将晾干的陶粒置于100~110℃干燥完全后,再立即置于450~600℃中,保温3~6min,继续升温至900~1100℃,保温10~20min,随炉冷却至室温,取出,得到Fe3+负载复合催化剂。

  2.根据权利要求1所述的Fe3+负载复合催化剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤1中,所述的脱水为物理脱水或化学脱水,物理脱水选用压滤、抽滤、过滤、离心中的一种或几种。

  3.根据权利要求1所述的Fe3+负载复合催化剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤2中,所述的陶粒的平均直径为4~6mm。

  4.一种Fe3+负载复合催化剂,其特征在于,采用权利要求1所述的制备方法制得。

  5.一种Fe3+负载复合催化剂,其特征在于,该Fe3+负载复合催化剂的载体为污泥颗粒与粘土矿物,其中,按质量比,污泥颗粒:粘土矿物=(3~5):1;Fe3+负载复合催化剂中Fe3+的平均负载量为5~10mmol/g。

  6.一种Fe3+的类芬顿试剂,其特征在于,包括权利要求4或5项所述的Fe3+负载复合催化剂与H2O2试剂,按摩尔比,Fe3+负载复合催化剂中Fe3+:H2O2试剂中H2O2=1:(2~3)。

  7.一种基于Fe3+的类芬顿试剂的污泥脱水预处理的方法,其特征在于,采用权利要求6所述的Fe3+的类芬顿试剂,通过对污泥进行类芬顿氧化过程,实现污泥的强化脱水预处理。

  8.根据权利要求7所述的基于Fe3+的类芬顿试剂的污泥脱水预处理的方法,其特征在于,所述的基于Fe3+的类芬顿试剂的污泥脱水预处理的方法,具体包括以下步骤:

  向污泥调节池中经过污泥浓缩处理后的待处理的污泥,加入Fe3+负载复合催化剂与H2O2试剂,进行搅拌,得到脱水预处理后的污泥;其中,Fe3+负载复合催化剂占待处理的污泥的物质的量浓度为30~50mmol/L,H2O2试剂占待处理的污泥的物质的量浓度为60~150mmol/L;所述的搅拌预处理,搅拌转速为30~50r/min,预处理时间为60~90min。

  9.根据权利要求8所述的基于Fe3+的类芬顿试剂的污泥脱水预处理的方法,其特征在于,制备的脱水预处理后的污泥,用于本发明Fe3+负载复合催化剂的污泥原料。

  10.权利要求4或5所述的Fe3+负载复合催化剂的回收利用方法,其特征在于,包括以下过程:在脱水预处理后的污泥中,采用过滤方式将Fe3+负载复合催化剂和脱水预处理后的污泥分离,将分离后的Fe3+负载复合催化剂清洗、干燥后,进行重复利用。

  说明书

  Fe3+负载复合催化剂及其制法和类芬顿污泥脱水预处理方法

  技术领域

  本发明属于城镇固体废弃物处置与资源化利用的技术领域,具体地说是一种Fe3+负载复合催化剂及其制法和类芬顿污泥脱水预处理方法。

  背景技术

  我国对污水处理越来越重视,污水处理已经达到相当高的水平,而污泥处理处置水平有待提高。目前,大部分城市污水处理厂采用生化工艺处理污水,在此过程中必然会产生大量的生化污泥,污泥通常组分复杂,变异性大,水分含量高(通常≥99%以上),经浓缩处理后的污泥,含水率仍然在90%以上,体量庞大,给运输、贮存和使用带来不便,并有可能造成环境的二次污染。因此,污泥脱水已成为污泥处理处置过程中的重要环节。为提高污泥的过滤脱水性能,需要对污泥进行调理。常用的污泥调理技术主要分为物理法(冻融、机械能、加热、微波、高压处理等)、化学法(酸碱、添加絮凝剂、芬顿处理等)和生物法(污泥的好氧和厌氧消化处理)三类。以上方法在实际中都有应用,但因化学法具有操作简单、运行成本较低、调理效果稳定等优势,是目前使用最广泛的方法。化学法中,芬顿处理具有方便快捷,易于操作等优点在工业过程中得到了广泛的应用。但是传统芬顿反应中需要强酸环境,pH适用范围较窄,而且Fe2+的添加容易产生铁泥且不能回收利用,因此一定程度限制了传统芬顿反应的应用。

  发明内容

  本发明要解决的问题就是提供一种Fe3+负载复合催化剂及其制法和类芬顿污泥脱水预处理方法,该方法是基于高级氧化的方法,本方法以剩余污泥为催化剂支撑材料,配以粘土矿物,制备负载型催化剂,以Fe3+替代Fe2+,与H2O2在原污泥pH条件下发生类芬顿反应,从而对污泥进行高效、经济的污泥强化脱水预处理。采用本发明可以使污泥达到快速且高效脱水的目的,减少污泥后续处理成本,同时催化剂制备体现了以废治废的思想,本发明是一种经济、实效的污泥强化脱水预处理方法。

  为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

  本发明的一种Fe3+负载复合催化剂的制备方法,包括以下步骤:

  步骤1:污泥预处理

  将污泥进行脱水、干燥、研磨、过筛,得到≥60目的污泥颗粒;

  步骤2:

  将污泥颗粒与粘土矿物混合,得到混合物;其中,按质量比,污泥颗粒:粘土矿物=(3~5):1;

  向混合物中,加入物质的量浓度为20~40mmol/L的FeCl3溶液,同时加入EDTA-2Na,搅拌均匀,造粒,得到陶粒;其中,按体积比,混合物:FeCl3溶液=1:(1~1.5);EDTA-2Na的加入量占污泥颗粒的质量百分比为0~0.5%;

  步骤3:干燥煅烧

  将陶粒,自然晾干,得到晾干的陶粒;将晾干的陶粒置于100~110℃干燥完全后,再立即置于450~600℃中,保温3~6min,继续升温至900~1100℃,保温10~20min,随炉冷却至室温,取出,得到Fe3+负载复合催化剂。

  所述的步骤1中,所述的脱水为物理脱水或化学脱水,物理脱水选用压滤、抽滤、过滤、离心中的一种或几种。

  所述的步骤2中,所述的陶粒的平均直径为4~6mm。

  所述的步骤3中,所述的干燥完全,优选为4~6h。

  所述的Fe3+负载复合催化剂的制备方法中,所述的EDTA-2Na的加入,其目的是防止Fe3+发生沉淀。

  一种Fe3+负载复合催化剂,采用上述制备方法制得。

  一种Fe3+负载复合催化剂,其载体为污泥颗粒与粘土矿物,其中,按质量比,污泥颗粒:粘土矿物=(3~5):1;Fe3+负载复合催化剂中Fe3+的平均负载量为5~10mmol/g。

  一种Fe3+的类芬顿试剂,包括Fe3+负载复合催化剂与H2O2试剂,按摩尔比,Fe3+负载复合催化剂中Fe3+:H2O2试剂中H2O2=1:(2~3);

  所述的H2O2试剂优选为质量百分含量为30%的H2O2水溶液。

  一种基于Fe3+的类芬顿试剂的污泥脱水预处理的方法,采用上述Fe3+的类芬顿试剂,通过对污泥进行类芬顿氧化过程,实现污泥的强化脱水预处理。

  所述的基于Fe3+的类芬顿试剂的污泥脱水预处理的方法,具体包括以下步骤:

  向污泥调节池中经过污泥浓缩处理后的待处理的污泥,加入Fe3+负载复合催化剂与H2O2试剂,进行搅拌,得到脱水预处理后的污泥;其中,Fe3+负载复合催化剂占待处理的污泥的物质的量浓度为30~50mmol/L,H2O2试剂占待处理的污泥的物质的量浓度为60~150mmol/L;所述的搅拌预处理,搅拌转速为30~50r/min,预处理时间为60~90min;

  所述的待处理的污泥来自污泥浓缩池的剩余污泥,含水率≥90%。

  采用本发明的方法,制备的脱水预处理后的污泥,可以用于本发明Fe3+负载复合催化剂的污泥原料。

  本发明的一种Fe3+负载复合催化剂,为能够回收利用的Fe3+负载复合催化剂。

  一种Fe3+负载复合催化剂的回收利用方法为:在脱水预处理后的污泥中,采用过滤方式将Fe3+负载复合催化剂和脱水预处理后的污泥分离,将分离后的Fe3+负载复合催化剂清洗、干燥后,进行重复利用。

  本发明的一种Fe3+负载复合催化剂及其制法和污泥脱水预处理的方法,其原理是:利用高级氧化的方法使污泥脱水,利用产生的强氧化剂中间产物羟基自由基(·OH)破坏污泥结构,释放更多污泥中结合水,强化污泥脱水效果。

  本发明的一种Fe3+负载复合催化剂及其制法和污泥脱水预处理的方法,其优点及有益效果是:

  1、本发明采用高级氧化的方法强化污泥脱水,并以Fe3+替代传统芬顿反应中的Fe2+,Fe3+负载复合催化剂与H2O2组成类芬顿反应,可在污水原pH条件下强化脱水,解决传统芬顿反应必须在强酸性条件下进行的弊端,实现污泥的强化脱水。

  2、本发明以污泥为Fe3+负载复合催化剂的支撑材料制备Fe3+负载复合催化剂,体现“以废治废”的理念。

  3、本发明的Fe3+负载复合催化剂可以回收重复利用,是一种经济、实效的污泥强化脱水预处理方法。

  4、本发明制备的Fe3+负载复合催化剂,是以剩余污泥为支撑材料,并配以粘土矿物制备Fe3+负载复合催化剂,制备过程中添加EDTA-2Na,防止Fe3+发生沉淀。(发明人:徐文迪;明铁山;李艳;李学田;邵鸿媚;张伟;崔勇)

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