用于活性淤泥脱水的助滤剂及其改质剂和基于煤气化煤泥的制备方法技术

本发明专利技术废料资源化利用领域，具体公开了一种用于活性淤泥脱水的助滤改质剂，其包括阴离子聚丙烯酰胺、式1化合物和式2化合物本发明专利技术还提供了包含所述改质剂和煤气化煤泥重选料的助滤剂及其在活性淤泥脱水中的应用。本发明专利技术所述的改质剂、助滤剂可基于成分协同，改善活性淤泥的脱水性能。改善活性淤泥的脱水性能。改善活性淤泥的脱水性能。

【技术实现步骤摘要】
用于活性淤泥脱水的助滤剂及其改质剂和基于煤气化煤泥的制备方法


[0001]本专利技术属于煤化工废弃产物资源化利用
，具体涉及煤气化煤泥制备活性淤泥脱水助滤剂的方法。

技术介绍

[0002]活性淤泥是城市污水处理厂用生物法处理污水的副产物。其中含有大量细菌、病毒及有机物，还含有镉、铬、铜、锌、铅等重金属和多氯联苯等有毒有害物质，且含水率高，可达99％。近年来，随着污水处理厂的大量兴建，随之产生的淤泥量也在逐年增加，淤泥的处理处置问题日益突出。国内淤泥处置方式主要包括填埋、土地利用、焚烧等。然而这些常规的淤泥处置方式已无法满足环保需求。
[0003]近年来，国内外学者已将研究的焦点转向环境友好、资源化利用度高的淤泥处理处置新技术。脱水减量化对于淤泥的运输、处理及处置具有重要意义。目前，许多污水处理厂常常利用铁盐、铝盐、高分子絮凝剂等对淤泥进行凝聚调理，降低过滤介质和泥皮的堵塞，以提高淤泥脱水性能；然而，在机械脱水过程中，单一絮凝调理的淤泥团粒很容易在压力作用下变形，随着泥皮中的孔隙闭合并消失，过滤效率降低。目前常使用助滤剂来降低泥饼的可压缩性，提升淤泥的机械脱水效率。助滤剂相对于絮凝剂，成本低廉，对淤泥脱水速度提升也更明显，因此工程中对高效、经济的助滤剂较为关注。常见的助滤剂主要包括碳基材料和矿物材料，碳基材料包含焦炭、煤粉、生物质材料等，矿物材料包含水泥、粉煤灰、石膏等。矿物材料相较于碳基材料获取更容易，成本更低，而碳基材料在促进脱水的同时能够提升淤泥的有机质含量、热值。因此若淤泥最终采用填埋方式处理，则选择矿物材料更为合适，若采用堆肥、焚烧等方式处理，则选择碳基材料更为合适。
[0004]煤气化是现阶段煤炭清洁高效利用的有效途径，但目前较差的气化炉装备性能或运行水平，会导致产生大量的气化粗渣和气化细渣。煤气化细渣(煤气化煤泥)是在煤气化炉中以飞灰形式随烟气排出，通过除渣工艺脱离得到的固体废渣。细渣一般为灰黑色粉末状，粒径在50～200μm之间的质量占比约为72％，形状一般呈球形颗粒和不规则蜂窝孔形颗粒，表面氧化严重，比表面积可达258.29m2/g，粗糙度大。其成分与煤种、生产工艺以及运行工况相关，主要取决于煤中的无机、有机组分。其中无机组分主要由钙铁铝硅酸盐和矿物质熔体组成，由于含有较多碱金属氧化物，因此煤气化细渣pH值大多为碱性；有机组分主要为未充分燃烧的残碳并且分散在无机组分中，其燃烧特性与劣质烟煤相似。气化粗渣的成分与锅炉灰渣相似，可作为建材、道路桥梁等掺混原料；而气化细渣却因为含碳量高、烧失量大，不能直接用作建筑、道路材料，填埋处理是当前最主要的处理方式，这种方式不仅浪费土地，并且含有重金属的渗滤液渗漏也会造成土壤和水体污染，其次无法回收其中的残碳，所以经济性和环保性极差。气化细渣的经济环保高效处理是煤气化企业需要解决的重要课题。目前，国内外针对气化渣应用的研究主要集中于以下几个方面:
[0005]①
将气化渣用于建工建材制备，例如制备骨料、胶凝材料、墙体材料、免烧砖等。这
是煤气化渣规模化消纳的重要途径。煤气化渣中含有大量硅铝氧化物，具有一定的火山灰活性，可用作水泥原料；由于煤气化渣颗粒具有一定的级配，可作为混凝土生产过程中的骨料和掺合料。学者们发现在混凝土中掺入研磨后的气化粗渣，其抗压强度远高于基准混凝土，且随着龄期延长后期强度持续上升，提出可以在混凝土中使用研磨后的气化粗渣部分替代天然砂作为细集料；利用气化渣中的残碳作为造孔剂和内部燃料，可降低烧结制品的密度和导热率，从而制备保温隔热、低密度的墙体材料；将煤矸石、钢渣、煤气化渣和锅炉渣按一定质量比加入水、氧化钙和硫酸钠，可制得强度为普通砖强度3倍的免烧砖。
②
将气化渣用于高附加值材料的制备，例如催化剂载体、橡塑填料、陶瓷材料、硅基材料等。煤气化渣含有丰富的铝硅碳资源，因此可制备附加值较高的无机材料。如采用煤气化渣与碱性介质低温固相活化与稀酸浸出的方法得到富含铝硅的溶液，加入适当的模板剂，可制得比表面积高达1200m2/g的二氧化硅介孔材料。采用煤气化渣、高岭土和碳酸钙按照11:5:4的配比，在成型压力10MPa、焙烧温度1180℃条件下，可制备多孔陶瓷。采用模压成型工艺，可制备孔隙率为49.20％、平均孔径为5.96nm的多孔陶瓷。
③
对气化渣中的残碳进行回收利用。煤气化渣残碳含量高、发热量低、水分高，导致其直接掺烧比例较低，掺烧需增加辅助设备，从而增加运行成本。煤气化渣烧失量过高是其难以利用的原因之一，对高含碳量气化渣进行循环掺烧，不仅利用了其中的碳资源，而且使高碳渣转变成低碳渣，有利于气化渣的建材化利用。现有的残碳浮选提质方案还是主要从浮选药剂的选择入手，找寻合适的药剂以及浮选流程，但是煤气化细渣本身的疏松多孔的特性导致的药剂浪费问题没有得到实质性的解决，使得煤气化细渣浮选技术无法更好地服务于化工，即经济型有待于考证。
④
气化渣用于土壤、水体修复。将煤气化渣应用于土壤水体修复是气化渣资源化利用的重要途径之一，符合以废治废的环保理念，目前许多学者尝试将气化渣用作土壤改良剂、淤泥调理剂、水处理吸附剂等。煤气化渣富含铝、硅、碳资源，是制备硅吸附材料、碳吸附材料、碳硅复合材料以及聚合氯化铝等水处理剂的优良原料。

技术实现思路

[0006]针对活性淤泥脱水效果不理想的问题，本专利技术目的在于，提供一种用于活性淤泥脱水的助滤改质剂，旨在基于所述的成分的组合协同，改善活性污泥的脱水和改质效果。
[0007]本专利技术第二目的在于，提供一种活性淤泥脱水助滤剂，旨在提供一种煤气化煤泥来源的、具有高活性淤泥脱水性能的助滤剂。
[0008]本专利技术第三目的在于，提供一种利用煤气化煤泥制备本专利技术所述活性淤泥脱水助滤剂的方法，旨在基于工业煤气化煤泥废料资源化制备具有优异活性淤泥脱水能力的助滤剂。
[0009]本专利技术第四目的在于，提供利用所述的助滤剂用于活性淤泥脱水的方法。
[0010]一种用于活性淤泥脱水的助滤改质剂，包括阴离子聚丙烯酰胺、式1化合物和式2化合物；
[0011][0012]式1
[0013][0014]式2
[0015]式1中，所述的R1、R2独自为H、C1～C6的烷基、C1～C6的烷氧基、卤素、三氟甲基或硝基；M为H、Na、K或NH4；
[0016]所述的R3为C2～C8的烷基、带有取代基的亚甲基、苯基或带有取代基的苯基；所述的取代基为羟基、C1～C6的烷氧基、卤素、硝基或三氟甲基。
[0017]本专利技术研究发现，创新地采用阴离子聚丙烯酰胺、式1和式2联合，可以实现协同，可以协同改善活性淤泥的脱水能力。
[0018]所述的阴离子聚丙烯酰胺的分子量可以为1.0
×
105～2
×
108；进一步可以为1.2
×
107～1.6
×
107。
[0019]本专利技术中，考虑到处理效率、效果和成本，所述的式1优选为式1
‑
A化合物，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于活性淤泥脱水的助滤改质剂，其特征在于，包括阴离子聚丙烯酰胺、式1化合物和式2化合物；式1中，所述的R1、R2独自为H、C1～C6的烷基、C1～C6的烷氧基、卤素、三氟甲基或硝基；M为H、Na、K或NH4；所述的R3为C2～C8的烷基、带有取代基的亚甲基、苯基或带有取代基的苯基；所述的取代基为羟基、C1～C6的烷氧基、卤素、硝基或三氟甲基。2.如权利要求1所述的助滤改质剂，其特征在于，所述的阴离子聚丙烯酰胺分子量为1.0
×
105～2
×
108；进一步优选为1.2
×
107～1.6
×
107；优选地，式1中，所述的R1、R2均为H，M为Na；优选地，式2中，所述的R3为苯基或带有取代基的苯基，所述的取代基为羟基、C1～C3的烷基或C1～C3的烷氧基；优选地，阴离子聚丙烯酰胺、式1和式2的重量比为0.05～5：0.5～10：0.2～3；进一步优选为0.1～0.5：1～5：1～2；更进一步优选为0.2～0.4：2～4：1～2。3.一种活性淤泥脱水助滤剂，其特征在于，包括煤气化煤泥的重选料和权利要求1或2所述的助滤改质剂；所述的重选料为煤气化煤泥经重选剔除重组分的剩余物料。4.如权利要求3所述的活性淤泥脱水助滤剂，其特征在于，所述的重选料为重选减少煤气化煤泥中密度大于2.4g/m3重组分的剩余料。5.如权利要求3或4所述的活性淤泥脱水助滤剂，其特征在于，所述的活性淤泥脱水助滤剂中，助滤改质剂的重量含量为0.5～20％，优选为2～10％。6.一种利用煤气化煤泥制备权利要求3～5任一项所述活性淤泥脱水助滤剂的方法，其特征在于，将煤气化煤泥进行重选，减少...

【专利技术属性】
技术研发人员：符剑刚，蔺玥，张钰睿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：