申请日2015.09.18
公开(公告)日2016.01.06
IPC分类号C04B33/132; C02F1/461
摘要
一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，本发明涉及污泥固体废物的资源化处置。本发明要解决剩余污泥利用率低的技术问题。方法：一、制备绝干污泥粉末;二、制备生料球;三、焙烧。本发明将剩余污泥陶粒作为粒子电极载体，利用热分解法在其表面负载Sb-SnO2催化剂，形成负载Sb-SnO2剩余污泥基污泥陶粒粒子电极。本发明制成多孔的剩余污泥陶粒，降低了污泥的处置费用，其负载Sb-SnO2后成为性能优良的粒子电极载体，应用于印染废水处理，提高了处理效率，降低了污水处理成本。本发明用于制备剩余污泥基粒子电极载体。
摘要附图
权利要求书
1.一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于该方法具体是按照以下步骤 进行的：
一、将机械脱水后的剩余污泥干燥至绝干污泥，然后粉碎，采用孔径为100目的筛子 过筛，得到绝干污泥粉末;
二、将步骤一得到的绝干污泥粉末和蒙脱石混合均匀，然后加水搅和制成生料球，然 后室温干燥;
三、将步骤二处理后的生料球放入马弗炉中预热，然后升温至焙烧温度，焙烧，然后 冷却，得到剩余污泥基粒子电极载体。
2.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步骤 一中干燥温度为105℃，干燥时间为24h。
3.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步骤 一中采用粉碎机进行粉碎，粉碎时间为1min。
4.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步骤 二中按照质量份数，绝干污泥粉末为60～80份，蒙脱石为20～40份。
5.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步骤 二中蒙脱石的尺寸为1000目。
6.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步骤 二中生料球的直径为4～6mm。
7.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步骤 二中室温干燥24h。
8.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步骤 三中预热温度为400℃，预热时间为0.5h。
9.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步骤 三中焙烧温度为1050～1150℃，焙烧时间为1h。
10.根据权利要求1所述的一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，其特征在于步 骤三中焙烧温度为1100℃。
说明书
一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法
技术领域
本发明涉及污泥固体废物的资源化处置。
背景技术
近年来，我国城镇污水处理厂污水污泥(以下简称污泥)产量随着经济发展和人口增 加而迅速增加。污泥是污水处理厂污水处理的副产品，其成分极其复杂，通常是由有机残 片、无机颗粒、细菌菌体、胶体等组成的非均质体，其基本成分及含量主要取决于污水来 源及处理工艺。由于它具有容量大、不稳定、易腐败、有恶臭、有毒有害的特点，如果不 加处理，任意地排放，将会引起严重的二次污染。作为一种具有巨大环境污染危害的废弃 物，污泥如何妥善处理处置已经成为公众关注的环境问题。在我国，常用的污泥处置方式 有如下几种：污泥直接填埋、污泥农田利用、污泥焚烧干化和污泥热处理、污泥堆肥以及 污泥海洋倾倒等。这些处置方式并不能阻止污染，而且容易造成二次污染。对污泥进行减 量化和资源化，不仅能实现物质的充分利用、变废为宝，而且能促进循环经济的建立和可 持续发展。因此，探讨污泥治理，特别是常见是剩余污泥的减量化、无害化和资源化具有 重要的现实意义。
通过对我国城市污泥主要化学成分分析发现，其中含有的SiO2，Al2O3，Fe2O3，CaO， MgO的含量和粘土的成分相似，其配比满足烧制陶粒的要求。如中国专利CN102503505A 公开了一种污泥烧制陶粒的方法，将生活污泥脱水后与粘土按照1:1混合制得强度高和比 表面积大的污泥陶粒，可用于污水处理中生物载体的生物陶粒;专利CN103130489A公 开了一种利用污水厂污泥制备陶粒的技术，按照重量比，污泥:粉煤灰:粘土=4:5:2制得污 泥陶粒，具有密度小，强度高，保温，隔热，抗震等性能可以取代普通砂石，配制轻集料 混凝土;专利CN101565297A公开了一种利用污水厂污泥制备陶粒的技术，原料按照重 量份为：干化污泥10-35份，转炉钢渣10-25份，粘土30-80份制得的超轻陶粒，具有轻 质，强度高，吸水率小，比表面积大等特点，可用于污水处理的填料和建筑材料。上述各 个专利中干化污泥的所占比例都不超过50%，污泥利用率不高，且常常需要三种原料， 本专利中污泥陶粒所占比例为60-80%，污泥利用率高，且只需要两种原料，制备工艺相 对简单。
三维电极反应器有单极性和复极性之分。而复极性反应器床层填充高阻抗粒子，通过 在主电极上施加外电压，以静电感应使粒子一端成为阴极，另一端为阳极的粒子电极，这 样床层中可形成无数微小的电解池，从而大大增加了电解槽的有效电极面积，并缩短了污 染物到达电极表面的距离，实现了高效低耗地处理废水的目的。寻找既有一定阻抗又可导 电的粒子是目前研究热点，最新研究结果表明，选用高阻抗粒子，通过浸渍-焙烧法在其 表面负载Sb掺杂SnO2满足上述条件。而污泥陶粒也是高阻抗粒子，而且比表面积大， 利于负载催化剂。目前尚未见污泥陶粒作为催化剂载体公开报道。
发明内容
本发明要解决剩余污泥利用率低的技术问题，而提供一种剩余污泥基粒子电极载体的 制备方法。
一种剩余污泥基粒子电极载体的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将机械脱水后的剩余污泥干燥至绝干污泥，然后粉碎，采用孔径为100目的筛子 过筛，得到绝干污泥粉末;
二、将步骤一得到的绝干污泥粉末和蒙脱石混合均匀，然后加水搅和制成生料球，然 后室温干燥;
三、将步骤二处理后的生料球放入马弗炉中预热，然后升温至焙烧温度，焙烧，然后 冷却，得到剩余污泥基粒子电极载体。
利用剩余污泥陶粒的多孔性能，将陶粒表面负载Sb-SnO2可作为剩余污泥基粒子电 极，将粒子电极填充于传统的电化学二维电极反应器中，形成三维电极反应器，将三维电 极反应器应用于处理模拟印染废水，不仅可以提高反应器的处理效率，而且降低处理能耗。
本发明的有益效果是：
1、本发明将部分蒙脱石添加到剩余污泥中生产剩余污泥基粒子电极载体，制备工艺 简单，使用原料只有污泥和蒙脱石，使用种类较少，可以最大程度地处理剩余污泥，剩余 污泥利用率可达到80%，能简单有效地利用剩余污泥;
2、本发明制备的剩余污泥基陶粒其外表面粗糙且分布着大小不同的孔洞，其内部也 孔隙数量发达，且孔隙种类丰富，增大了比表面积，有利于催化剂负载;
3、本发明制备的剩余污泥陶粒可用于负载Sb-SnO2催化剂形成负载Sb-SnO2剩余污 泥基粒子电极，将其与二维电极反应器联用，形成了三维电极反应器，负载Sb-SnO2剩余 污泥基粒子电极的加入有利于提高反应器处理废水的效率，降低能耗，从而降低污水处理 费用;
4、本发明制备的负载Sb-SnO2剩余污泥基粒子电极处理200mg/L刚果红废水，处理 120min时，刚果红的去除率可达到95.97%，COD(化学需氧量)去除率为79.8%，与二维 电极反应器相比，刚果红的去除率提高了18.1%，COD去除率提高了了1倍，并且能耗 降低了16.8kWh/t。
本发明用于制备剩余污泥基粒子电极载体。
