永續製程將污水污泥轉化為高價值活性碳
在您沖洗馬桶、排水槽或洗衣服後,廢水會經由下水道系統進入廢水處理設施。這就產生了殘留的固體廢棄物–污水污泥,其中可能含有重金屬、化學物質和病原體。由於污染物含量高,全球產生的大量污水污泥造成了環境問題。不過,西班牙科爾多瓦大學的研究人員已經開發出一種可持續的簡化方法,將污水污泥轉化為高價值的活性炭,可廣泛應用於工業和住宅領域。 近年來,熱解(在惰性氣氛中對材料進行高溫熱分解)作為一種將污水污泥轉化為有價值的活性碳的方法,引起了人們的興趣。由於在這過程是否可行的問題上仍有很大的知識空白,因此研究人員從這裡開始。研究人員使用經過生物製程(利用微生物淨化廢水)處理過的原污水污泥,先在爐子裡烘乾污泥,去除其中的高水分。然後,將乾燥後的產品在研磨機中研磨成粉末,並與活化劑混合。活化劑可活化或加速熱化學反應,對於從污水污泥中獲得活性碳至關重要。研究人員選擇了氫氧化鉀(KOH),因為它成本低、無污染,並嘗試使用較低的比例,使該工藝更具可持續性,減少資源消耗、環境污染和最終生產成本。活化後,污泥粉末在無氧條件下進行熱解碳化,然後加入鹽酸處理,淨化並消除某些礦物質。研究人員對污泥與KOH 的不同混合比例、熱解時間和溫度目標進行了研究,以確定從污泥中生產高比表面活性碳的最佳方法。研究人員發現,將KOH 的用量至少減少50%,污泥與KOH 的比例為3:1,最高溫度為800 °C(1,472 °F)是最佳選擇,每公斤(2.2 磅)污水污泥可產生0.63 公斤(1.3 磅)活性碳。這也使得活性碳更加多孔,含碳量更高(62%)。由於活性碳用於空氣和水的淨化、氣味控制和貴金屬回收,其多孔性質非常重要,因為它能提高活性碳吸附氣體和液體中化學物質的能力。該研究的通訊作者瑪麗亞-安赫爾斯-馬丁(María Ángeles Martín)說:”從實用的角度來看,提出可以在工業規模上實施的解決方案非常重要。這是文獻中最簡單的程序之一,使用的技術已經在工業規模的市場上存在”。研究人員對能量、品質和經濟性進行計算後估計,利用濕污泥生產活性碳的成本為每公斤17.53 歐元(18.91 美元)。他們表示,成本高的原因是污泥含水量高達92%。如果在污水處理過程中使用離心分離法將濕度降低到80%,他們估計每公斤活性碳的成本將降低50%以上,為8 歐元(8.63 美元)。現在,簡化製程已經通過測試,驗證了從污水污泥中獲得的活性碳的質量,研究人員計劃開發這種材料的應用。這項研究發表在《環境管理期刊》。