[發明專利]一種利用尿液活化城市污泥制備污泥活性炭的方法

有效

• 申請號: 201710373820.9
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107188167B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 谷麟;張道方;聞海峰;李冰蓮;吳思帆;俞海祥;朱南文;李程序;卓瓊芳
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C01B32/324
• 分類號: C01B32/324
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

本發明提供了一種利用尿液活化城市污泥制備活性炭的方法，將尿液與城市污水廠干污泥進行混合；混合后的污泥經離心分離，干燥，得到的城市污泥前軀體在氮氣保護環境下，于管式爐中進行炭化；炭化結束后，自然冷卻至室溫得到的炭化污泥在水蒸氣保護環境下于管式爐中控制溫度進行活化；活化結束后自然冷卻至室溫，然后依次用稀鹽酸水溶液和去離子水反復洗滌，直至洗出液pH值恒定在6.7~7.0，真空干燥即得活性炭。本發明的制備方法具有操作簡單、原料易得、生產升本低等特點，所得活性炭，其比表面積高、孔徑發達、產品質量穩定。

技術領域

本發明屬于化工領域，涉及一種固體廢棄物資處理的方法，具體來說是一種利用尿液活化污泥制備活性炭的方法。

背景技術

近年來隨著我國市政污水和工業污水處理量的增加，污泥產生量也在急劇增加。污泥含水率高，且含有大量有毒、有害的病原體微生物和重金屬，若不妥善處理，隨意處置將導致嚴重的環境污染。目前國內外針對污泥的處置方法主要有污泥填埋、污泥焚燒、海洋填埋、污泥堆肥。污泥焚燒需要花費高昂的成本建立焚燒設施，而且在焚燒的過程中會產生大量的顆粒物，以及有毒有害的氣體，易導致二次污染；污泥填埋產生的大量滲濾液會對土地和地下水產生嚴重的污染；污泥堆肥的產物中由于其同時含有大量有毒、有害的重金屬以及難以降解的持久性有機污染物，因為難以大范圍推廣。

活性炭作為一種高效的吸附劑，因其具有較高的比表面積和豐富的官能團，對水中污染物（如多環芳烴、多氯聯苯和重金屬等）有較好的吸附作用，同時可以實現對空氣中有害氣體的分離和濃縮，因此在環境、食品、醫療和化學工業中都有廣泛的應用。但由于用于制備活性炭的材料的成本較高，活化劑較為昂貴而限制了其大規模的使用。

污泥通過熱解制備活性炭，具有原材料易得、操作過程簡單、可資源再生等特點，是未來污泥資源化處理處置的重要方法。但目前以污泥制備的活性炭其比表面積較低，其活化過程需要消耗大量的活化試劑，如ZnCl₂，KOH，H₂PO₄等，造成活性炭的制備成本高，設備腐蝕嚴重。尋找一種價格低廉的活化劑并滿足對活性炭使用的基本要求，是近年來制備污泥活性炭的重點研究方向。

尿液是經過人體新陳代謝產生一種廢液，其主要含有尿酸、尿素和無機鹽等。尿液作為生活污水的一部分被輸運到生活污水處理廠集中處理，使尿液中的氮、磷等有價元素含量成為污水處理廠污水達標排放的重要控制指標。目前對尿液的氮磷提取研究較多，但作為活化劑活化污泥制備活性炭的研究還未見報道。

發明內容

針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種利用尿液活化污泥制備活性炭的方法，所述的這種利用尿液活化污泥制備活性炭的方法要解決現有技術中以污泥制備的活性炭其比表面積較低，其活化過程需要消耗大量的活化試劑的技術問題。

本發明提供了一種利用尿液活化城市污泥制備活性炭的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將尿液和城市污水廠干污泥進行混合，混合時間40~80分鐘；所述的尿液中，尿素的質量百分比濃度為10~15%，城市污水廠干污泥的質量為尿液質量的10~20%；

在所述的城市污水廠干污泥中，其含水率低于5%；

所述的混合是用電動攪拌機控制轉速120~150rpm攪拌或曝氣攪動；

所述的曝氣攪動是采用空氣泵通氣攪動，通氣流量2.0~2.5L/min；

2)將混合后的城市污泥控制轉速2500~4000rpm進行離心分離，所得濾餅控制環境溫度100~110℃，干燥12~24h后得到城市污泥前軀體；

3)將所得城市污泥前軀體在氮氣保護環境下，于管式爐中，控制升溫速率10~20℃/min升溫至400~600℃進行炭化2~2.5h，待炭化結束后自然冷卻至室溫得到炭化污泥；