[发明专利]磁性污泥基臭氧催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用污水处理厂剩余污泥制备磁性污泥基臭氧催化剂的制备方法，属废物资源化利用和环境工程技术领域。

背景技术

伴随着城市污水处理率的不断提高，污水处理厂产生的污泥量也逐渐增多，每万吨废水中含污泥高达6至7吨。然而污泥处理的投资和运行费用较大，占整个污水厂总运行费用的50％以上。因此，寻求经济、高效、安全的污泥处理处置技术具有十分重要的现实意义和环境意义。目前常用的污泥处置方法有填埋、焚烧。填埋不仅占用大量土地，也会有害浸出液，导致地下水污染；而焚烧处理费用高，且易造成二次空气污染。因此，如何破解大量污泥低水平的处理，越来越成为急待解决的重大问题。

从环境保护、资源利用、经济发展等角度考虑，污泥资源化是最理想的处置方式，也是未来污泥处理的主流。污泥资源化技术既使污泥中的资源得到循环再利用，实现变废为宝的目的，又避免形成环境二次污染。经过国内外学者的潜心研究，污泥的处理处置已经从填埋、焚烧、热解等简单技术发展到消化、堆肥以及利用污泥制备烧结材料、水泥制品、生化纤维板、陶粒、吸附材料。污水处理过程中产生的污泥含有大量有机物，经济发达国家污水处理厂污泥中的有机物含量为60-80％，我国污水处理厂污泥的有机物含量为50-70％，碳水化合物含量约为25％，无机灰分约为5％，其主要成分为硅、铁、铝和钙等，具有巨大的利用价值和开发潜力(李鸿江，顾莹莹，赵由才，污泥资源化利用技术.北京：冶金工业出版社，2010)。为了充分利用污泥中的含碳有机物，实现污泥的减量稳定化，污泥热解制碳化污泥以作吸附剂受到高度关注(活性污泥制汞离子吸附剂的制备方法，中国发明专利申请号CN201010166953.7)。进一步探索研究显示：利用碳化污泥，通过盐酸浸出及一系列的处理可以制备出高分散性、高比表面积的高纯纳米Al(OH)₃，这为污泥的资源化利用开辟了一条新的途径(Structure and properties of noncrystalline nano-Al(OH)₃reclaimed from carbonized residual wastewater treatment sludge，J.L.Zou，Y.Dai，C.G.Tian，K.Pan，B.J.Jiang，L.Wang，W.Zhou，G.H.Tian，X.Wang，Z.P.Xing，H.G.Fu.，Environmental Science＆Technology，2012，46(8)，4560-4566)。碳化污泥通过盐酸处理，可以把一些有用的离子浸出回收利用(如Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、S²⁺、p³⁺等)。然而，处理后的碳化污泥也是一种有用资源，需要加以开发利用。由于离子的浸出必然会留下一些孔隙，也就是说通过盐酸浸出处理碳化污泥变成了多孔碳化污泥。那么怎么开拓利用浸出处理后剩余的多孔碳化污泥成为我们迫切需要解决的问题。

碳化污泥由于具有较强的吸附特性，能将水中的污染物富集在其颗粒表面，因此除了可以用作吸附剂外，近年来为了开辟碳化污泥的使用途径以及为了得到更高的附加价值，碳化污泥作为为催化剂的载体材料越来越受到人们的关注。中国发明专利CN101574652A(负载型光催化剂及其制备方法和应用，公开号CN101574652A)公开了一种将光催化剂负载于碳化污泥上提高光催化效率的方法。该法将活性污泥浸渍在钛酸正丁酯的无水乙醇溶液中，然后过滤、烘干、煅烧得到负载型光催化剂。因此，由此看来：将前述浸出处理后剩余的多孔碳化污泥开发利用为催化剂载体材料是提高污泥资源化的一种很好途径。