一种利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法，属于市政污泥资源化利用领域，本发明专利技术采用搅拌磨与碱耦合破解剩余污泥，并将破解后的污泥离心过滤、苛化浓缩后用作浮选药剂，采用旋转球磨法破壁，一方面利用机械设备运转中产生的巨大的流体剪切力、瞬间高压以及瞬间冲击力对剩余污泥中的单个细菌和菌胶团的细胞壁进行破碎，迫使细胞内有机物质流出，来获得较高的污泥破壁率；另一方面该技术生产成本低，运行稳定，有利于本技术的工业化投产；在球磨过程加入部分碱，一方面配合球磨作用进一步增加了污泥的破壁效果，使本技术的平均污泥破壁率高达80％以上；另一方面也可以减少后续苛化过程中碱的加入量，降低运行成本。

A Method of Preparing Beneficiation Agent by Using Stirring Mill and Alkali Coupling

【技术实现步骤摘要】
一种利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法
本专利技术属于市政污泥资源化利用领域，具体涉及一种利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法。
技术介绍
目前国内外主要的污水处理方法有：活性污泥法，生物膜法，氧化法，生物活性炭技术等，活性污泥法因其处理能力高，出水水质好等优点而占到了污水总处理量的90％以上。但是活性污泥法由于微生物的增殖产生大量的剩余污泥。这些污泥给环境带来了极大的威胁同时，也成为了污水处理厂的沉重负担，污水处理厂的污泥含水率大(95％～99％)，其脱水和处理成本也较大，污泥的处理成本已经占到了污水处理厂运行成本20％～50％，有的甚至达到了60％。污泥是由大量微生物种群及附着在上面的无机物及有机物所形成的菌胶团构成，其中包含难降解的有机物、重金属和盐类，另有较少的病原微生物和寄生虫卵等也包含其中。污泥中富含蛋白质、多糖和核酸，其含量分别为250～500mg/L、50～150mg/L、100～200mg/L。对于多糖等有机物矿物浮选药剂已有140多年的历史。多糖可以作为氧化铁矿从硅酸盐中分离的抑制剂和絮凝剂，盐类矿物的调整剂以及疏水类矿物的抑制剂。欧乐明等研究了糊精、古尔胶、CMC、木质素磺酸盐在抑制辉钼矿和滑石时的效果及机理后，发现多糖类抑制剂对辉钼矿与滑石均有一定的抑制效果，且抑制效果受到矿浆到矿浆pH值和离子强度的影响很大(欧乐明等，非极性表面矿物滑石与辉钼矿浮选分离中的多糖抑制[J].金属矿山，2015(5)：85-89)。J.S拉斯科夫斯基等研究发现以糊精作抑制剂，在合适的pH范围内，可以有效抑制铅和镍的硫化矿，进而实现硫化铜矿物与硫化铅、镍矿物的分离(J.S拉斯科夫斯基等，多糖-用于硫化矿物优先浮选的天然无毒调整剂[J].国外金属矿选矿，1994(10)：21-27)。对于污泥的资源化利用有堆肥、建材、制作高效吸附剂等。这些方法都面临一个相同的难题—污泥脱水。污泥破解被认为是污泥减量脱水的有效途径。一方面，通过对污泥的破解释放了细胞和絮体内的水分，进而增强污泥的脱水性，降低污泥的含水率和体积，有利于贮存和运输；另一方面，通过破坏细胞膜，打散絮体结构来促进有机物质的流出，有利于污泥进一步的资源化利用。目前污泥破解技术主要有：机械法(旋转球磨法、高压均质器法、机械喷射粉碎技术、高效脉冲技术和离心溶胞技术等)、超声波法、热处理法、微波法、冷冻法、辐射法、臭氧法、酸碱法等，然而这些方法均对污泥有较好的破解效果，但是普遍存在运行成本高的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种破解效果好、运行成本低的利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法。本专利技术提供一种利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法，包括以下步骤：(1)在污泥中加入碱，调节污泥pH至11～13，并用搅拌磨破解污泥，破解后污泥有机质大量溶入液相；(2)将破解后的污泥依次进行离心、真空过滤，得到污泥上清液；(3)对污泥上清液进行浓缩苛化处理，得到改性污泥上清液，可直接用作选矿药剂。作为优选，步骤(1)中，所述碱采用氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的一种，利用无沉降性的碱液来确保破解流出的有机物质进入上清液。作为优选，步骤(1)中，所述污泥为活性污泥法处理城市生活污水过程中产生的剩余污泥，含水率大于97％，COD含量为11000～13000mg/L。作为优选，步骤(1)中，所述搅拌磨的磨矿介质为钢球、玻璃球、石英砂的一种或多种，磨矿介质与污泥的质量比为1：1.5～1：3，搅拌磨破解污泥的转速3000～5000rpm，破解时间为50～80min。作为优选，步骤(2)中，具体过程为：将破解后的污泥在转速4000～6000rpm下离心30min；采用0.045um的滤膜对离心后的污泥进行真空过滤，得到污泥上清液。作为优选，步骤(3)中，所述浓缩苛化具体为：采用氢氧化钠或者氢氧化钾调节上清液至pH＝11～13，在60～80℃下将污泥上清液进行蒸发浓缩至原有体积的10％～20％，得到所述改性污泥上清液。作为优选，步骤(3)中，所述改性污泥上清液可作为氧化铁矿石以及疏水类矿物的抑制剂和调整剂。进一步，所述改性污泥上清液可作为铜冶炼渣以及滑石与辉钼矿分离的抑制剂。为了提高破解效果并降低运行成本，本专利技术采用搅拌磨与碱耦合破解剩余污泥，污泥絮体中有机物和细胞内外有机物的释放，将破解后污泥离心过滤，一方面减少了污泥的体积、含固量与含水量，实现污泥的减量化；另一方面，上清液经过浓缩苛化，得到改性污泥上清液，可以作为浮选药剂应用于选矿领域，充分实现了对污泥的资源化，无害化利用。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果为：(1)采用旋转球磨法破壁，一方面利用机械设备运转中产生的巨大的流体剪切力、瞬间高压以及瞬间冲击力对剩余污泥中的单个细菌和菌胶团的细胞壁进行破碎，迫使细胞内有机物质流出，来获得较高的污泥破壁率；另一方面该技术生产成本低，运行稳定，有利于本技术的工业化投产。(2)在球磨过程加入部分碱，一方面配合球磨作用进一步增加了污泥的破壁效果，使本技术的平均污泥破壁率高达80％以上；另一方面也可以减少后续苛化过程中碱的加入量，降低运行成本。(3)经过本技术处理后的污泥脱水性和金属含量大大降低，离心后的含水率降到70％以下，有利于进一步的无害化处理；如将离心后污泥再经过压滤脱水，含水率可以降到40％，可以直接与垃圾混填或者焚烧处理，真正实现了污泥的减量化、无害化、资源化处理。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1利用本专利技术工艺处理市政污水处理厂的剩余污泥，其含水率为99.3％，COD为12460mg/L。1)采用氢氧化钠将污泥pH调整至11，采用钢球作为磨矿介质，钢球与污泥的质量比为1：2，在4000rpm下磨矿80min得到破解污泥；2)破解污泥在4000rpm下离心30min，采用0.045um的滤膜对离心后的污泥进行真空过滤，过滤后得到污泥上清液；3)采用氢氧化钠调节上清液的pH至11，在60℃下将污泥上清液进行浓缩至原有体积的20％，得到改性污泥上清液。将实施例1制备的改性上清液用于赤铁矿浮选，原矿铁品位48.87％，调节pH＝8，以改性上清液作为铁的抑制剂，反浮选得到铁品位82％，回收率75％的铁精矿。对比例1原矿铁品位48.87％，调节pH＝8，以石灰作为铁的抑制剂，反浮选得到铁品位55.48％，回收率68％的铁精矿。实施例2利用本专利技术工艺处理市政污水处理厂的剩余污泥，其含水率为97.6％，COD为11384mg/L。1)采用氢氧化钾将污泥pH调整至13，采用石英砂作为磨矿介质，钢球与污泥的质量比为1:3，在5000rpm下磨矿50min得到破解污泥；2)破解污泥在6000rpm下离心30min，采用0.045um的滤膜对离心后的污泥进行真空过滤，得到污泥上清液；3)采用氢氧化钾调节上清液的pH至13，在80℃下将污泥上清液进行浓缩至原有体积的10％，得到改性污泥上清液。将实施例2制备的改性上清液用于滑石与辉钼矿的浮选分离，在pH＝8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在污泥中加入碱，调节污泥pH至11～13，并用搅拌磨破解污泥，破解后污泥有机质大量溶入液相；(2)将破解后的污泥依次进行离心、真空过滤，得到污泥上清液；(3)对污泥上清液进行浓缩苛化处理，得到改性污泥上清液，可直接用作选矿药剂。

【技术特征摘要】
1.一种利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在污泥中加入碱，调节污泥pH至11～13，并用搅拌磨破解污泥，破解后污泥有机质大量溶入液相；(2)将破解后的污泥依次进行离心、真空过滤，得到污泥上清液；(3)对污泥上清液进行浓缩苛化处理，得到改性污泥上清液，可直接用作选矿药剂。2.根据权利要求1所述的利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱采用氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的一种，利用无沉降性的碱液来确保破解流出的有机物质进入上清液。3.根据权利要求1所述的利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述污泥为活性污泥法处理城市生活污水过程中产生的剩余污泥，含水率大于97％，COD含量为11000～13000mg/L。4.根据权利要求1所述的利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌磨的磨矿介质为钢球、玻璃球、石英砂的一种或多种，磨矿介质与污泥的质量比为1：1....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘润清，孙伟，陈宇枫，王长涛，胡岳华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43