本发明专利技术公开了一种污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机物或氨氮的方法，包括以下步骤：(1)将污泥烘干后得到干污泥；接着，将所述干污泥在氮气环境中于300℃～500℃下热解处理至少2小时，冷却后得到污泥生物炭；(2)将所述污泥生物炭和过硫酸盐投入到污水中，降解所述污水中有机物或氨氮。本发明专利技术通过对关键的污泥生物炭的制备条件、以及污泥生物炭与过硫酸盐的施加配比等进行改进，使得过硫酸盐在该污泥生物炭的催化作用下，能够高效的基于硫酸根自由基催化氧化降解污水中有机物、氨氮，有效解决污水中的有机污染物、以及氨氮污染的问题，降解效果佳。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理领域，更具体地，涉及一种污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机物或氨氮的方法，该生物炭由城市污泥制备得到，是通过利用污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机污染物和/或氨氮。
技术介绍
《中国污泥处理处置行业现状分析与发展前景研究报告(2016年版)》显示“十二五”期间全国规划建设污泥处理处置量总规模应达518万吨/年，并且到2015年，中国重点城市污泥无害化处理处置率达到80％，其它城市达到70％，县级重点城市达到30％。但根据《中国城市统计年鉴》中数据显示，截至2014年年底，全国污泥处理处置设施建设仅完成“十二五”规划目标的43.4％，即224.81万吨/年，中国污水处理行业“重水轻泥”问题依然严重。目前处置方式中，土地填埋占63.0％、污泥好氧发酵+农用约占13.5％、污泥自然干化综合利用占5.4％、污泥焚烧占1.8％、污泥露天堆放和外运各占1.8％和14.4％。事实上，土地填埋、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置，真正实现安全处置的比例不超过20％，未安全处置的污泥通常含有种类繁多的有毒有害物质，例如有害微生物、无机金属、多氯联苯和二恶因等持久性有机污染物等(CN 103725304 A)。污泥碳化指通过一定的手段，使污泥中的水分释放出来，同时又最大限度地保留污泥中的碳值，使最终产物中的碳含量大幅提高的过程，属于较安全的污泥清洁处置新技术。其中低温碳化具有能耗低、重金属稳定化程度高、二恶因及氮硫氧化物少(CN 201670822 U)、生物炭产量高等优势。慢速低温污泥碳化主要产物为生物炭，其具有较大的比表面积和丰富的表面官能团。目前污泥生物炭的主要处置方式包括填埋、焚烧等，其中填埋耗地且造成二次污染，焚烧耗能且释放二恶因、氮硫氧化物等污染物。我国生活垃圾目前主要由卫生填埋技术处置，渗沥液生化出水(即渗沥液，又称为渗滤液)作为该技术主要二次污染源一直受到环保从业人员和学者的关注，其主要污染指标为有机物和氨氮。大部分生活垃圾填埋场选择膜技术截留污染物的方式作为垃圾渗沥液(即垃圾渗滤液)的最终处置，该方式产生的大量浓缩液无法得到妥善处置，仍然存在二次污染的隐患。另外，高级氧化法作为另外一条思路，基于羟基自由基的催化氧化是使用最广泛的高级氧化法，该方法具有对有机污染物无选择性、效率较高等优点。但也有比较明显的缺点：首先，其原料双氧水储存运输相对困难；其次，该方法对氨氮几乎没有效果。过硫酸盐(S2O82-)较双氧水价格更便宜且储存运输方便，通过合适的活化方式产生的硫酸根自由基具有极强的氧化性并能氧化氨氮，因此基于硫酸根自由基的高级氧化技术在近五年得到了大量研究。研究高效低价的硫酸根自由基催化氧化体系催化剂有较高的学术意义和工程实际应用意义。现有技术中，基于硫酸根自由基高级氧化技术的非均相催化剂制作工艺较复杂，成本较高。例如，多种金属盐溶液共沉淀法制备的双金属或多金属非均相催化剂和金属盐溶液浸渍法制备的活性金属-活性炭或者活性金属-生物炭非均相催化剂，这些技术工艺不仅需要多步通过共沉淀或浸渍烧结的方式使活性成分固定在惰性载体上，并且得到的非均相催化剂一般具有较高的pH选择性，限制这些非均相催化剂的应用。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机物或氨氮的方法，其中通过对其关键的污泥生物炭的制备条件(如污泥前处理、热解温度、热解环境)、以及污泥生物炭与过硫酸盐的施加配比等进行改进，与现有技术相比能够有效解决基于硫酸根自由基高级氧化技术的非均相催化剂制作工艺复杂、成本高的问题，并且通过该污泥生物炭与过硫酸盐两者相互配合作用，使得过硫酸盐在该污泥生物炭的催化作用下，能够高效的基于硫酸根自由基催化氧化降解污水(尤其是高浓度污水，如垃圾渗滤液)中有机物(如对氯苯酚)和/或氨氮，有效解决污水中的有机污染物、以及氨氮污染的问题，降解效果佳；此外，本专利技术中利用污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中污染物的方法也为大量污泥无法得到妥善处置的这一现状提供了具有良好用途的污泥处理途径，为污泥的环保再利用提供了有效的、无害化处置途径。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机物或氨氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)污泥生物炭的制备：将污泥烘干后得到干污泥；接着，将所述干污泥在氮气环境中于300℃～500℃下热解处理至少2小时，冷却后得到污泥生物炭；(2)污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水：将所述步骤(1)得到的所述污泥生物炭和过硫酸盐投入到污水中，降解所述污水中有机物或氨氮。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中，当所述污水为垃圾渗滤液生化出水时，投入的所述污泥生物炭与所述污水的配比为5g/L，投入的所述过硫酸盐与所述污水的配比为18.75mmol/L～150mmol/L；当所述污水为对氯苯酚溶液时，投入的所述污泥生物炭与所述污水的配比为0.2g/L～1.2g/L，投入的所述过硫酸盐与所述污水的配比为0.74mmol/L～18.5mmol/L。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，所述氮气环境为流动的氮气环境，优选的，所述氮气的流速为1L/min。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，所述保温处理的温度为400℃；所述步骤(1)中的烘干是在105℃下烘干24h。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)得到的所述污泥生物炭的比表面积为46.98m2/g～80.25m2/g。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)得到的所述污泥生物炭还经过研磨处理，得到目数大于200目的污泥生物炭。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中，当所述污水为垃圾渗滤液生化出水时，投入的所述污泥生物炭与所述污水的配比为5g/L，投入的所述过硫酸盐与所述污水的配比为150mmol/L。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中，当所述污水为对氯苯酚溶液时，投入的所述污泥生物炭与所述污水的配比为1.0g/L，投入的所述过硫酸盐与所述污水的配比为1.85mmol/L。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中，所述过硫酸盐为Na2S2O8。本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，通过直接利用污泥(如市政污泥，生活污水厂中的污泥等)中的过渡金属元素活化过二硫酸盐来降解污水中有机物或氨氮，制备简单方便，无需采用多步共沉淀或浸渍烧结等传统方式，也不需要额外采用载体(例如活性炭，生物炭等)负载过渡金属，只需要将污泥热解的“一步法”即可制备获得非均相催化剂(即，污泥生物炭)。与此同时，本专利技术通过对污泥生物炭制备方法中关键的污泥处理条件如污泥前处理、热解温度、热解环境等进行改进，使得制备得到的污泥生物炭具有良好的比表面积，再通过将该污泥生物炭与过硫酸盐配合使用，使得过硫酸盐在该污泥生物炭的催化作用下，能够高效的基于硫酸根自由基催化氧化降解污水中有机物和/或氨氮，适用于高浓度的有机废水或氨氮废水处理，方法简单易行，降解效果佳。本专利技术使用的污泥可来自市政污水处理厂等的市政污泥，是在饱和氮气环境下均匀升降温加热热解制备污泥生物炭；污泥生物炭经破碎磨细后，再与过硫酸盐一起投加到有机模型化合物和渗沥液中，搅拌从而本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机物或氨氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)污泥生物炭的制备：将污泥烘干后得到干污泥；接着，将所述干污泥在氮气环境中于300℃～500℃下热解处理至少2小时，冷却后得到污泥生物炭；(2)污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水：将所述步骤(1)得到的所述污泥生物炭和过硫酸盐投入到污水中，降解所述污水中有机物或氨氮。
【技术特征摘要】
1.一种污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机物或氨氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)污泥生物炭的制备：将污泥烘干后得到干污泥；接着，将所述干污泥在氮气环境中于300℃～500℃下热解处理至少2小时，冷却后得到污泥生物炭；(2)污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水：将所述步骤(1)得到的所述污泥生物炭和过硫酸盐投入到污水中，降解所述污水中有机物或氨氮。2.如权利要求1所述污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机物或氨氮的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，当所述污水为垃圾渗滤液生化出水时，投入的所述污泥生物炭与所述污水的配比为5g/L，投入的所述过硫酸盐与所述污水的配比为18.75mmol/L～150mmol/L；当所述污水为对氯苯酚溶液时，投入的所述污泥生物炭与所述污水的配比为0.2g/L～1.2g/L，投入的所述过硫酸盐与所述污水的配比为0.74mmol/L～18.5mmol/L。3.如权利要求1所述污泥生物炭催化过硫酸盐降解污水中有机物或氨氮的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述氮气环境为流动的氮气环境，优选的，所述氮气的流速为1L/min。4.如权利要求1所述污泥生物炭催化过硫酸盐降...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈朱琦，汪佳，陈朱蕾，施乐荣，朱静怡，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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