本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及一種活化給水廠污泥基陶粒強化其吸磷效果的方法。

背景技術(shù)：

磷是生物生長的基本營養(yǎng)元素，但磷含量＞0.02mg/L會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，嚴(yán)重破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。同時磷也是影響我國水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因子。去除污水中的磷使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)成為延緩水體富營養(yǎng)化的有效手段。吸附法作為一種簡單、高效、快速的除磷技術(shù)受到廣泛關(guān)注，其關(guān)鍵在于尋找高效而廉價的吸附材料。目前常用的吸附材料包含活性氧化鋁、活性炭、沸石、粘土礦物以及一些工業(yè)副產(chǎn)物。其中，開發(fā)一些廢棄物作為吸附材料，實現(xiàn)廢棄物的資源化，符合循環(huán)經(jīng)濟的理念，具有重大的現(xiàn)實意義。

給水廠污泥是水處理工藝過程中的副產(chǎn)物，主要包括沉淀池排泥水和反沖洗水，產(chǎn)量巨大，為進水量的4-7％。目前，給水污泥處置方式主要包含土地填埋、直接排入受納水體或市政管網(wǎng)，但是這些方式均存在一定的缺點，土地填埋處置費用較高；直接排入受納水體，會抬高河床，影響水體生態(tài)系統(tǒng)；而排入市政管網(wǎng)，則會增加污水處理廠的負(fù)荷。給水廠污泥作為一種安全無害的廢棄物，其富含無定形態(tài)的鐵鋁，具有巨大的比表面積和微孔體積，可作為吸附材料回收利用。目前，已有研究表明給水廠污泥可以有效去除水體中的磷?；厥战o水廠污泥做吸磷材料，解決污泥處置問題的同時開發(fā)了廉價、高效的吸附材料，這種變廢為寶的處置方式，實現(xiàn)了污泥資源化，將成為未來污泥處置的發(fā)展趨勢。

當(dāng)前，針對開發(fā)給水廠污泥做吸磷材料的研究主要集中在利用給水廠污泥燒制陶粒，然后將其作為濾料或填料運用到水處理工藝中。已有些研究做了相關(guān)報道，如申請?zhí)枮?01210243400.6的專利公開了一種以給水污泥與污水污泥制備水處理濾料的方法；申請?zhí)枮?01511023099.8的專利公開了一種用給水廠污泥制備多孔型吸磷陶粒的方法。但目前污泥陶粒均存在給水廠污泥摻雜量低，吸附效果差的缺陷。這些缺點均限制了給水廠污泥的廣泛使用，因此，制備高效除磷給水廠污泥陶粒將成為未來污泥資源化的必然趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服以上技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種活化給水廠污泥基陶粒強化其吸磷效果的方法，通過將給水廠污泥干化破碎與粘土混和均勻，于成球機中噴灑適量的水造粒，干燥后經(jīng)高溫煅燒得到污泥陶粒，然后將污泥陶粒浸泡于鹽酸中活化，清洗烘干后即得到活化污泥陶粒。

本發(fā)明提出的一種活化給水廠污泥基陶粒強化其吸磷效果的方法，具體步驟如下：

(1)將給水廠污泥自然干化，粉碎，過篩，使其粒徑≤125μm；

(2)將給水廠污泥、粘土混合均勻后于成球機內(nèi)，噴灑適量的水，造粒成球；

(3)篩分獲得粒徑為0.8mm～1mm的生料球，自然晾干，移入馬弗爐中在400℃條件下預(yù)熱20min，然后升溫至900℃，焙燒10min，隨爐冷卻得到污泥陶粒；

(4)將陶粒浸泡于濃度為0.5mol/L～2mol/L的HCl溶液中24h；

(5)濾出陶粒，用去離子水洗凈，烘干即得到最終產(chǎn)品。

優(yōu)選的，步驟(2)中所述給水污泥與粘土的質(zhì)量比為2:1。

優(yōu)選的，步驟(2)中所述水的質(zhì)量為物料總質(zhì)量的15％。

優(yōu)選的，步驟(2)中成球機的轉(zhuǎn)速為40rpm。

優(yōu)選的，步驟(3)中，陶粒重量(g)與HCl溶液的體積(mL)比為1:10。

用活化后的給水廠污泥陶粒處理模擬含磷廢水，測定處理前后磷的濃度，計算去除率和吸附量。

吸附容量Q_t和去除率η的計算公式見(a)、(b)

吸附容量Q_t＝(C₀-C_t)V/m (a)

去除率η＝(C₀-C_t)/C₀ (b)

式中：Q_t—t時刻的吸附容量，mg/g；

η—去除率，％

C₀，C_t—磷初始濃度和t時刻的濃度，mg/L；

V—溶液體積，L；

m—吸附劑的質(zhì)量，g。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明在污泥陶粒燒制過程中，提高了給水廠污泥摻量，既解決了給水廠污泥處理處置問題，同時降低了純粘土陶粒的成本，保護了耕地；活化后的陶粒具有良好的磷吸附效果，克服了其工程應(yīng)用缺陷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的給水污泥陶粒表觀結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明陶?；罨昂髮α?4h吸附情況圖。

具體實施方式

實施例1：

用給水廠污泥制備陶粒的方法，具體步驟如下：

(1)將給水廠污泥自然干化，粉碎，過篩，使其粒徑≤125μm；

(2)將給水廠污泥、粘土以質(zhì)量2:1混合均勻后于成球機內(nèi)，設(shè)置成球機的轉(zhuǎn)速為40rpm，噴灑質(zhì)量約為物料質(zhì)量15％的水，造粒成球；

(3)篩分獲得粒徑為0.8mm～1mm的生料球，自然晾干，移入馬弗爐中在400℃條件下預(yù)熱20min，然后升溫至900℃，焙燒10min，隨爐冷卻得到污泥陶粒。

該陶粒的筒壓強度為4.3MPa，比表面積為2.7m²/g。

實施例2：

水廠污泥制備陶粒的活化方法，具體步驟如下：

(1)稱取5g陶粒3份分別置于50mL濃度為0.5mol/L，1mol/L，2mol/L的HCl溶液中，浸泡24h；

(2)濾出陶粒，用去離子水洗凈，烘干得到活化后的給水廠污泥陶粒。

實施例3：

活化前后給水污泥陶粒的磷吸附性能的確定

配制初始濃度為50mg/L的KH₂PO₄溶液模擬含磷廢水，加入實施例1-2中制備的活化前后的給水污泥陶粒，在固液比為1:100的條件下，于振蕩培養(yǎng)箱中以100rpm的轉(zhuǎn)速振蕩100h，活化前后陶粒除磷效果如圖2所示。從圖中可以看出，活化后陶粒除磷效果明顯提高，并且隨著鹽酸濃度的增大，去除率和吸附量逐漸增大。當(dāng)鹽酸濃度為2mol/L時，陶粒對溶液中磷的去除率高達(dá)87％，吸附量為961mg/kg。

以上所述僅為本發(fā)明優(yōu)選的實施例而己，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。