CN105344312B - 一种铁改性给水污泥小球颗粒及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种铁改性给水污泥小球颗粒及其制备方法与应用。所述的铁改性给水污泥小球颗粒，包含如下按质量份计的组分：给水污泥5.0～10.0重量份；铁盐4.8～9.6重量份；强碱4.0～8.0重量份；粉煤灰6.9～13.8重量份；石灰5.2～10.4重量份。该铁改性给水污泥小球颗粒中的给水污泥的吸附性能有效去除污水中的磷酸根离子，且给水污泥中释放的氢氧化铁能够使污水中的磷酸根离子和氢氧根产生置换，从而去除磷酸盐。且本发明无毒无害，不产生二次污染，处理效率高，成本低。对污染水域的除磷问题和环境保护具有重大的实用意义。

Description

一种铁改性给水污泥小球颗粒及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种铁改性给水污泥小球颗粒及其制备方法与应用。
背景技术
针对给水污泥的有益化处理问题和污染河流中的磷污染问题，国内外研究人员均对其进行了大量的研究并取得了一些成果。针对给水厂污泥的无害化处理、无二次污染、针对河流的磷污染均有一定的去除效率。虽然方法各异，但基本上是沿着高效、低能的方向发展，符合国家的节能减排政策。
但就目前的关于给水污泥去除和河流磷污染的治理方面，研究仍待提高，给水污泥是一种富含各种金属的组分，有很好的吸附性和化学活性，是一种很好的磷吸附剂。而对于河道中磷的去除一直是一个难点，目前的河流磷去除的方法中不是时间太长就是费用昂贵，并不适合普遍使用。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种铁改性给水污泥小球颗粒，该颗粒具有高效、无污染、吸附效率高、可循环利用等特点。
本发明的另一目的在于提供上述铁改性给水污泥小球颗粒的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述铁改性给水污泥小球颗粒的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种铁改性给水污泥小球颗粒，包含如下按质量份计的组分：
所述的铁改性给水污泥小球颗粒，优选包含如下按质量份计的组分：
所述的给水污泥选自给水厂给水污泥沉淀池底泥；
所述的粉煤灰选自电厂燃煤后剩余的优质粉煤灰；
所述的铁盐为强酸型铁盐，优选为氯化铁；
所述的强碱优选为氢氧化钠；
所述的铁改性给水污泥小球颗粒的制备方法，包含如下步骤：
(1)将铁盐和强碱分别用水溶解，得到铁盐溶液和强碱溶液；将强碱溶液与铁盐溶液混合并调节pH＝7～9，得到混合物，该混合物中的铁盐全部转化为氢氧化铁胶体；
(2)在搅拌状态下，将步骤(1)制得的混合物缓慢加入到给水污泥中并混合均匀，然后静置分离，得到下沉物；干燥下沉物，得到干燥物；
(3)在步骤(2)中得到的干燥物中加入粉煤灰和生石灰，研磨充分混匀并过筛，得到混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物与水混合，搅拌制粒并干燥，得到铁改性给水污泥小球颗粒；
步骤(2)中所述的静置时间优选为16～24h；
步骤(2)中所述的分离优选采用离心分离；
所述的离心的转速不小于4000r/min；所述的离心的时间优选为5～10min；
步骤(2)中所述的干燥的温度优选为75～100℃；
步骤(2)中所述的干燥的时间优选为10～24h；
步骤(3)中所述的过筛的目数优选为100～300目；
步骤(4)中所述的水的用量为15.3～30.6重量份；
步骤(4)中所述的干燥的温度优选为20～100℃；
步骤(4)中所述的铁改性给水污泥小球颗粒的粒径优选为0.4～0.7cm；
所述的铁改性给水污泥小球颗粒在废水处理领域中的应用；
本发明的原理：其中给水污泥从普通给水厂沉淀池污泥得到，在本发明中作为成球颗粒基质，同时起吸附作用；氢氧化钠起载体作用，携带铁离子掺杂进给水污泥颗粒；氯化铁提供铁离子；石灰起粘结剂作用，并提高给水污泥颗粒强度和使用寿命；粉煤灰主要起疏松作用，增大给水污泥颗粒的空隙，提高吸附效果。
本发明能够有效利用给水污泥：一是能够利用给水污泥的吸附性能有效去除污水中的磷酸根离子；二是能够利用给水污泥中释放的氢氧化铁，能够使污水中的磷酸根离子和氢氧根产生置换，从而去除磷酸盐；这两种机制能够有效去除污水中的含磷污染物。同时，本发明是利用给水污泥作为原材料，在廉价易得的基础上还能废物利用，削减了给水厂的污泥处理成本；并且本发明无毒无害，不产生二次污染，处理效率高。对污染水域的除磷问题和环境保护具有重大的实用意义。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明使用了给水污泥，在使用过程中不会人员和周围环境造成毒害和污染；充分利用了给水污泥本身特性，避免了给水污泥中的金属离子的浪费，环保性能优越；本发明价格低廉，制粒简单，使用方便，吸附磷效果好，能有效去除低浓度下的磷污染物。本发明在去除河道微量污染物质，治理湖水富营养化方面，尤其是对磷的吸附去除，具有重大积极意义。
附图说明
图1是实施例1制备得到的铁改性给水污泥小球颗粒电镜图。
图2是实施例2制备得到的铁改性给水污泥小球颗粒电镜图。
图3是实施例3制备得到的铁改性给水污泥小球颗粒电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
针对低浓度污染物治理特性，本发明配比方式如下，可有效达到预期效果。
实施例1
一种铁改性给水污泥小球颗粒，包含如下按质量份计的组分：
所述的铁改性给水污泥小球颗粒的制备方法，包含如下步骤：
(1)将4.8重量份的氯化铁和4重量份的氢氧化钠分别用水充分溶解，得到铁盐溶液和强碱溶液；将铁盐溶液和强碱溶液混合并调节pH＝9，得到混合物；
(2)将步骤(1)制得的混合物滴加到5重量份的给水污泥中，不断搅拌至混合均匀；然后静置24h并4000r/min离心5min分离得到沉淀物；沉淀物在75℃烘干24h，得到干燥物；
(3)在步骤(2)中得到的干燥物中依次加入6.9重量份和5.2重量份的粉煤灰和生石灰，研磨充分混匀，过100目筛，得到混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物与15.3质量份的水混合，搅拌，用制粒机制粒并在20℃下干燥，得到铁改性给水污泥小球颗粒(d＝0.5cm)(图1)，该小球粒径大小均匀；
为准确得到本实施例中的铁改性给水污泥颗粒对磷的吸附去除效果，特选取三处待处理水：①新塘污水厂二沉池出水；②海伦堡景观水；③东江支流内河水；
三种水源各取100mL，分别进行抽滤、离心，取上清液分别测定吸光度，得到三种水质的初始P浓度；然后分别取三种水质0.5L于反应瓶中，依次放入铁改性给水污泥小球颗粒各5粒，置于普通震荡箱中震荡24h或以上，之后取出三种被处理水，进行抽滤、离心，取上清液，测定吸光度，得到被铁改性小球颗粒吸附后出水水质，结果如表1所示：
表1 实施例1中铁改性给水污泥小球颗粒实施效果情况
水质类型 新塘污水厂二沉池出水 海伦堡景观水 城市内河水
总磷浓度(mg/L) 0.410 0.060 0.450
投加量(粒) 5 5 5
吸附后总磷浓度(mg/L) 0.150 0.025 0.031
去除率(％) 63.40 58.30 93.11
使用寿命(年) 5 5 5
实施例2
一种铁改性给水污泥小球颗粒，包含如下按质量份计的组分：
所述的铁改性给水污泥小球颗粒的制备方法，包含如下步骤：
(1)将7.2重量份的氯化铁和6.0重量份的氢氧化钠分别用水充分溶解，得到铁盐溶液和强碱溶液；将铁盐溶液和强碱溶液混合并调节pH＝8，得到混合物；
(2)将步骤(1)制得的混合物滴加到7.5重量份的给水污泥中，不断搅拌至混合均匀；然后静置20h并4000r/min离心10min分离得到沉淀物；沉淀物80℃烘干20h，得到干燥物；
(3)在步骤(2)中得到的干燥物中依次加入10.2重量份和7.8重量份的粉煤灰和生石灰，研磨充分混匀，过100目筛，得到混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物与24质量份的水混合，搅拌，用制粒机制粒并在75℃下干燥，得到铁改性给水污泥小球颗粒(d＝0.5cm)(图2)，该小球粒径大小均匀；
为准确得到本实施例中的铁改性给水污泥颗粒对磷的吸附去除效果，特选取三处待处理水：①新塘污水厂二沉池出水；②海伦堡景观水；③东江支流内河水；
三种水源各取100mL，分别进行抽滤、离心，取上清液分别测定吸光度，得到三种水质的初始P浓度；然后分别取三种水质0.5L于反应瓶中，依次放入铁改性给水污泥小球颗粒各5粒，置于普通震荡箱中震荡24h或以上，之后取出三种被处理水，进行抽滤、离心，取上清液，测定吸光度，得到被铁改性小球颗粒吸附后出水水质，结果如表2所示：
表2 实施例2中铁改性给水污泥小球颗粒实施效果情况
水质类型 新塘污水厂二沉池出水 海伦堡景观水 城市内河水
总磷浓度(mg/L) 0.410 0.060 0.450
投加量(粒) 5 5 5
吸附后总磷浓度(mg/L) 0.130 0.015 0.022
去除率(％) 67.00 75.30 95.02
使用寿命(年) 5 5 5
实施例3
一种铁改性给水污泥小球颗粒，包含如下按质量份计的组分：
所述的铁改性给水污泥小球颗粒的制备方法，包含如下步骤：
(1)将9.6重量份的氯化铁和4重量份的氢氧化钠分别用水充分溶解，得到铁盐溶液和强碱溶液；将铁盐溶液和强碱溶液混合并调节pH＝7，得到混合物；
(2)将步骤(1)制得的混合液滴加到10重量份的给水污泥中，不断搅拌至混合均匀；然后静置24h并4000r/min离心7min分离得到沉淀物；沉淀物在105℃烘干10h，得到干燥物；
(3)在步骤(2)中得到的干燥物中依次加入13.8重量份和10.4重量份的粉煤灰和生石灰，研磨充分混匀，过100目筛，得到混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物与30.6质量份的水混合，搅拌，用制粒机制粒并干燥95℃，得到铁改性给水污泥小球颗粒(d＝0.5cm)(图3)，该小球粒径大小均匀
为准确得到本实施例中的铁改性给水污泥颗粒对磷的吸附去除效果，特选取三处待处理水：①新塘污水厂二沉池出水；②海伦堡景观水；③东江支流内河水；
三种水源各取100mL，分别进行抽滤、离心，取上清液分别测定吸光度，得到三种水质的初始P浓度；然后分别取三种水质0.5L于反应瓶中，依次放入铁改性给水污泥小球颗粒各5粒，置于普通震荡箱中震荡24h或以上，之后取出三种被处理水，进行抽滤、离心，取上清液，测定吸光度，得到铁改性小球颗粒吸附后出水水质，结果如表3所示：
表3 实施例3中铁改性给水污泥小球颗粒实施效果情况
水质类型 新塘污水厂二沉池出水 海伦堡景观水 城市内河水
总磷浓度(mg/L) 0.410 0.060 0.450
投加量(粒) 5 5 5
吸附后总磷浓度(mg/L) 0.170 0.019 0.028
去除率(％) 58.90 68.30 95.80
使用寿命(年) 5 5 5
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铁改性给水污泥小球颗粒，其特征在于，由包括如下按质量份计的原料制成：
所述的铁改性给水污泥小球颗粒的制备方法，包含如下步骤：
(1)将铁盐和强碱分别用水溶解，得到铁盐溶液和强碱溶液；将强碱溶液与铁盐溶液混合并调节pH＝7～9，得到混合物；
(2)在搅拌状态下，将步骤(1)制得的混合物缓慢加入到给水污泥中并混合均匀，然后静置分离，得到下沉物；干燥下沉物，得到干燥物；
(3)在步骤(2)中得到的干燥物中加入粉煤灰和生石灰，研磨充分混匀并过筛，得到混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物与水混合，搅拌制粒并干燥，得到铁改性给水污泥小球颗粒；
所述的铁盐为氯化铁；
所述的强碱为氢氧化钠。
2.根据权利要求1所述的铁改性给水污泥小球颗粒，其特征在于，由包含如下按质量份计的原料制成：
3.权利要求1～2任一项所述的铁改性给水污泥小球颗粒的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)将铁盐和强碱分别用水溶解，得到铁盐溶液和强碱溶液；将强碱溶液与铁盐溶液混合并调节pH＝7～9，得到混合物；
(2)在搅拌状态下，将步骤(1)制得的混合物缓慢加入到给水污泥中并混合均匀，然后静置分离，得到下沉物；干燥下沉物，得到干燥物；
(3)在步骤(2)中得到的干燥物中加入粉煤灰和生石灰，研磨充分混匀并过筛，得到混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物与水混合，搅拌制粒并干燥，得到铁改性给水污泥小球颗粒；
步骤(2)中所述的静置时间为16～24h；
步骤(2)中所述的干燥的温度为75～100℃；
步骤(3)中所述的过筛的目数为100～300目；
步骤(4)中所述的干燥的温度为20～100℃；
步骤(4)中所述的铁改性给水污泥小球颗粒的粒径为0.4～0.7cm。
4.权利要求1～2任一项所述的铁改性给水污泥小球颗粒在废水处理领域中的应用。
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