CN101734839B - 一种用于污泥脱水的复配絮凝剂处理工艺 - Google Patents

一种用于污泥脱水的复配絮凝剂处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一套采用壳聚糖、聚丙烯酰胺复配絮凝剂对污泥进行脱水的处理工艺。其关键技术是将壳聚糖絮凝剂与污泥一并注入反应器，控制搅拌周期、强度以及泥药进入流量比，使壳聚糖与污泥颗粒充分接触反应，随后注入聚丙烯酰胺，保持慢速搅拌，促进污泥絮体颗粒的进一步成长。通过静置沉淀，将污泥絮体中的水分排出。运行结果表明，在取得同等调理效果的基础上，复配絮凝壳聚糖和聚丙烯酰胺的药剂投加量比常规工艺中单独使用节省了75％，经济、环境效益显著。

Description

一种用于污泥脱水的复配絮凝剂处理工艺
技术领域
本发明属于环境工程水处理技术领域，适用于各种活性以及消化浓缩污泥的处理。
背景技术
污泥含水率是影响污泥处置效率的关键因素。高效脱水可大大减少污泥体积并降低后续工艺处置成本和难度。目前，关于污泥调理改善其脱水性能的方法主要是通过投加无机或有机絮凝剂以减少污泥与水的亲和力，改变污泥中水分的存在形式，从而达到易于脱水的目标。
聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)和壳聚糖(CTS)是污泥处置中常用的高效絮凝剂。邹鹏在2005年第25卷第5期的《工业水处理》杂志中发表论文《壳聚糖絮凝剂的投加量对污泥脱水性能的影响》(对比文献1)中指出，在对浓缩污泥进行调理中，聚丙烯酰胺的调理效果优于聚合氯化铝，但差于壳聚糖。壳聚糖在调理污泥的过程中既有电中和作用，又能起到良好的吸附架桥作用，但存在投加量相对较高的问题。谭淑英在2004年第33卷第1期《石油与天然气化工》杂志中发表论文《复配絮凝剂对炼油活性污泥处理中的应用研究》(对比文献2)中表明，采用壳聚糖、聚合氯化铝复配絮凝剂对污泥进行调理，调理效果明显优于单一絮凝剂并可有效节省壳聚糖的用量。
聚合氯化铝为无机絮凝剂，其在污泥调理中主要起到电中和的作用。相比之下，聚丙烯酰胺为有机高分子絮凝剂，其电荷密度远大于聚合氯化铝，电中和作用更强。此外，它还具有一定的吸附架桥作用。采用聚丙烯酰胺与壳聚糖进行复配，调理效果将优于聚合氯化铝与壳聚糖的复配。张印堂在2002年第21卷第1期的《上海环境科学》杂志中发表论文《壳聚糖絮凝剂在活性污泥调理中的应用》(对比文献3)中证实了这一结论。然而，其研究过程中获取的工艺参数不够具体，难以指导工业应用。另外，该研究未涉及到消化污泥，适用范围相对较窄。
从文献可以看出，研究开发壳聚糖、聚丙烯酰胺复配絮凝剂污泥处理工艺，具有重大的工程应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一套高效壳聚糖、聚丙烯酰胺复配絮凝剂污泥处理工艺，进一步提高污泥脱水性能并降低絮凝剂的使用量。
一种用于污泥脱水的复配絮凝剂处理工艺，以聚丙烯酰胺和壳聚糖为絮凝剂，先投加壳聚糖，再投加聚丙烯酰胺的复配投加方式，主要关键技术在于控制污泥与絮凝剂的进入流量比，并在注入污泥与药剂的同时，开启搅拌；絮凝剂的投加顺序为先投加壳聚糖，后加入聚丙烯酰胺；投加壳聚糖后，先进行快搅，后转入慢搅，对于聚丙烯酰胺，保持慢速搅拌。
其工艺步骤如下：
(1)将壳聚糖和聚丙烯酰胺分别配制成18-22％和8-12％污泥浓度的溶液；
(2)打开污泥与壳聚糖进口阀门，通过计量泵将污泥与壳聚糖按流量比100∶1一并注入反应器；
(3)注入污泥与壳聚糖混合液的同时，开启搅拌，先以转速80-120rpm/min搅拌，至污泥与壳聚糖混合液注入完毕后，转速调整为450-550rpm/min，1min后，再次切换至80-120rpm/min，持续2min；
(4)关闭污泥与壳聚糖进口阀门，打开聚丙烯酰胺进口阀门，注入污泥体积1％的聚丙烯酰胺溶液，注入流量控制在5L/min；
(4)整个聚丙烯酰胺投加过程中，转速保持为80-120rpm/min，注入聚丙烯酰胺完毕后，持续慢速搅拌2min；
(5)停止搅拌，静置30min；
(6)打开主反应器底部阀门和污泥浓缩槽进口阀门，将浓缩污泥排出；
(7)关闭污泥浓缩槽进口阀门，打开水槽进口阀门，将上清液排除；
(8)关闭水槽进口阀门，开始下一循环。
附图说明
图1为本发明污泥脱水的复配絮凝剂处理工艺流程示意图：
1为反应器，2为变频搅拌器，3为pH计，4、5、6、7、8均为阀门，18、19、20、21、22均为阀门，15、16、17均为流量计，9、10均为计量泵，11为污泥槽，12为加药槽，13为污泥浓缩槽，14为水槽，23为搅拌叶片。
具体实施方式
采用0.5m3圆斗型有机玻璃反应器1，反应器1内径为0.7m。圆柱与泥斗的体积比为4∶1。其中，圆斗有效容积为0.1m3，高度为0.75m。变频搅拌器2由四组螺旋叶片组成，叶片间距为0.3m。反应器1顶端以下20cm处设有进样口。污泥和絮凝剂分别由计量泵9、10打入反应器1。污泥和絮凝剂的加入量由流量计控制。泥斗底部设置污泥排放管路，该管路又分为两个支路。其中，絮凝沉降污泥排入污泥浓缩槽13，分离得到的上清液排入水槽14。pH计3用于检测污泥混合液的pH值和温度。
污泥浓度范围为80-85g/L。反应温度为室温。壳聚糖和聚丙烯酰胺分别配置成16.2-16.8g/L和8.0-8.8g/L的溶液。打开阀门4、5、7，开启计量泵9，污泥进样流量控制在90L/min，开启计量泵10，注入壳聚糖。调整流量计15、17流量比为100∶1。在进样的同时，启动搅拌，搅拌速率为100rpm/min。进样结束后，暂停计量泵9、10。提高搅拌速率至500rpm/min，持续1min。1min后，再次降低转速至100rpm/min，持续2min。关闭阀门4、5、7，打开阀门6、8。再次开启计量泵10，开始注入聚丙烯酰胺，流量控制在5L/min，搅拌速率维持在100rpm/min不变。进样结束后在持续搅拌2min，暂停计量泵、搅拌器，关闭阀门6、8。静置沉降30min后，打开底部阀门18、20，将絮凝沉降污泥排入污泥浓缩槽。关闭阀门20，打开阀门19，将上清液排入水槽。关闭阀门19，进入下一循环。
实验结果表明，在温度为23-28℃的条件下，采用壳聚糖和聚丙烯酰胺复配方式调理污泥，当壳聚糖和聚丙烯酰胺的投加量分为2.1kg/t干污泥和0.75kg/t干污泥时，浓缩污泥的毛细吸收时间能够降至10s以下。在相同的温度和搅拌条件下，单独投加壳聚糖或聚丙烯酰胺调理浓缩污泥脱水性能获取同等调理效果的最佳剂量分别为8.6kg/t干污泥和2.9kg/t干污泥。复配工艺壳聚糖和聚丙烯酰胺的用量均比单独投加最佳剂量节省了75％。

Claims (1)

1.一种用于污泥脱水的复配絮凝剂处理工艺，以聚丙烯酰胺和壳聚糖为絮凝剂，其特征在于先投加壳聚糖，再投加聚丙烯酰胺的复配投加方式，其工艺步骤如下：
(1)将壳聚糖和聚丙烯酰胺分别配制成18-22％和8-12％污泥浓度的溶液；
(2)打开污泥与壳聚糖进口阀门，通过计量泵将污泥与壳聚糖按流量比100∶1一并注入反应器；
(3)注入污泥与壳聚糖混合液的同时，开启搅拌，先以转速80-120rpm/min搅拌，至污泥与壳聚糖混合液注入完毕后，转速调整为480-540rpm/min，1min后，再次切换至80-120rpm/min，持续2min；
(4)关闭污泥与壳聚糖进口阀门，打开聚丙烯酰胺进口阀门，注入污泥体积1％的聚丙烯酰胺溶液，注入流量控制在5L/min；
(5)整个聚丙烯酰胺投加过程中，转速保持为80-120rpm/min，注入聚丙烯酰胺完毕后，持续慢速搅拌2min；
(6)停止搅拌，静置30min；
(7)打开主反应器底部阀门和污泥浓缩槽进口阀门，将浓缩污泥排出；
(8)关闭污泥浓缩槽进口阀门，打开水槽进口阀门，将上清液排除；
(9)关闭水槽进口阀门，开始下一循环。
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