CN103011548A - 一种组合式调理污泥的调理剂及利用其进行污泥脱水的方法 - Google Patents
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Abstract
一种组合式调理污泥的调理剂及利用其进行污泥脱水的方法，它涉及城市污水污泥处理技术领域，具体涉及一种对脱水前污泥进行调质的调理剂及利用其进行污泥脱水的方法。本发明是要解决现有的污泥脱水存在出厂污泥含水率高、投加化学药剂量大，污泥脱水后热值低和污泥脱水成本高的问题。本发明一种组合式调理污泥的调理剂由单独包装的化学调质剂和单独包装的物理调质剂组成。污泥脱水的方法：一、化学调质；二、物理调质；三、污泥板框压滤脱水；即得到脱水后的污泥。本发明优点：一、脱水后的污泥含水率低于60%；二、化学调质药剂用量少，物理调质采用较为经济的木屑，总药剂费用较低；三、脱水后的污泥热值高。本发明可用于污水污泥的高效脱水。
Description
技术领域
本发明涉及城市污水污泥处理技术领域，具体涉及一种对脱水前污泥进行调质的调理剂及利用其进行污泥脱水的方法。
背景技术
目前我国污泥年产生量为3000万吨（折成干污泥约为800多万吨），并以每年10%~15%的速度递增，这些污泥多数被简单堆填或随意弃置，未经适当处理的污泥进入环境后，会直接给水体和大气带来二次污染，对生态环境和人类活动构成了严重威胁，已经成为限制我国水处理行业正常发展的重要因素。
污泥脱水前通常对其进行预处理，预处理包括化学调质和物理调质，然后对调质后的污泥进行机械脱水，目前部分污水厂出厂污泥的含水率可达到80%。污泥出厂后的主要出路为卫生填埋，而垃圾填埋场要求进场污泥的含水率低于60%才可以直接填埋，为了降低污泥的含水率，需要投加大量的化学药剂，增加了污泥的处理成本，但是污泥的含水率降到60%以下依然很困难，且投加大量的化学药剂后污泥的热值较低，不利于后续的焚烧处置。
发明内容
本发明是要解决现有的污泥脱水存在出厂污泥含水率高、投加化学药剂量大，污泥脱水后热值低和污泥脱水成本高的问题，而提供一种组合式调理污泥的调理剂及利用其进行污泥脱水的方法。
本发明一种组合式调理污泥的调理剂由单独包装的化学调质剂和单独包装的物理调质剂组成，所述的单独包装的化学调质剂由单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl组成，所述的单独包装的物理调质剂为木屑，其中所述木屑的粒径为10目~100目，且所述木屑的含水率＜20%。
原理：污泥胶体粒子表面一般带负电荷，粒子之间存在静电斥力和水化膜斥力，向污泥中投加混凝剂和阳离子高分子絮凝剂，可以中和部分污泥表面的负电荷，减少粒子之间的静电斥力，使污泥胶体脱稳后相互碰撞聚集沉淀。高分子絮凝剂对污泥颗粒表面有很强的粘合力，分子链上的活性基团与污泥胶体表面氢键结合，通过架桥方式将多个胶体粒子结合起来，从而形成粗大絮体颗粒。无机混凝剂投加后，水解产生胶体羟基聚合物或氢氧化物沉淀，他们有巨大的网状表面结构将污泥颗粒粘附在一起，网捕卷扫到沉淀物种，形成具有一定承载力的小的密实絮体颗粒。但是化学药剂调理污泥仅能降低污泥的比阻，改善污泥的脱水性能，污泥进入高压力的板框脱水机后，随着挤压压力的增加，污泥的可压缩性和孔隙率随之降低，仅靠化学调质是无法使得污泥中的水排出系统外。因此，需要进行物理作用协同调质，使得在污泥的泥饼中形成脱水通道，挤压水从通道中顺利排出系统外。投加木屑，可在污泥的泥饼中形成多空网状的骨架和大量微孔通道，增强絮体的强度，提高污泥泥饼的可压缩性，改善污泥在挤压过程中的脱水性能。
利用上述的组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法，是按以下步骤完成的：
一、化学调质：首先将含水率为90%~99%的脱水前的污泥加入混合池中，然后将单独包装的化学调质剂投加到脱水前的污泥中，所述的单独包装的化学调质剂由单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl组成，且单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl采用同时投加的方式投加到脱水前的污泥中，在搅拌速度为60rpm~100rpm的条件下搅拌混合1min~5min，停止搅拌，即得到化学调质后的污泥；二、物理调质：将单独包装的物理调质剂投加到经过化学调质后的污泥中，所述单独包装的物理调质剂为木屑，其中所述木屑的粒径为10目~100目，且所述木屑的含水率＜20%，在搅拌速度为20rpm~60rpm的条件下搅拌混合15min~20min，即得到调质后的污泥；三、污泥板框压滤脱水：在搅拌速度为20rpm~60rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，进行压滤脱水，即得到脱水后的污泥；步骤一中所述的单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM的质量与含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(0.05~0.2):100；步骤一中所述的单独包装的聚合氯化铝PACl的质量与含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(1~5):100；步骤二中所述木屑的质量与步骤一中所述的含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(0.4~1):1。
本发明的优点：一、采用本发明的污泥脱水方法处理得到的脱水后的污泥含水率低于60%，利于后续卫生填埋；二、本发明通过化学调质降低污泥比阻、改善污泥脱水性能，通过物理调质增强污泥絮体的强度、提高污泥泥饼的可压缩性以及改善污泥在挤压过程中的脱水性能；三、本发明通过投加物理调质剂减少了化学调质剂的用量，且物理调质剂选用较为经济的木屑，降低了污泥调质剂的总费用；四、采用本发明的污泥脱水方法处理得到泥饼有机物含量高，热值比其他化学调质或以无机调理剂为主的物理调质后的污泥泥饼高，极利于后续污泥焚烧处置。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种组合式调理污泥的调理剂由单独包装的化学调质剂和单独包装的物理调质剂组成，所述的单独包装的化学调质剂由单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl组成，所述的单独包装的物理调质剂为木屑，其中所述木屑的粒径为10目~100目，且所述木屑的含水率＜20%。
本实施方式所述的调理剂通过化学调质降低污泥比阻、改善污泥脱水性能，通过物理调质增强污泥絮体的强度、提高污泥泥饼的可压缩性以及改善污泥在挤压过程中的脱水性能。
本实施方式所述的调理剂通过投加物理调质剂减少了化学调质剂的用量，且物理调质剂选用较为经济的木屑，降低了污泥调质剂的总费用。
具体实施方式二：本实施方式利用具体实施方式一的组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法，是按以下步骤完成的：
一、化学调质：首先将含水率为90%~99%的脱水前的污泥加入混合池中，然后将单独包装的化学调质剂投加到脱水前的污泥中，所述的单独包装的化学调质剂由单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl组成，且单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl采用同时投加的方式投加到脱水前的污泥中，在搅拌速度为60rpm~100rpm的条件下搅拌混合1min~5min，停止搅拌，即得到化学调质后的污泥；二、物理调质：将单独包装的物理调质剂投加到经过化学调质后的污泥中，所述单独包装的物理调质剂为木屑，其中所述木屑的粒径为10目~100目，且所述木屑的含水率＜20%，在搅拌速度为20rpm~60rpm的条件下搅拌混合15min~20min，即得到调质后的污泥；三、污泥板框压滤脱水：在搅拌速度为20rpm~60rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，进行压滤脱水，即得到脱水后的污泥。
本实施方式步骤一中所述的单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM的质量与含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(0.05~0.2):100。
本实施方式步骤一中所述的单独包装的聚合氯化铝PACl（以Al2O3计）的质量与含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(1~5):100。
本实施方式步骤二中所述木屑的质量与步骤一中所述的含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(0.4~1):1。
本实施方式的污泥脱水方法处理得到的脱水后的污泥含水率低于60%，利于后续卫生填埋。
本实施方式通过化学调质降低污泥比阻、改善污泥脱水性能，通过物理调质增强污泥絮体的强度、提高污泥泥饼的可压缩性以及改善污泥在挤压过程中的脱水性能。
本实施方式通过投加物理调质剂减少了化学调质剂的用量，且物理调质剂选用较为经济的木屑，降低了污泥调质剂的总费用。
本实施方式的污泥脱水方法处理得到泥饼有机物含量高，热值比其他化学调质或以无机调理剂为主的物理调质后的污泥泥饼高，极利于后续污泥焚烧处置。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤三所述的污泥板框压滤脱水是按以下步骤完成的：①一次挤压：开启污泥螺杆泵，在搅拌速度为20rpm~60rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，随着污泥的注入，污泥螺杆泵的泵入压力从0Mpa增大至0.5Mpa，泵入时间为0.5h~1h，开启隔膜板框压滤机的压滤水阀门将压滤水排出系统外，进泥结束后关闭污泥螺杆泵，即完成一次挤压；②二次挤压：开启进水泵，将自来水注入隔膜板框压滤机的隔膜腔中对污泥进行二次加压挤压污泥脱水，挤压压力为0.8Mpa~1.5Mpa，挤压时间为0.5h~1.5h，加压结束后，关闭进水泵，将隔膜板框压滤机的排水阀打开进行排水减压，拉开板框，取出泥饼，即得到脱水后的污泥。其他与具体实施方式二相同。
采用下述试验验证本发明的效果：
试验一：利用上述的组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法，是按以下步骤完成的：
一、化学调质：首先将0.8m3含水率为98%的脱水前的污泥加入混合池中，然后将单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl同时投加到脱水前的污泥中，开启搅拌泵，在搅拌速度为80rpm的条件下搅拌混合3min，停止搅拌，即得到化学调质后的污泥；二、物理调质：将木屑投加到经过化学调质后的污泥中，在搅拌速度为40rpm的条件下搅拌混合15min，即得到调质后的污泥；三、污泥板框压滤脱水：①一次挤压：开启污泥螺杆泵，在搅拌速度为40rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，随着污泥的注入，污泥螺杆泵的泵入压力从0Mpa增大至0.5Mpa，泵入时间为0.6h，开启隔膜板框压滤机的压滤水阀门将压滤水排出系统外，进泥结束后关闭污泥螺杆泵，即完成一次挤压；②二次挤压：开启进水泵，将自来水注入隔膜板框压滤机的隔膜腔中对污泥进行二次加压挤压污泥脱水，挤压压力为1.2Mpa，挤压时间为40min，加压结束后，关闭进水泵，将隔膜板框压滤机的排水阀打开进行排水减压，拉开板框，取出泥饼，即得到脱水后的污泥；步骤一中所述的单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM的质量与含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为0.05:100；步骤一中所述的单独包装的聚合氯化铝PACl的质量与含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为4:100；步骤二中所述的木屑的质量与步骤一中所述的含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为1:1。
本试验的污泥有机物含量为54%。
试验二：利用上述的组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法，是按以下步骤完成的：
一、化学调质：首先将0.8m3含水率为98%的脱水前的污泥加入混合池中，然后将单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl同时投加到脱水前的污泥中，开启搅拌泵，在搅拌速度为80rpm的条件下搅拌混合3min，停止搅拌，即得到化学调质后的污泥；二、物理调质：将木屑投加到经过化学调质后的污泥中，在搅拌速度为40rpm的条件下搅拌混合15min，即得到调质后的污泥；三、污泥板框压滤脱水：①一次挤压：开启污泥螺杆泵，在搅拌速度为40rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，随着污泥的注入，污泥螺杆泵的泵入压力从0Mpa增大至0.5Mpa，泵入时间为0.7h，开启隔膜板框压滤机的压滤水阀门将压滤水排出系统外，进泥结束后关闭污泥螺杆泵，即完成一次挤压；②二次挤压：开启进水泵，将自来水注入隔膜板框压滤机的隔膜腔中对污泥进行二次加压挤压污泥脱水，挤压压力为1.1Mpa，挤压时间为40min，加压结束后，关闭进水泵，将隔膜板框压滤机的排水阀打开进行排水减压，拉开板框，取出泥饼，即得到脱水后的污泥；步骤一中所述的单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM的质量与含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为0.05:100；步骤一中所述的单独包装的聚合氯化铝PACl（以Al2O3计）的质量与含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为2:100；步骤二中所述的木屑的质量与步骤一中所述的含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为1:1。
本试验污泥有机物含量为54%。
试验三：利用上述的组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法，是按以下步骤完成的：
一、化学调质：首先将0.8m3含水率为98%的脱水前的污泥加入混合池中，然后将单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl同时投加到脱水前的污泥中，开启搅拌泵，在搅拌速度为80rpm的条件下搅拌混合3min，停止搅拌，即得到化学调质后的污泥；二、物理调质：将木屑投加到经过化学调质后的污泥中，在搅拌速度为40rpm的条件下搅拌混合15min，即得到调质后的污泥；三、污泥板框压滤脱水：①一次挤压：开启污泥螺杆泵，在搅拌速度为40rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，随着污泥的注入，污泥螺杆泵的泵入压力从0Mpa增大至0.5Mpa，泵入时间为0.7h，开启隔膜板框压滤机的压滤水阀门将压滤水排出系统外，进泥结束后关闭污泥螺杆泵，即完成一次挤压；②二次挤压：开启进水泵，将自来水注入隔膜板框压滤机的隔膜腔中对污泥进行二次加压挤压污泥脱水，挤压压力为1.2Mpa，挤压时间为40min，加压结束后，关闭进水泵，将隔膜板框压滤机的排水阀打开进行排水减压，拉开板框，取出泥饼，即得到脱水后的污泥；步骤一中所述的单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM的质量与含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为0.05:100；步骤一中所述的单独包装的聚合氯化铝PACl（以Al2O3计）的质量与含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为1.5:100；步骤二中所述的木屑的质量与步骤一中所述的含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为1:1。
本试验污泥有机物含量为54%。
试验四：利用上述的组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法，是按以下步骤完成的：
一、化学调质：首先将0.8m3含水率为98%的脱水前的污泥加入混合池中，然后将单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl同时投加到脱水前的污泥中，开启搅拌泵，在搅拌速度为80rpm的条件下搅拌混合3min，停止搅拌，即得到化学调质后的污泥；二、物理调质：将木屑投加到经过化学调质后的污泥中，在搅拌速度为40rpm的条件下搅拌混合15min，即得到调质后的污泥；三、污泥板框压滤脱水：①一次挤压：开启污泥螺杆泵，在搅拌速度为40rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，随着污泥的注入，污泥螺杆泵的泵入压力从0Mpa增大至0.5Mpa，泵入时间为0.7h，开启隔膜板框压滤机的压滤水阀门将压滤水排出系统外，进泥结束后关闭污泥螺杆泵，即完成一次挤压；②二次挤压：开启进水泵，将自来水注入隔膜板框压滤机的隔膜腔中对污泥进行二次加压挤压污泥脱水，挤压压力为1.3Mpa，挤压时间为40min，加压结束后，关闭进水泵，将隔膜板框压滤机的排水阀打开进行排水减压，拉开板框，取出泥饼，即得到脱水后的污泥；步骤一中所述的单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM的质量与含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为0.05:100；步骤一中所述的单独包装的聚合氯化铝PACl（以Al2O3计）的质量与含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为4:100；步骤二中所述的木屑的质量与步骤一中所述的含水率为98%的脱水前的污泥中污泥干重的比为0.8:1。
本试验污泥有机物含量为54%。
采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB1898-2002所述的方法测定试验一至试验四脱水后的污泥的含水率以及有机物含量，测定结果如表1所示，由表1可知，试验一至试验四脱水后的污泥的含水率在60%以下，泥饼有机物含量大于65%。
表1
Claims (3)
1.一种组合式调理污泥的调理剂，其特征在于组合式调理污泥的调理剂由单独包装的化学调质剂和单独包装的物理调质剂组成，所述的单独包装的化学调质剂由单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl组成，所述的单独包装的物理调质剂为木屑，其中所述木屑的粒径为10目~100目，且所述木屑的含水率＜20%。
2.利用如权利要求1所述的组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法，其特征在于利用组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法是按以下步骤完成的：一、化学调质：首先将含水率为90%~99%的脱水前的污泥加入混合池中，然后将单独包装的化学调质剂投加到脱水前的污泥中，所述的单独包装的化学调质剂由单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl组成，且单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM和单独包装的聚合氯化铝PACl采用同时投加的方式投加到脱水前的污泥中，在搅拌速度为60rpm~100rpm的条件下搅拌混合1min~5min，停止搅拌，即得到化学调质后的污泥；二、物理调质：将单独包装的物理调质剂投加到经过化学调质后的污泥中，所述单独包装的物理调质剂为木屑，其中所述木屑的粒径为10目~100目，且所述木屑的含水率＜20%，在搅拌速度为20rpm~60rpm的条件下搅拌混合15min~20min，即得到调质后的污泥；三、污泥板框压滤脱水：在搅拌速度为20rpm~60rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，进行压滤脱水，即得到脱水后的污泥；步骤一中所述的单独包装的阳离子聚丙烯酰胺CPAM的质量与含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(0.05~0.2):100；步骤一中所述的单独包装的聚合氯化铝PACl的质量与含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(1~5):100；步骤二中所述木屑的质量与步骤一中所述的含水率为90%~99%的脱水前的污泥中污泥干重的比为(0.4~1):1。
3.根据权利要求2所述的利用组合式调理污泥的调理剂进行污泥脱水的方法，其特征在于步骤三所述的污泥板框压滤脱水是按以下步骤完成的：①一次挤压：开启污泥螺杆泵，在搅拌速度为20rpm~60rpm的条件下将经过调质后的污泥通过污泥螺杆泵泵入隔膜板框压滤机中，随着污泥的注入，污泥螺杆泵的泵入压力从0Mpa增大至0.5Mpa，泵入时间为0.5h~1h，开启隔膜板框压滤机的压滤水阀门将压滤水排出系统外，进泥结束后关闭污泥螺杆泵，即完成一次挤压；②二次挤压：开启进水泵，将自来水注入隔膜板框压滤机的隔膜腔中对污泥进行二次加压挤压污泥脱水，挤压压力为0.8Mpa~1.5Mpa，挤压时间为0.5h~1.5h，加压结束后，关闭进水泵，将隔膜板框压滤机的排水阀打开进行排水减压，拉开板框，取出泥饼，即得到脱水后的污泥。
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