CN101784490A - 污泥脱水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对含有纤维质和砂成分等易脱水成分较少的污泥也能通过电渗透脱水将含水率降到60％以下的污泥脱水方法。其是一种用电渗透脱水装置脱水处理排水的生物处理中产生的污泥的方法，其中，向该污泥中添加铁系无机絮凝剂调质后，再采用该电渗透脱水装置进行脱水处理。铁系无机絮凝剂优选硫酸铁，其添加量相对于污泥的SS，以Fe换算，优选为5～20重量％。

Description

污泥脱水方法
技术领域
本发明涉及用电渗透脱水装置将各产业排水的生物处理中产生的污泥进行脱水的方法，特别是涉及通过改进电渗透脱水前污泥的调质方法从而得到含水率显著降低的脱水污泥的方法。
背景技术
各产业排水的生物处理中产生的污泥因含大量水分，所以通常在进行脱水处理后再作为废弃物处理。以往，污泥的脱水采用带压机或压滤机等加压式脱水机或离心脱水机等机械脱水装置。使用这些脱水装置，除部分污泥(含纤维质及砂成分等易脱水成分较多的污泥)外，无法将含水率降低到足够低，得到的脱水污泥的含水率最低在80％左右。
采用电渗透脱水装置进行污泥脱水处理时，将被处理污泥通电，带负电的污泥向阳极侧聚集，而污泥中的间隙水向阴极侧移动，边分离边加压脱水。这种脱水处理和机械脱水处理相比，脱水效率高，而且可以将污泥含水率降得更低。
使用电渗透脱水法，对于下水初沉污泥或粪尿剩余污泥等含纤维质较多的污泥，可以脱水到含水率在60％左右，但对于含纤维质较少的食品类排水剩余污泥或化学类排水剩余污泥，很难脱水到含水率在60％以下。对于纤维质少的食品类排水剩余污泥或化学类排水剩余污泥，在使用通常的机械脱水法时，得到的脱水污泥的含水率在85～82％左右。如果对这种污泥进一步施以电渗透脱水，则可以将含水率降低到70％左右，但很难将含水率降低到60％以下。
以往，为提高电渗透脱水法的电效率，对供电渗透脱水的污泥进行调质的方法，提出了如下方法。
1)通过将生污泥水洗，用高分子絮凝剂浓缩后进行电渗透脱水，以少的耗电高效进行脱水的方法(专利文献1)。
图2给出了专利文献1所述的电渗透脱水装置。与兼做阳极侧电极构件的金属制转鼓1的周面相对，设有兼做阴极侧电极构件的金属制压力带2。该压力带2由多个导向辊3循环架设，由电机5驱动旋转。滤液透过用的过滤带4重叠在压力带2上。转鼓1和过滤带4之间划分为污泥输送通道6。污泥输送通道6的入口侧设有污泥给料斗7。在兼做阴极电极的压力带2和电极转鼓1之间连接直流电源装置9，以外加直流电压。
作为被脱水处理物质的污泥12从料斗7被输送到污泥输送通道6。在输送通道内，将污泥12夹成三明治形状沿箭头P方向向出口输送，同时由电源装置9供给电力。在污泥12上，除机械压榨力外，对向的电极间形成电场进行作用，污泥12中含有的水分带正电向阴极侧移动，并透过过滤带4。由此污泥得到脱水。透过过滤带4的滤液向滤液接收容器10中滴下，并由此处排出到体系外。将脱水后的污泥制成滤饼，形成脱水滤饼12’，从通道6的出口输出，经过刮板13回收到回收容器11中。这样含水率高的污泥经过连续式脱水处理形成低含水率的脱水滤饼。
2)通过进行预处理(凝聚、重力过滤脱水、污泥水洗)将污泥改性成低电导率后再进行电渗透脱水，以少的耗电高效进行脱水的方法(专利文献2)。
3)通过对供电渗透脱水的污泥加热，使得污泥的粘性下降、电导率升高，从而实现效率化的方法(专利文献3)
但是，这些方法都是以提高电渗透脱水的电效率为主要目的的，而对于以进一步降低脱水污泥的含水率为目的的污泥调质，目前尚未提出有效的方法。
此外，专利文献4的第[0034]段中有这样的记载：在将通常的剩余污泥导入到电渗透脱水装置以往，必须添加氯化铁等絮凝剂。专利文献5的实施例2等处有这样的记载：将聚硫酸铁和两性聚合物处理的剩余污泥用带压式脱水机处理；此时聚硫酸铁的添加量约20重量％/SS，两性树脂的添加量为0.84重量％/SS左右；以及，得到脱水率约80％的脱水滤饼。
将污泥的含水率降到很低的脱水处理或采用电渗透脱水装置的污泥的脱水处理，以往一般不大量添加无机絮凝剂。其理由如下所示。
i)无机絮凝剂，无论是铁系还是铝系，因含有水合物，所以大量添加时，受无机絮凝剂中水合物的影响，只能将污泥脱水到含水率在80重量％左右。因此，进行脱水处理到更低含水率的情况，不适合添加这些无机絮凝剂。这通过下述事实得到证明：在使用有机成分少、即便是高分子絮凝剂也可以将含水率脱水处理到很低的污泥中，如使用无机絮凝剂反而使含水率有时会变高。
ii)电渗透脱水时，因向污泥中添加无机絮凝剂会中和污泥的电荷，所以在电渗透脱水装置的阳极侧，吸引污泥粒子的作用减弱，固液分离反而变难。而且液体中电解质增加，为了将水分离所需的电力量增大。
专利文献1：特开昭60-97011号公报
专利文献2：特公平3-26120号公报
专利文献3：专利第3576269号公报
专利文献4：专利第3181521号公报
专利文献5：特开2001-334299号公报
发明内容
如前所述，各产业排水的生物处理中产生的污泥经脱水处理后作为废弃物被处置。脱水污泥的含水率越低废弃物处理量越少，处理费用降低，所以希望将污泥进行高度的脱水处理。即含水率70％的污泥和含水率60％的污泥按其容量计有25％(假设含水率70％的污泥容量为100容量时，含水率60％的污泥容量为75容量)的明显差异，从污泥废弃物处理费上看也有25％这样大的差别。
因此，通过污泥的脱水处理，例如，如能得到含水率60％以下这样的低含水率脱水污泥，可以大幅减少污泥废弃物处理费用。
以往，即使是含纤维质和砂成分等认为易脱水成分不多的污泥，通过电渗透脱水能稳定的将含水率降到60％的脱水技术也还没有确立。
本发明的目的在于，提供一种用电渗透脱水装置对各产业排水的生物处理中产生的污泥进行脱水处理的方法，根据该方法，对于含纤维质和砂成分等易脱水成分不多的污泥也能将含水率显著降低、例如高度脱水至含水率在60％以下。
第1方面的污泥脱水方法是用电渗透脱水装置对排水的生物处理中产生的污泥进行脱水处理的方法，其特征在于，向该污泥中添加铁系无机絮凝剂调质后，用该电渗透脱水装置进行脱水处理。
第2方面的污泥脱水方法，其特征在于，在第1方面的污泥脱水方法中，对上述污泥添加铁系无机絮凝剂后再添加高分子絮凝剂进行调质。
第3方面的污泥脱水方法，其特征在于，在第1或第2方面的污泥脱水方法中，使用硫酸铁作为铁系无机絮凝剂。
第4方面的污泥脱水方法，其特征在于，在第1～3任一方面的污泥脱水方法中，相对于上述污泥的SS，以Fe换算(when expressed as Fe)添加5～20重量％的铁系无机絮凝剂。
第5方面的污泥脱水方法，其特征在于，在第2～4任一方面的污泥脱水方法中，相对于上述污泥的SS，添加0.2～1重量％的高分子絮凝剂。
第6方面的污泥脱水方法，其特征在于，在第1～5任一方面的污泥脱水方法中，得到含水率在60％以下的脱水污泥。
根据本发明的污泥脱水方法，通过向供电渗透脱水的污泥中添加铁系无机絮凝剂进行调质，对于含纤维质和砂成分等易脱水成分不多的污泥也可以高度脱水至含水率在60％以下，脱水污泥的容量减少，从而大幅降低污泥废弃处理费用。
应说明的是，如前所述，虽然向供电渗透脱水的污泥中添加无机絮凝剂已知，但由于前述理由，不会向供电渗透脱水的污泥中添加大量的无机絮凝剂。
本发明中，通过向污泥中以Fe换算优选添加多达5～20重量％的铁系无机絮凝剂作为无机絮凝剂，对于即使含纤维质和砂成分等易脱水成分不多的污泥也可以电渗透脱水至含水率在60％以下，而不存在无机絮凝剂的水合物导致的脱水障碍。这样的效果是铁系无机絮凝剂特有的效果。而如果使用铝系无机絮凝剂，如后述比较例2所示，得不到这种脱水效率提高的效果。
附图说明
[图1]显示实施例1及比较例1、2结果的图。
[图2]电渗透脱水装置的剖面图。
具体实施方式
以下对本发明的污泥脱水方法的实施方式进行详细说明。
本发明的污泥脱水方法中，先向供电渗透脱水处理的污泥中预先添加无机絮凝剂进行调质。
对于本发明使用的铁系无机絮凝剂无特殊限制，可使用硫酸铁(含聚硫酸铁)、硫酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、铁-二氧化硅无机高分子絮凝剂等，但特别优选硫酸铁。上述铁系无机絮凝剂可以1种单独使用，也可以2种以上联用。
污泥中铁系无机絮凝剂的添加量太多或太少都不能得到含水率充分低的脱水污泥，所以相对于脱水处理污泥的SS的以Fe换算的添加量为5～20重量％，特别优选7～15重量％。
此外，在本发明中，也可以和在添加铁系无机絮凝剂同时添加高分子絮凝剂，此时，对高分子絮凝剂无特殊限制，但优选使用两性高分子絮凝剂(两性聚合物)。两性高分子絮凝剂优选含有氨基或铵盐基的单体、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸或其盐的共聚物，含有氨基或铵盐基的单体例如可举出：(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、(甲基)丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、(甲基)丙烯酰氧-2-羟丙基三甲基氯化铵等(甲基)丙烯酰氧烷基季铵盐；(甲基)丙烯酰氧乙基二甲基胺硫酸盐或盐酸盐、(甲基)丙烯酰氧丙基二甲基胺盐酸盐等(甲基)丙烯酰氧烷基叔胺盐；(甲基)丙烯酰基氨基丙基三甲基氯化铵、(甲基)丙烯酰基氨基丙基三甲基铵甲基硫酸盐等(甲基)丙烯酰基氨基烷基季铵盐等(这里，所谓“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸和/或甲基丙烯酸”。“(甲基)丙烯酰”也是如此)。这些单体可以1种单独使用，或者也可以2种以上联用。其中，由于(甲基)丙烯酰氧烷基季铵盐脱水效果优异，所以适合使用，特别优选使用丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
此外，(甲基)丙烯酸或其盐例如可举出：(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸钠、(甲基)丙烯酸铵、(甲基)丙烯酸钙等。其中，丙烯酸及丙烯酸钠特别适合使用。
还可以使两性高分子絮凝剂进一步和其他的共聚单体共聚。其他的共聚单体例如可举出：乙烯基吡咯烷酮、马来酸、丙烯酸甲酯等。这些共聚单体的共聚量通常优选在20mol％以下，更优选在10mol％以下。
上述两性高分子絮凝剂可以1种单独使用，也可以2种以上联用。
通过将这样的高分子絮凝剂联用，向添加铁系无机絮凝剂后的污泥中添加高分子絮凝剂，可以形成坚固的污泥絮凝物，达到进一步降低含水率的目的。
这些高分子絮凝剂的添加量，相对于脱水处理的污泥的SS，优选为0.2～1重量％左右。
此外，污泥优选添加铁系无机絮凝剂、在快速搅拌槽内滞留1～5分钟以进行处理，另外，优选在添加高分子絮凝剂中，在低速搅拌槽内滞留1～10分钟以进行处理。
添加铁系无机絮凝剂，或者添加铁系无机絮凝剂和高分子絮凝剂对污泥进行调质后，在电渗透脱水装置内进行电渗透脱水处理。电渗透脱水装置可使用如图2所示的装置，但不限定于该装置。
该调质后的污泥进行电渗透脱水处理时，优选在进行电渗透脱水之前，将调质后的污泥进行机械脱水处理。电渗透脱水装置包含机械脱水部分和电渗透脱水部分时，可使用该电渗透脱水装置进行机械脱水和电渗透脱水处理。
该机械脱水可采用压滤机或带压机进行。该机械脱水和电渗透脱水的处理条件没有特别的限制，如可采用下述条件。
<机械脱水处理条件>
加压力：50～1000kPa
脱水时间：1～60分钟
<电渗透脱水处理条件>
加压力：0.1～200kPa
通电量：DC20～100V
脱水时间：5～60分钟
根据本发明，通过上述脱水处理，即使对含纤维质较少的食品类排水剩余污泥或化学类排水剩余污泥进行脱水处理，也可以将污泥有效脱水至含水率在70％以下，特别是在60％以下的低含水率。
对于用本发明的污泥脱水方法进行脱水处理的污泥没有特殊限制，适用于各种产业排水的生物处理中产生的所有污泥，但本发明通过将铁系无机絮凝剂和电渗透脱水结合，对于不大量含有纤维质和砂成分等易脱水成分的污泥也可以脱水成含水率在60％以下的低含水率，可见，本发明对纤维质少的食品类排水剩余污泥或化学类排水剩余污泥的脱水处理是有效的。应说明的是，这些污泥的纤维质成分含量通常小于10％左右。
实施例
下面，列举实施例和比较例对本发明进行更具体的说明。
<实施例1>
向食品类排水的剩余污泥(MLSS 5000mg/L，纤维质成分含量7％)中添加5～20重量％(相对于SS，以Fe换算)的聚硫酸铁(聚铁)，快速搅拌2分钟后，添加0.8重量％(相对于SS)的两性聚合物(栗田工业(株)：クリベストP350)，低速搅拌1分钟调质，将调质后的污泥采用包含利用带压机的机械脱水部分和电渗透脱水部分的电渗透脱水装置，在下述条件下进行机械脱水，然后进行电渗透脱水处理。
<机械脱水处理条件>
加压力：1kgf/cm2(98kPa)
脱水时间：2分钟
<电渗透脱水处理条件>
加压力：1kgf/cm2(98kPa)
通电量：DC40V
脱水时间：20分钟
得到的脱水污泥的含水率和聚铁添加量的关系如图1所示。
<比较例1>
在实施例1中，不使用聚硫酸铁，添加0.8重量％(相对于SS)的阳离子聚合物(栗田工业(株)：クリフイツクスEC548)代替两性聚合物，进行污泥调质，除此之外和实施例1相同进行剩余污泥的脱水处理，得到的脱水污泥的含水率如图1所示。
<比较例2>
在实施例1中，使用聚氯化铝盐(PAC)代替聚硫酸铁，相对于污泥的SS，以Al2O3换算添加5～20重量％的PAC，对污泥进行调质，除此之外和实施例1同样进行剩余污泥的脱水处理，得到的脱水污泥的含水率和PAC添加量的关系如图1所示。
由图1可知，作为无机絮凝剂，优选使用铁系无机絮凝剂的聚铁，相对于污泥的SS，以Fe换算添加10重量％聚铁时，污泥的含水率达最低，为58.7％。
此外，由比较例1和比较例2的对比可知，无机絮凝剂不使用铁系无机絮凝剂而是使用铝系无机絮凝剂时，脱水污泥的含水率反而升高。
<比较例3>
在比较例1中，使用带压式脱水机代替电渗透脱水装置，不进行电渗透脱水，除此之外和比较例1同样进行脱水处理，得到的脱水污泥的含水率为85％。
实施例1及比较例1、3得到的脱水污泥的含水率和将水处理设施的剩余污泥进行脱水处理，排出该含水率的脱水污泥时污泥废弃物处理量的关系如表1所示。此外，污泥废弃物处理量的计算如下，设比较例3(通常的加压脱水处理)的处理量为10m3/天，使污泥废弃物中的固体含量相同，由脱水污泥的含水率计算得出。
[表1]
  实施例1   比较例1   比较例3
污泥调质方法   聚硫酸铁(相对于对SS10％以Fe换算)+两性聚合物 阳离子聚合物 阳离子聚合物
污泥脱水方法   加压脱水+电渗透脱水   加压脱水+电渗透脱水 加压脱水
  脱水污泥的含水率(％)   58.7   70   85
  污泥废弃处理量(m3/天)   3.7   5   10
由表1可知，根据本发明，通过将污泥高度脱水使其含水率大幅降低，从而使污泥废弃物处理量和使用阳离子聚合物的仅进行加压脱水(比较例3)的情况相比大幅减少63％，和使用阳离子树脂的同时进行加压脱水和电渗透脱水(比较例1)的情况相比大幅减少26％。
<实施例2>
在实施例1中，使用氯化铁代替聚硫酸铁，相对于剩余污泥的SS，添加10重量％(以Fe换算)的氯化铁调质，除此以外和实施例1进行同样的脱水处理，结果，得到的脱水污泥的含水率为64％。
从该结果可以看出，铁系无机絮凝剂不仅限于聚硫酸铁，氯化铁也有效，只是聚硫酸铁效果更高。
使用上述特定的方式对本发明进行了说明，但不脱离本发明的意图和范围可以进行各种变更，这对于本领域技术人员是显而易见的。
应说明的是，本申请基于2007年7月27日申请的日本专利申请(特愿2007-196304)，通过引用而引入其全部内容。

Claims (10)

1.一种污泥脱水方法，为用电渗透脱水装置对排水的生物处理中产生的污泥进行脱水处理的方法，其特征在于，向该污泥中添加铁系无机絮凝剂调质后，用该电渗透脱水装置进行脱水处理。
2.权利要求1所述的污泥脱水方法，其特征在于，向上述污泥中添加上述铁系无机絮凝剂后，添加高分子絮凝剂进行调质。
3.权利要求1所述的污泥脱水方法，其特征在于，铁系无机絮凝剂为硫酸铁。
4.权利要求1所述的污泥脱水方法，其特征在于，相对于上述污泥的SS，以Fe换算添加5～20重量％的铁系无机絮凝剂。
5.权利要求1所述的污泥脱水方法，其特征在于，相对于前述污泥的SS，以Fe换算添加7～15重量％的铁系无机絮凝剂。
6.权利要求2所述的污泥脱水方法，其特征在于，相对于前述污泥的SS，添加0.2～1重量％的高分子絮凝剂。
7.权利要求6所述的污泥脱水方法，其特征在于，高分子絮凝剂为两性高分子絮凝剂。
8.权利要求1所述的污泥脱水方法，其特征在于，得到含水率为60％以下的脱水污泥。
9.权利要求1～8任一项所述的污泥脱水方法，其特征在于，用絮凝剂对污泥调质后，进行机械脱水处理，然后用电渗透脱水装置进行脱水处理。
10.权利要求9所述的污泥脱水方法，其特征在于，机械脱水使用带压机进行。
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