一种马铃薯渣处理剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种马铃薯渣处理剂的制备方法，该方法是将马铃薯渣经醚化和接枝改性后，制得处理剂，然后用于处理市政污泥，促进污泥中水分的脱除，并降低污泥中重金属的环境风险以及污泥中微生物的含量，同时促进污泥液相和固相中有机物的降解；本发明专利技术的工艺流程操作简单易行，生产成本低，充分利用生活废物马铃薯渣制备污泥处理剂，达到以废治废的目的；在改善污泥脱水性能的同时，改善了污泥的重金属特性以及污泥中有机物和微生物的形态，降低了污泥的重金属毒性和生物毒性；本工艺开拓了马铃薯渣综合利用的领域，促进污泥减量化、无害化，并为污泥的资源化利用提供前提。该方法应用前景广阔、市场前景好。本发明专利技术中使用的马铃薯渣是马铃薯成品制备过程中产生的固体废物的统称。

【技术实现步骤摘要】
一种马铃薯渣处理剂的制备方法及应用
本专利技术属于污泥减量化和无害化生产工艺
，具体涉及了一种马铃薯渣处理剂，以及利用马铃薯渣处理剂处理污泥，以降低污泥中水含量，并降低污泥上清液和污泥泥饼中重金属环境风险、有机物含量以及有害微生物含量。
技术介绍
马铃薯作为全球普遍食用的主食，产量巨大。我国马铃薯资源丰富，其种植面积和产量均占到世界总量的25%以上，是世界上马铃薯生产量最大的国家。据统计，2017年我国马铃薯种植面积约7600万亩，产量超过7650万吨。马铃薯加工业是随着我国农副产品加工业和食品工业发展而兴起的新兴行业，加工量和产值逐年递增。马铃薯加工的主要产品是马铃薯淀粉，在加工过程中会产生大量的马铃薯渣，每吨淀粉一般产生6.5-7.5吨的废渣。随着马铃薯加工业的逐步壮大，产生的废渣也逐步增多。马铃薯渣的主要成分为水、细胞碎片和残余淀粉颗粒，并含有淀粉、纤维素、果胶、蛋白质等成分，具有一定的利用价值。目前，与发达国家相比，我国处理马铃薯渣的方式多作为生活垃圾填埋丢弃，综合利用率较低。此外，粗放的处理方式也对我们的环境造成了很大的影响，恶臭、污染地下水、疾病传播等环境问题已初现端倪。因此，需要对其进行合理的处理与处置，以降低其对环境的不利影响。市政污泥是城市污水处理厂处理水后产生的副产物。据统计，我国市政污泥年总产量逐年增大，目前已超过了4000万吨，预计到2020年我国市政污泥年产量将达到6000万至9000万吨。但我国污泥处理率偏低，2016年全国污泥处理率仅仅达到33%，其余均通过填埋方式进行处置，占用大量土地资源的同时，也对环境造成了不利影响。污泥的高含水率也增加了污泥的运输及处置成本，且极易污染填埋区域附近的地表水和地下水。同时，污泥中存在的重金属容易富集在生物体内，通过食物链传递积累，将对人类造成极大的危害。污泥中的固相成分大多为有机物，同时污泥中还存在着大量的细菌微生物，在有机物存在的情况下，会进一步恶化污泥的质量，加速污泥腐黑发臭，滋生蚊蝇，传播疾病等等。因此，污泥的减量化、无害化和资源化都成为摆在我们面前的一大难题，而污泥资源化利用的前提即是污泥的减量化和无害化。目前，污泥的减量化主要是针对其中水含量的降低，已有多种工艺方法用于降低污泥的含水率，并且能够显著降低污泥水含量。专利技术申请201510307148.4用一种干化挤出机对脱水污泥进行干化，干化后的污泥经晾晒后，含水率可降至30%以下。专利技术申请20151017223.X公开了一种绿色深度脱水剂的制备方法，该脱水剂可有效降低污泥中的水分。同时，针对污泥中重金属的去除和稳定，也有多种处理工艺。专利技术申请专利CN106316094A提出向污泥中加入经由亚铁盐，氧化钙，次氯酸钠，凹凸棒石，海泡石和磷灰石复配得到的污泥处理剂，可稳定污泥中的重金属；而专利技术申请专利CN105621835A提出了一种污泥中重金属去除的方法，能够显著降低固相中重金属含量。随着污泥处理工艺的不断发展，污泥处理的方式也日益增多，处理效果也逐步改善，但是综观上述方法，都存在着物耗能耗高、经济性不好的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种马铃薯渣处理剂的制备方法，该方法是利用马铃薯渣制备污泥处理剂以处理污泥，降低污泥含水率，同时降低污泥中重金属的环境危害性，并进一步降低污泥中有机物和微生物的含量，使污泥更易资源化利用。同时，本专利技术也促进了生活垃圾马铃薯渣的综合利用，降低其对环境的污染。本专利技术马铃薯渣处理剂的制备方法步骤如下：（1）在马铃薯渣中加入氢氧化钠溶液，混匀后在70-80℃下糊化1-3h，然后加入十八烷基二甲基苄基氯化铵溶液，在50-80℃下进行醚化反应2-5h后，冷却到室温，产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于60℃下烘干，取出冷却到室温，将产物研磨至小于100目，得到半成品；（2）将半成品放入带有蒸馏水的多口锥形瓶中，并向多口锥形瓶持续通入氮气，在70-80℃下糊化1-2小时，然后向其中加入过硫酸铵溶液反应5-10min后，再加入丙烯酰胺溶液进行接枝反应2-5h，取出锥形瓶，冷却后，将产物倒入丙酮中沉淀，将沉淀物置于无水乙醇中进一步沉淀脆化，过滤，固相产物置于60℃下烘干，制得马铃薯渣处理剂。所述氢氧化钠溶液浓度为0.2-0.5mol/L，其与马铃薯渣的体积质量比为10-15mL:1g。所述十八烷基二甲基苄基氯化铵与马铃薯渣的质量比为1:200-1:100，使用时，先用蒸馏水溶解。所述过硫酸铵与马铃薯渣的质量比为1:200-1:100，丙烯酰胺与马铃薯渣质量比为1:100-1:50，使用时，均先用蒸馏水溶解。本专利技术另一目的是将上述方法制得的马铃薯渣处理剂应用在处理市政污泥中，即在经重力浓缩后的污泥中加入马铃薯渣处理剂，在常温下搅拌10-20min，重力沉降10-30min；将静沉后的污泥加压过滤，得到含水率较低的污泥泥饼和污泥上清液，达到降低上清液中重金属含量、有机物含量及细菌数量，并稳定泥饼中重金属，降低泥饼中有机物含量及微生物含量的目的，马铃薯渣处理剂与污泥中绝干固体的质量比为5‰-20‰。本专利技术中使用的马铃薯渣是马铃薯淀粉加工过程中产生的废渣，含有大量的淀粉，可作为制备天然高分子絮凝剂的原料，用来处理污泥；专利技术中提及的污泥是城市污水处理厂利用生物处理法处理污水后产生的固液态混合物，水分含量较高，一般来说出厂的污泥含水率在80%以下，同时污泥中含量一定量的重金属，还含有大量的有机物和微生物，易对环境造成不利影响。本专利技术的优点和技术效果：本方法利用生活废物对污泥进行处理，体现了以废治废的环保理念，既促进了生活废物的有效利用，也促进了污泥的减量化和无害化技术的发展；与现有方法相比，本方法物耗较低，处理污泥效果显著，可操作性强；本方法利用生活废物马铃薯渣制备污泥处理剂对污泥进行处理，能够通过处理剂的絮凝作用，将污泥固相中的水分释放到自由水相中，使得污泥水分得以顺利脱除；同时，处理剂的长链结构以及结构中的活性基团氨基、羧基、羰基等基团，能够将污泥中不稳定的重金属螯合或络合成为重金属沉淀物，通过长链的卷扫桥接作用将重金属固定在处理剂的结构中，将其稳定下来；处理剂的高度絮凝特性还能够将污泥液相中的溶解性有机物团聚成大絮体，使其能够轻易从水中除去，且处理剂经醚化改性后，长链结构中嵌入了具有杀菌功能的表面活性剂基团，如羟基等，能够杀灭或抑制污泥中的细菌微生物的繁殖，可有效降低污泥的毒性。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。下述实施例中未处理污泥取自污水处理厂重力浓缩池，将未处理的污泥在-0.075MPa下加压过滤，得到污泥泥饼的含水率为98.5%，过滤后污泥上清液中细菌总数和粪大肠菌群数如表1所示；而污泥上清液和污泥泥饼中有机物含量分别为105mg/L和80%。污泥上清液中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni和As的含量分别为0.009mg/L、0.076mg/L、0.035mg/L、0.250mg/L、0.85mg/L、0.0150mg/L和0.095mg/L，污泥泥饼中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni和As的不稳定态和稳定态占比如下表2所示。表1污泥中细菌数和粪大肠菌群数；表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种马铃薯渣处理剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：（1）在马铃薯渣中加入氢氧化钠溶液，混匀后在70‑80℃下糊化1‑3h，然后加入十八烷基二甲基苄基氯化铵溶液，在50‑80℃下进行醚化反应2‑5h后，冷却到室温，产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于60℃下烘干，取出冷却到室温，将产物研磨至小于100目，得到半成品；（2）将半成品放入装有蒸馏水的多口锥形瓶中，并向多口锥形瓶持续通入氮气，在70‑80℃下糊化1‑2小时，然后向其中加入过硫酸铵溶液反应5‑10min后，再加入丙烯酰胺溶液进行接枝反应2‑5h，取出锥形瓶，冷却后，将产物倒入丙酮中沉淀，将沉淀物置于无水乙醇中进一步沉淀脆化，过滤，固相产物置于60℃下烘干，制得马铃薯渣处理剂。

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯渣处理剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：（1）在马铃薯渣中加入氢氧化钠溶液，混匀后在70-80℃下糊化1-3h，然后加入十八烷基二甲基苄基氯化铵溶液，在50-80℃下进行醚化反应2-5h后，冷却到室温，产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于60℃下烘干，取出冷却到室温，将产物研磨至小于100目，得到半成品；（2）将半成品放入装有蒸馏水的多口锥形瓶中，并向多口锥形瓶持续通入氮气，在70-80℃下糊化1-2小时，然后向其中加入过硫酸铵溶液反应5-10min后，再加入丙烯酰胺溶液进行接枝反应2-5h，取出锥形瓶，冷却后，将产物倒入丙酮中沉淀，将沉淀物置于无水乙醇中进一步沉淀脆化，过滤，固相产物置于60℃下烘干，制得马铃薯渣处理剂。2.根据权利要求1所述的马铃薯渣处理剂的制备方法，其特征在于：氢氧化钠溶液浓度为0.2-0.5mol/L，其与马铃薯渣的体积质...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽萍，戴取秀，任南琪，宁平，郭致蓥，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53