一种基于污泥基活性焦活化过氧化氢氧化降解染料废水的方法

本发明公开了一种基于污泥基活性焦活化过氧化氢氧化降解染料废水的方法，将生物污泥空气干燥，粉碎成2～4mm的颗粒，取干燥后的生物污泥颗粒放入反应釜中，加入去离子水，密封，磁力搅拌，然后加热反应，反应结束后，冷却、清洗、真空过滤，可得污泥基活性焦；取污泥基活性焦分散至染料废水中，调节pH值至6.8～7.6，然后迅速加入双氧水，常温振荡，反应结束后固液分离，静置，然后测定吸光度和总有机碳含量。本发明工艺过程简单，利用污泥基活性焦表面的持久性自由基活化过氧化氢产生具有强氧化性的羟基自由基，能够快速降解染料分子，具有广阔的工程化应用前景。

技术领域

本发明属于工业废水治理领域，特别涉及一种基于污泥基活性焦活化过氧化氢氧化降解染料废水的方法。

背景技术

染料废水具有水量大、色度和有机物浓度高、水质和pH值变化大、成分复杂等特点，另外废水中还含有残余染料、浆料、助剂、纤维杂质及无机盐等，属于生化性较差的工业废水。现阶段，水资源短缺和污染物排放已成为印染行业可持续性发展的制约性因素。为了满足染料废水日益严格的排放标准和综合回用标准，传统废水处理工艺必须进行升级改造，并组合深度处理工艺，以进一步去除二级生化处理工艺所不能去除的污染物，如溶解性难降解有机物等。目前，虽然采用一些诸如光化学、电化学和高级氧化等深度处理染料废水取得了良好效果，但由于处理成本、能耗和二次污染等因素的制约，这些技术工艺还尚未在染料废水深度处理中广泛推广。此外，为了寻求能够高效去除染料废水中难生物降解物质和氮磷等营养物质的技术方法，国内外相关学者和工程师也相继开发了一些新技术和新工艺，如超声波技术、坡面漫流技术等，但还是进一步深入研究和工程验证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于污泥基活性焦活化过氧化氢氧化降解染料废水的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于污泥基活性焦活化过氧化氢氧化降解染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将生物污泥空气干燥进行粉碎，得到粒径为2～4mm的生物污泥颗粒；

步骤2：将步骤1得到的生物污泥颗粒放入反应釜中，加入去离子水，密封，在磁力搅拌、加热条件下进行反应，反应结束后冷却、清洗、真空过滤，可得污泥基活性焦；

步骤3：取步骤2制备所得的污泥基活性焦分散至到染料废水中，调节pH值至6.8～7.6，然后迅速加入双氧水，在常温振荡条件下反应，反应结束后固液分离，上清液静置，然后测定吸光度和总有机碳含量。

优选地，所述步骤2中，生物污泥颗粒和去离子水的质量比为1:(2～4)。

优选地，所述步骤2中，磁力搅拌速率为600～800r/min，反应温度为200～300℃，反应时间为2～6h。

优选地，所述步骤2中，清洗包括盐酸冲洗、乙醇或丙酮浸泡、去离子水冲洗，其中盐酸浓度为0.1～0.5mol/L，乙醇或丙酮体积分数为50～85％。

.........

优选地，所述步骤3中，污泥基活性焦与双氧水质量比为(3～10):1。

优选地，所述步骤3中，污泥基活性焦与染料废水的质量体积比是0.4～1.0mg/mL。

优选地，所述步骤3中，染料废水为活性染料和偶氮染料废水，色度为800～1200倍，总有机碳浓度为10～15mg/L。

优选地，所述步骤3中，振荡频率为100～300r/min，振荡时间为30～90min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明方法工艺过程简单，二次污染小，脱色率高，克服了现有传统高级氧化工艺设备要求和处理成本均高的缺陷，能够工程化推广应用于染料废水深度处理中。

(2)本发明利用蒸馏水在亚临界状态下的特殊物化性质和溶剂化效应，实现对生物污泥的碳化和芳香化过程，不仅能耗比传统热解方法低，而且其表面持久性自由基丰度高，能够活化双氧水分解产生具有强氧化性的羟基自由基，进而氧化降解染料分子。

(3)本发明不仅可以拓展生物污泥资源化利用领域，还能够提供一种高效降解染料分子的高级氧化方法，具有广阔的工程化应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明实施例中所使用的试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。

本发明实施例中染料废水色度和总有机碳检测方法参照国家环境保护总局编写的“水和废水监测分析方法”(第四版，中国环境出版社，2002年)，分别采用稀释倍数法和燃烧氧化-非分散红外吸收法检测，TOC检测仪器为德国耶拿multi N/C 3100总有机碳/总氮分析仪。

实施例1

本实施例提供了一种基于污泥基活性焦活化过氧化氢氧化降解染料废水的方法，具体步骤如下：

步骤1：将城市污水处理二沉池生物污泥空气干燥，粉碎成2mm的生物污泥颗粒；

步骤2：取5g生物污泥颗粒放入体积为100mL的不锈钢反应釜中，加入20mL去离子水，密封，控制磁力搅拌速率为600r/min，然后加热至220℃反应2h，反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，倒出反应所得的固液混合物于烧杯中，使用20mL浓度为0.1mol/L盐酸冲洗，再用20mL体积分数为75％的乙醇浸泡，然后使用40mL去离子冲洗，真空过滤，最后称重后得到2.2g污泥基活性焦；

步骤3：称取60mg上述所得的污泥基活性焦分散至150mL的活性染料废水中，活性染料废水的色度为800倍，总有机碳浓度为12mg/L，调节pH值至7.2，然后迅速加入10mg双氧水，常温振荡60min，控制振荡频率为150r/min，反应结束后固液分离，上清液静置1h。

经测定，染料废水脱色率为90％，总有机碳去除率为68％。

实施例2

本实施例提供了一种基于污泥基活性焦活化过氧化氢氧化降解染料废水的方法，具体步骤如下：

步骤1：将城市污水处理二沉池生物污泥空气干燥，粉碎成3mm的颗粒，取5g放入体积为100mL的不锈钢反应釜中，加入10mL去离子水，密封，控制磁力搅拌速率为800r/min，然后加热至200℃反应2h，反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，倒出反应所得的固液混合物于烧杯中，使用10mL浓度为0.1mol/L盐酸冲洗，再用10mL体积分数为75％的乙醇浸泡，然后使用20mL去离子冲洗，真空过滤，最后称重后得到2.5g污泥基活性焦；

步骤2：称取60mg上述所得的污泥基活性焦分散至60mL活性染料废水中，活性染料废水的色度为1000倍，总有机碳浓度为15mg/L，调节pH值至7.4，然后迅速加入20mg双氧水，常温振荡90min，控制振荡频率为150r/min，反应结束后固液分离，上清液静置1h。

经测定，染料废水脱色率为92％，总有机碳去除率为71％。

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