專利名稱：一種利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥資源化處理和聚合氯化鋁生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用城市污泥制備聚合氯化鋁絮凝劑的方法。
背景技術(shù)：
城市污水廠污泥是指處理污水所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的放棄物，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌體、無(wú)機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體；是污水中重金屬、有機(jī)物及營(yíng)養(yǎng)物等的濃縮。隨著我國(guó)城市化的快速發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，污水處理率和處理程度也日益得到提高和深化，污泥的產(chǎn)量也越來(lái)越多，污泥產(chǎn)生的二次污染也越來(lái)越嚴(yán)重，污泥的處理處置已成為環(huán)境綜合治理工作中的新難點(diǎn)、新挑戰(zhàn)。同時(shí)城市污水廠污泥也是一種很有利用價(jià)值的潛在資源，污泥中含有大量的絮狀體，絮狀體內(nèi)含有大量的水分、豐富的有機(jī)質(zhì)及N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素，還含有重金屬及病原菌等有害物質(zhì)。由于在污水化學(xué)混凝強(qiáng)化處理過(guò)程中，加入大量的鋁鹽或鐵鹽作為絮凝劑，使得污泥中還富含大量的鋁鐵資源。目前城市污水廠污泥處理處置方式為常規(guī)的濃縮脫水后，棄置填埋、焚燒或直接農(nóng)業(yè)利用。填埋占地面積大，處置不當(dāng)易造成二次污染；焚燒能耗大、成本高、投資大；污泥農(nóng)用雖然費(fèi)用很低，但是污泥的土地施用會(huì)造成土壤中重金屬的積累，可以引起小麥、玉米、水稻等的污染，污泥中的重金屬，病原菌和其它有機(jī)污染物，還可以通過(guò)農(nóng)作物傳播到家禽和人類。上述污泥處理處置方法，不僅造成資源和能源的浪費(fèi)，而且還造成環(huán)境污染， 危害人類健康。因此，開(kāi)發(fā)綜合考慮環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用的高效低成本的城市污水廠污泥無(wú)害化、資源化的新型處理技術(shù)迫在眉睫。聚合氯化鋁鐵(PAFC)是一種新型、高效的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子復(fù)合絮凝劑，聚合氯化鋁鐵既具有鋁鹽絮凝劑礬花大、水處理面寬、除濁效果好、對(duì)設(shè)備管路腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)；還具有鐵鹽絮凝劑絮體沉降快、易于分離、低溫處理性能好、水處理PH值范圍大等優(yōu)點(diǎn)，是一種良好的污水處理劑。因此如能將城市污水處理產(chǎn)生的污泥中鋁、鐵進(jìn)行回收，并制成可以工業(yè)使用的聚合氯化鋁鐵絮凝劑，則具有良好的工業(yè)前景和廣泛的環(huán)保效益。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種環(huán)境友好、成本低廉的利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，一方面對(duì)城市污泥(含水率96% 99%，有機(jī)物含量60% 80%)進(jìn)行有效的資源化處理，同時(shí)廉價(jià)制得高效水處理劑聚合氯化鋁鐵絮凝劑。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于包括以下步驟
(1)將城市污泥放入水熱反應(yīng)器中，加入過(guò)氧化氫水溶液，在0.8 1. 2MPa的壓力下， 加熱至120 150°C，保溫反應(yīng)2 4h ；
(2)反應(yīng)結(jié)束后，靜置待固液分離，過(guò)濾得濾渣；(3)在上述濾渣中加入工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶；
(4)充分酸溶后，加水稀釋，再加入含鐵鹽酸，攪拌均勻，升溫至75 80°C，加入鋁酸鈣粉、氯酸鈉和硫化鈉，于95 100°C下反應(yīng)2 汕；
(5)冷卻、陳化，過(guò)濾后得紅棕色透明液體產(chǎn)品。進(jìn)一步，所述步驟(1)中加入的過(guò)氧化氫的濃度為30%(質(zhì)量百分比)，過(guò)氧化氫的加入量為0. 04 0. 08g/L。所述步驟(3)中所述工業(yè)鹽酸中的鹽酸含量為28 31% (質(zhì)量百分比)，該工業(yè)鹽酸加入量為300 400 mL /IOOg濾渣，優(yōu)選的酸溶條件為在90 95°C下反應(yīng)1 濁。所述步驟(4)中加入水是為了將步驟(3)酸溶后的含酸濃度高的混合物進(jìn)行稀釋，從而降低其酸濃度，本發(fā)明優(yōu)選的水的加入量為200 250mL /IOOg濾渣。所述步驟(4)中所述含鐵鹽酸是含鐵量為1%_20% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的鹽酸廢液，該鹽酸廢液來(lái)自于鋼鐵廠的鹽酸洗液，其中的鹽酸含量為5%-15% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，該含鐵鹽酸的加入量為2 5mL /IOOg濾渣。所述步驟(4)中所述鋁酸鈣粉的加入量為5 10 g/100g濾渣。所述步驟(4)中所述氯酸鈉的加入量為0. 02 0. 05 g/100g濾渣。所述步驟(4)中所述的硫化鈉的作用是捕捉重金屬離子，使重金屬離子聚沉從而達(dá)到將其脫除的目的，但硫化鈉同時(shí)也會(huì)與Al3+、Fe3+反應(yīng)生成沉淀，這不利于本發(fā)明反應(yīng)產(chǎn)品的生成，因此需要根據(jù)污泥中的重金屬含量?jī)?yōu)選硫化鈉的加入量，本發(fā)明優(yōu)選的硫化鈉的加入量為0. 1 0. 2 g/100g濾渣，既能使重金屬離子充分聚沉，同時(shí)也不會(huì)過(guò)量與 Al3+、!^3+發(fā)生反應(yīng)，影響本發(fā)明產(chǎn)品的收率。所述步驟(5)中陳化時(shí)間為20 30h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明以城市污水廠污泥(含水率96% 99%)為原料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑， 不僅對(duì)城市污泥進(jìn)行了有效的資源化處理，解決了污泥可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的二次污染問(wèn)題， 而且充分利用了污泥中的鋁鐵資源，廉價(jià)制得了高效的聚合氯化鋁鐵絮凝劑，實(shí)現(xiàn)了 “化害為利，變廢為寶”的目的，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益；
(2)本發(fā)明采用水熱氧化技術(shù)對(duì)城市污泥進(jìn)行處理，其反應(yīng)速度快，充分降解了污泥中的化學(xué)物質(zhì)，有效分離了污泥中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，為后續(xù)聚合氯化鋁鐵絮凝劑的制備奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)該技術(shù)能耗低，無(wú)毒、無(wú)害，不會(huì)造成二次污染，不僅能達(dá)到污泥零排放及清潔生產(chǎn)的目的，同時(shí)大大降低了處理成本；
(3)本發(fā)明采用酸溶法，提高了城市污泥中鋁鐵的溶出率，同時(shí)在反應(yīng)過(guò)程中除去了重金屬離子，一方面提高了本發(fā)明聚合氯化鋁鐵絮凝劑的收率，另一方面也使得本發(fā)明產(chǎn)品在使用過(guò)程中不會(huì)造成二次重金屬污染；
(4)本發(fā)明以工業(yè)廢酸為原料，在降低聚合氯化鋁鐵絮凝劑生產(chǎn)成本的同時(shí)，回收了廢酸，達(dá)到以廢治廢的目的，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢酸的資源化及綜合利用；
(5)本發(fā)明的聚合氯化鋁鐵絮凝劑具有良好的脫色絮凝效果，投加量少，廣泛適用于生活飲用水、工業(yè)用水、生活用水、生活污水和工業(yè)污水處理等。
具體實(shí)施方式
為便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例1
將城市污水處理廠的污泥放入水熱反應(yīng)器中，加入濃度為30%(質(zhì)量百分比)的過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫的加入量為0. 05 0. 06g/L,在1. 1 1. 2MPa的壓力下，加熱至135 140°C， 保持溫度水熱反應(yīng)池；反應(yīng)結(jié)束后，靜置30min，待固液分離，過(guò)濾得濾渣；稱取濾渣100g， 加入350mL工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶，于90°C下反應(yīng)1. 5h ；充分酸溶后，加入200mL水、3mL含鐵量為1% 20%的含鐵鹽酸廢液，升溫至80°C，加入6. 8g鋁酸鈣粉、0. 03g氯酸鈉、0. Ig硫化鈉，于95°C下反應(yīng)2. 5h ；冷卻、陳化Mh，過(guò)濾后得紅棕色透明液體產(chǎn)品1。實(shí)施例2
將城市污水處理廠的污泥放入水熱反應(yīng)器中，加入濃度為30%(質(zhì)量百分比)的過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫的加入量為0. 06 0. 07g/L,在1. 1 1. 2MPa的壓力下，加熱至145 150°C，保持溫度水熱反應(yīng)2. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，靜置30min，待固液分離，過(guò)濾得濾渣；稱取濾渣100g，加入380mL工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶，于95°C下反應(yīng)Ih ；充分酸溶后，加入250mL水、4mL 含鐵量為1% 20%的含鐵鹽酸廢液，升溫至75°C，加入8. 7g鋁酸鈣粉、0. 05g氯酸鈉、0. 2g 硫化鈉，于98°C下反應(yīng)2. 5h ；冷卻、陳化20h，過(guò)濾后得紅棕色透明液體產(chǎn)品2。實(shí)施例3
將城市污水處理廠的污泥放入水熱反應(yīng)器中，加入濃度為30%(質(zhì)量百分比)的過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫的加入量為0. 04 0. 05g/L,在0. 9 1. OMPa的壓力下，加熱至135 140°C， 保持溫度水熱反應(yīng)4h ；反應(yīng)結(jié)束后，靜置60min，待固液分離，過(guò)濾得濾渣；稱取濾渣100g， 加入300mL工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶，于95°C下反應(yīng)1. 5h ；充分酸溶后，加入230mL水、2mL含鐵量為1% 20%的含鐵鹽酸廢液，升溫至80°C，加入5g鋁酸鈣粉、0. 05g氯酸鈉、0. Ig硫化鈉，于98°C下反應(yīng)池；冷卻、陳化Mh，過(guò)濾后得紅棕色透明液體產(chǎn)品3。實(shí)施例4
將城市污水處理廠的污泥放入水熱反應(yīng)器中，加入濃度為30%(質(zhì)量百分比)的過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫的加入量為0. 07 0. 08g/L,在0. 8 0. 9MPa的壓力下，加熱至120 125°C， 保持溫度水熱反應(yīng)池；反應(yīng)結(jié)束后，靜置70min，待固液分離，過(guò)濾得濾渣；稱取濾渣100g， 加入400mL工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶，于90°C下反應(yīng)濁；充分酸溶后，加入250mL水、5mL含鐵量為1% 20%的含鐵鹽酸廢液，升溫至75°C，加入IOg鋁酸鈣粉、0. 02g氯酸鈉、0. 2g硫化鈉， 于100°C下反應(yīng)池；冷卻、陳化30h，過(guò)濾后得紅棕色透明液體產(chǎn)品4。本發(fā)明產(chǎn)品性能試驗(yàn)
(1)按照聚合氯化鋁國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB15892-200;3)檢驗(yàn)實(shí)施例1 3制備所得聚合氯化鋁鐵，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到或高于合格品標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見(jiàn)表1。表1聚合氯化鋁鐵(液體)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將城市污泥加入水熱反應(yīng)器中，加入過(guò)氧化氫水溶液，在0.8 1. 2MPa的壓力下， 加熱至120 150°C，保溫反應(yīng)2 4h ；(2)反應(yīng)結(jié)束后，靜置待固液分離，過(guò)濾得濾渣；(3)在上述濾渣中加入工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶；(4)充分酸溶后，加水稀釋，再加入含鐵鹽酸，攪拌均勻，升溫至75 80°C，加入鋁酸鈣粉、氯酸鈉和硫化鈉，于95 100°C下反應(yīng)2 汕；(5 )冷卻、陳化，過(guò)濾后得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于步驟1)中過(guò)氧化氫的加入量為0. 04 0. 08g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于步驟3)中所述工業(yè)鹽酸加入量為300 400 mL /IOOg濾渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于步驟4)中所述含鐵鹽酸是含鐵量為1%_20% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的鹽酸廢液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于步驟4)中所述含鐵鹽酸的加入量為2 5mL /IOOg濾渣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于步驟4)中所述鋁酸鈣粉的加入量為5 10 g/100g濾渣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于步驟4)中所述氯酸鈉的加入量為0. 02 0. 05 g/100g濾渣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于步驟4)中所述硫化鈉的加入量為0. 1 0. 2 g/100g濾渣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用城市污泥制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于包括以下步驟將城市污泥放入水熱反應(yīng)器中，加入過(guò)氧化氫水溶液，在0.8～1.2MPa的壓力下，加熱至120～150℃，保溫反應(yīng)2～4h；反應(yīng)結(jié)束后，靜置待固液分離，過(guò)濾得濾渣；在上述濾渣中加入工業(yè)鹽酸，于90～95℃下反應(yīng)1～2h；充分酸溶后，加水稀釋，再加入含鐵鹽酸，攪拌均勻，升溫至75～80℃，加入鋁酸鈣粉、氯酸鈉和硫化鈉，于95～100℃下反應(yīng)2～3h；冷卻、陳化，過(guò)濾后得紅棕色透明液體產(chǎn)品。本發(fā)明方法一方面對(duì)城市污泥進(jìn)行了有效的資源化處理，同時(shí)廉價(jià)制得了高效水處理劑聚合氯化鋁鐵絮凝劑。
文檔編號(hào)C02F1/52GK102229443SQ20111014087
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者區(qū)葉秀, 蔣志飛, 譚銘卓 申請(qǐng)人:江門市慧信凈水材料有限公司