T-QGCML 3164-2024 表面處理污泥水熱制備聚硫鐵晶體

ICS13.030.40CCSJ88HydrothermalpreparationofpolymericFe/ScrystalsfromsurfacetreatmentsludgeIT/QGCML3164—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4總體要求 5使用方法 36環(huán)保與安全 4T/QGCML3164—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院提出。本文件由全國(guó)城市工業(yè)品貿(mào)易中心聯(lián)合會(huì)歸口。本文件起草單位：仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院、長(zhǎng)春工程學(xué)院、東北師范大學(xué)、綠爾盛（重慶）環(huán)境科技有限公司、元素貴稀吉林省環(huán)境科技有限公司、重慶港力環(huán)保股份有限公司、重慶閣林環(huán)保科技有限公司、北京淶澈科技發(fā)展有限公司、吉林省拓達(dá)環(huán)保設(shè)備工程有限公司、重慶德潤(rùn)新邦環(huán)境修復(fù)有限公司。本文件主要起草人：朱遂一、陳瑜、楊煒璐、劉劍聰、羅振、艾勝書、邊德軍、田曦、王帆、楊杰文、刁增輝、梁嘉林、王志剛、黃祖明、陳建、陳方鑫、彭彤、李果、孫通、李鏡、鄭偉、石敬華、況力、王靜、樊昌井、王洪寧、邵春彥、周先進(jìn)、姚凱、張旭。本文件為首次發(fā)布。1T/QGCML3164—2024表面處理污泥水熱制備聚硫鐵晶體本文件規(guī)定了表面處理污泥水熱制備聚硫鐵晶體的術(shù)語(yǔ)和定義、總體要求、使用方法、環(huán)保與安全。本文件規(guī)定了適用于表面處理污泥水熱制備聚硫鐵晶體的生產(chǎn)、貯存和使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB5085危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)通則GB18597危險(xiǎn)廢物儲(chǔ)存污染控制標(biāo)準(zhǔn)3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1聚硫鐵晶體Polyironsulfide聚硫鐵晶體是一種堿性聚硫鐵產(chǎn)品，屬于新一代環(huán)?；炷齽┖头翌D催化試劑。其具有一維聚硫鐵棒狀晶體結(jié)構(gòu)，能夠在酸性、中性和弱堿性條件下自動(dòng)水解，釋放含F(xiàn)e-OH/Fe-SH的絮體，快速配位吸附去除水中的磷酸鹽、抗生素、重金屬離子等。該類晶體易分層澄清、使用pH范圍廣，能夠與芬頓試劑聯(lián)用，對(duì)水中有機(jī)物產(chǎn)生廣譜性去除效果，并顯著節(jié)約芬頓試劑使用量，芬頓催化性能優(yōu)于其他無(wú)機(jī)絮凝劑和亞鐵鹽產(chǎn)品。與傳統(tǒng)硫酸亞鐵或硫酸鐵凈水劑相比，該晶體具有以下特點(diǎn)：投藥量少、適應(yīng)pH范圍廣、沉淀迅速、除重金屬離子、除磷、除抗生素、芬頓聯(lián)用高效降有機(jī)物等。該產(chǎn)品無(wú)毒，腐蝕性小，使用后不會(huì)造成二次污染。3.2表面處理污泥Surfacetreatmentwaste金屬表面處理過(guò)程，如電鍍、酸（堿）洗、磷化、除油、除銹、拋光等，產(chǎn)生的含鐵廢泥。鐵礦等。不同工廠的工藝不同，所得的表面處理污泥成分3.3水熱制備Hydrothermalsynthesis使用水為溶劑，在加熱條件下利用水溶液中物質(zhì)，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)合成的方法。這里指聚硫鐵晶體合成過(guò)程中，使用的堿液和加熱條件。3.4除雜Impuritiesremoval這里特指堿液中硅鋁的去除。聚硫鐵晶體生成過(guò)程中，需要完全回用堿液。但堿液中積累了硅酸根和鋁酸根，需要使用石灰乳進(jìn)行脫除。除雜后的堿液，能夠直接回用于聚硫鐵晶體的生產(chǎn)。4總體要求4.1一般規(guī)定2T/QGCML3164—20244.1.1表面處理污泥資源化制備聚硫鐵晶體，應(yīng)符合危險(xiǎn)廢物管理的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)劃要求。4.1.2表面處理污泥在企業(yè)內(nèi)的貯存和使用，應(yīng)符合GB18597的規(guī)定。4.1.3制備過(guò)程中產(chǎn)生的硅鋁殘?jiān)途哿蜩F晶體，應(yīng)按照GB5085的規(guī)定，進(jìn)行毒性鑒別。4.1.4企業(yè)內(nèi)部建設(shè)污泥資源化項(xiàng)目，應(yīng)符合地方規(guī)劃、區(qū)域排放總量控制要求和環(huán)境影響評(píng)價(jià)。4.2原理4.2.1表面處理污泥中的含鐵化合物，其在堿性溶液中發(fā)生如下的反應(yīng)：（a）在強(qiáng)堿溶液中，含鐵化合物的表面鐵發(fā)生水解生成Fe(OH)4-；（b）Fe(OH)4-釋放到表層水膜中，其中的一個(gè)-OH基團(tuán)被-SH取代，生成Fe(OH)3SH-；該步驟僅在高溫條件下進(jìn)行；（c）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，相鄰Fe(OH)3SH-之間發(fā)生聚合，生成FeS2Fe(OH)42-；（d）由此引發(fā)了表面鐵的自硫化聚合反應(yīng)，生成一維(FeS2)nn-棒狀晶體。4.2.2晶體中的空余電荷可以被Na+或者K+中和，生成erdite晶體或KFeS2晶體。4.2.3污泥中的硅鋁化合物會(huì)溶解于堿液中，生成硅酸/鋁酸根，并不參與聚硫鐵晶體的生成。通過(guò)加入石灰乳，生成硅鋁鈣不溶物，可以脫除堿液中的硅鋁雜質(zhì)。4.2.4污泥中的少量重金屬參與反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)的硫化物沉淀，進(jìn)入到聚硫鐵晶體中。4.3工藝流程采用水熱方法制備聚硫鐵晶體，步驟包括污泥調(diào)質(zhì)、加熱、脫水和裝袋，輔助工藝是脫水堿液的回用。圖1為基本處理工藝流程。圖1污泥制備聚硫鐵晶體工藝流程圖4.4工藝過(guò)程控制4.4.1調(diào)質(zhì)/攪拌4.4.1.1使用氫氧化鈉和硫化鈉配置堿液，其中氫氧化鈉摩爾濃度高于1，硫化鈉摩爾濃度為2-3；配置后的溶液中氫氧化鈉和硫化鈉完全溶解；溶液清澈透明。也可以使用氫氧化鉀和硫化鉀取代氫氧化鈉和硫化鈉。4.4.1.2污泥可以為板框脫水污泥或干燥污泥；使用未脫水污泥時(shí)，需要單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)量。4.4.1.3將污泥倒入堿液中，固液比為1:3-1:5。攪拌均勻，生成泥水混合液；使用篩網(wǎng)過(guò)濾，去掉混合不均勻的塊狀顆粒。4.4.2加熱3T/QGCML3164—20244.4.2.1將泥水混合液倒入反應(yīng)釜中，啟動(dòng)加熱裝置和攪拌裝置；控制反應(yīng)釜的溫度為80℃到160℃。4.4.2.2溫度低于100℃,恒溫時(shí)間不小于24h。4.4.2.3溫度高于100℃,需要密閉反應(yīng)釜。4.4.3脫水加熱完成后，冷卻到50℃下，接著使用板框過(guò)濾進(jìn)行固液分離，得到黑色固體顆粒。4.4.4裝袋4.4.4.1將得到的固體顆粒直接密封裝袋。4.4.4.2使用的密封袋需防堿腐蝕。4.4.4.3密封袋外套一層尼龍或紙袋，且袋子上明確標(biāo)識(shí)堿性固體。4.4.5加堿/除雜4.4.5.1收集脫水得到的堿液，向其中加入石灰乳，常溫混合攪拌30min后，板框過(guò)濾，分離含鈣硅鋁不溶物。4.4.5.2石灰乳劑量需要單獨(dú)實(shí)驗(yàn)確定。4.4.5.3含鈣硅鋁不溶物，需單獨(dú)貯存，且進(jìn)行毒性浸出測(cè)試。4.4.5.4向除雜后的堿液中加入硫化鈉，使堿液中硫化鈉摩爾濃度維持在2-3之間?？梢允褂昧蚧浫〈蚧c。4.5設(shè)備要求4.5.1調(diào)質(zhì)槽，耐強(qiáng)堿腐蝕，帶機(jī)械攪拌和篩網(wǎng)過(guò)濾。4.5.2加熱釜，耐強(qiáng)堿腐蝕，帶攪拌，使用溫度高于80℃。4.5.3板框壓濾機(jī)，耐強(qiáng)堿腐蝕，濾布孔徑1μm。4.5.4設(shè)備間設(shè)置強(qiáng)排風(fēng)。4.6成品控制產(chǎn)品為黑色塊狀晶體，指標(biāo)如表1所示：表1聚硫鐵晶體產(chǎn)品質(zhì)量表全鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%21-25%全硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%21-29%含水率，%25-30%氯離子含量，%＜0.05%鋁含量，%＜1%5使用方法5.1聚硫鐵晶體適用于礦山、表面處理、制藥、化工等工業(yè)廢水的處理。5.2本產(chǎn)品必須密封保存，使用前需要檢查包裝是否損壞；若損壞，停止使用。5.3因原水性質(zhì)不同，應(yīng)根據(jù)不同情況，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試或作燒杯實(shí)驗(yàn)，取得最佳使用條件以達(dá)到最好的處理效果。5.4投加量的確定4T/QGCML3164—2024根據(jù)原水水質(zhì)，通過(guò)燒杯實(shí)驗(yàn)檢測(cè)目標(biāo)污染物的去除效率，判斷最佳投加量。5.5混凝工藝5.5.1本產(chǎn)品為固體或半固體，使用時(shí)按前述劑量直接投加到廢水處理池進(jìn)行混合。（a）初始階段：攪拌速度維持150-200rpm，使晶體與廢水混合均勻；（b）反應(yīng)階段：攪拌速度維持100rpm，該階段晶體自動(dòng)水解并產(chǎn)生明顯的除污效果；（c）沉降階段：推薦采用斜管沉淀池，快速沉淀顆粒。5.5.2本產(chǎn)品可以直接取代傳統(tǒng)混凝劑，應(yīng)用于化學(xué)混凝法工業(yè)廢水處理工程，原用設(shè)備無(wú)需作大的改造，只需增設(shè)產(chǎn)品投藥槽即可。5.6芬頓工藝本產(chǎn)品應(yīng)用于芬頓法處理廢水時(shí)，應(yīng)在反應(yīng)階段投加芬頓試劑，反應(yīng)時(shí)間以30-120min范圍為宜，對(duì)高色度、高COD的工業(yè)廢水，輔以電場(chǎng)作用效果甚佳。5.7參考用量若現(xiàn)場(chǎng)缺少實(shí)驗(yàn)條件，在應(yīng)急時(shí)可參考下表2進(jìn)行聚硫鐵晶體的投加。表2聚硫