【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水的处理，具体涉及一种管垢的无害化工艺与基于管垢的铁碳材料陶粒制备方法。
技术介绍
1、在过去几十年中，随着水质法规和净水技术的发展，许多自来水公司通过选择更好的水源和升级水处理工艺来改善水质。虽然处理后的水的水质参数都达到了国家规定的饮用水标准，但当水厂处理后的水通过水管输送到用户那里时，水管污垢中积累的污染物可能会重新释放到处理后的水中，降低用户端的水质，危及供水系统的水质安全。许多水变色问题被归咎于水管中颗粒物的释放，即使在没有腐蚀问题的塑料管中也是如此。除变色问题外，还有报告称，含有大肠杆菌等有害细菌的沉积物的释放与急性胃肠道疾病的风险升高和人类肝细胞活力下降有关。
2、管道鳞片通常由腐蚀鳞片、沉积物、重金属、微生物和有机物组成。腐蚀鳞片起源于管壁，并向管道中心径向生长。典型的铁基管道腐蚀垢通常由四层组成：腐蚀的金属底板、内部多孔的核心层、紧凑的壳状层和腐蚀鳞片表面的松散沉积层。当沉积物附着在管壁或腐蚀鳞片上时，水中的游离重金属离子、微生物和有机污染物将积聚在沉积层中。一般情况下污染物会积累在管垢中，但是管道内部一旦发生扰动，特别是在变化的水动力条件下，沉积物中积累的污染物就会重新悬浮，诱发水质恶化。此外，水管污垢也会限制输水流量、增加水管压力，甚至可能会引起水管爆裂，给工业生产也带来诸多不便。
3、国内外的常用的管道清洗技术有单向冲洗技术、pig清洗技术、气水脉冲技术、冰清管技术和高压水射流等。除了这些主流的清理方法，国内也有很多清除水管污垢的新装置与方法的专利，如cn10824
4、铁炭材料复合处理技术是指活性炭与零价铁复合使用处理重金属废水的方法。铁炭材料复合处理技术的作用机理是指利用零价铁与炭材料之间的电势差形成原电池，从而发生电极反应处理废水的过程。铁炭材料表面的氧化还原反应的作用有利于重金属配合物复杂废水的去除，同时电反应中产生的亚铁的混凝作用和铁离子的沉淀都有利于污染物的去除有利于污染物的去除。铁炭复合处理技术的优点是能耗低、无二次污染，其由于操作简单常常用于工业废水的脱色、吸附处理之中。而水管污垢中的铁氧化物和有机物分别可以作为铁碳材料的铁源和炭源，通过适当的补充炭材料，以此来制备铁碳材料陶粒产品。而且考虑到水管污垢环境健康危害性以及国家日益严格的固废和危废排放限制，管道清洁产生的水管污垢固废和危废有必要进行无害化和资源化处置。
技术实现思路
1、针对本领域中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种对水管污垢中重金属等污染物的无害化处理方法，并对水管污垢中所含有的铁氧化物和有机物进行资源化利用。
2、为了达到以上专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种水管污垢的无害化和资源化利用方法，所述方法包括如下步骤：
3、(1)将一定浓度的酸加到装有粉碎后水管污垢的反应器中，一段时间后将反应器内的混合物过滤，得到金属盐母液和不溶泥料；
4、(2)金属盐母液采用碱溶液分步沉淀方式实现重金属离子与常规金属离子沉淀和分离，得到微量重金属废液和富铁泥料；
5、(3)将步骤(1)和步骤(2)所得不溶泥料和富铁泥料混合均匀，并放入烘箱内烘干，然后放入粉碎机内粉碎；另外将炭材料放入粉碎机内粉碎，将粉碎后的泥料和炭材料过筛；
6、(4)将一定目数的炭粉和泥料按照一定比例混合，同时加入高岭土粘合剂、玻纤增强剂，在搅拌机内搅拌混合均匀后，加适量水调制成均匀的塑性泥料，并挤出成型，得到相同粒径的颗粒；
7、(5)将步骤(4)所得颗粒置于炭化炉中，在氮气气氛下进行碳热还原处理，获得铁碳材料陶粒产品；
8、(6)加入一定量步骤(5)所获得的铁碳材料陶粒产品到微量重金属废液中，实现对重金属的吸附、富集回收或矿化。
9、本专利技术通过酸解将重金属与部分铁氧化物等物质初步分离，再通过碱溶液分步沉淀的方式，通过ph控制，调节沉积速率，进一步实现重金属离子与常规金属离子沉淀和分离；通过碳热还原方法实现了有机物的碳化的铁氧化物的还原，同时硅铝酸盐可以作为结构助剂，制备铁碳材料陶粒产品；对于微量重金属废液，采用所制备的铁碳材料陶粒制品吸附法分离和富集，进一步通过焙烧除碳，实现重金属元素的富集回收或矿化。
10、其特征在于，步骤(1)所述酸为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸等；
11、优选地，步骤(1)所述硫酸质量浓度不小于20％；
12、其特征在于，步骤(1)所述酸与水管污垢的质量比为1-5，例如可以是1，2，3，4，5等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、其特征在于，步骤(1)所述酸解时间为6-24h，例如可以是6h，8h，10h，12h，14h，16h，18h，20h，22h，24h等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14、其特征在于，步骤(2)所述碱溶液剂为含naoh、koh、nh4oh、na2co3、k2co3中的一种或多种混合物；
15、其特征在于，步骤(2)所述碱溶液浓度为碱液摩尔浓度为1-40％，例如可以是5％，10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用；
16、其特征在于，步骤(2)所述碱溶液分步沉淀的反应温度在20-80℃，例如可以是20℃，30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，80℃等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用；
17、其特征在于，步骤(2)所述金属盐母液与碱溶液的质量比为1-10，例如可以是1，2，3，4，5，6，7，8，9，10等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用；
18、其特征在于，步骤(3)所述不溶泥料和富铁泥料混合的质量比为1:1-1:10，例如可以是1:1，1:2，1:3，1:4，1:5，1:6，1:7，1:8，1:9，1:10等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用；
19、其特征在于，步骤(3)所述烘箱温度为60-150℃，例如可以是60℃，70℃，80℃，90℃，110℃，120℃，130℃，140℃，150℃等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用；
20、其特征在于，步骤(3)所述泥料和炭材料的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.提供一种水管污垢的无害化和资源化利用方法，所述方法包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.提供一种水管污垢的无害化和资源...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明，张茹，李长明，何理，姚小龙，姚志良，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：
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