CN103011549B

CN103011549B - 用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂

Info

Publication number: CN103011549B
Application number: CN 201310012399
Authority: CN
Inventors: 王慰; 丁超; 陆艳
Original assignee: HANGZHOU WANDESI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU WANDESI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2033-01-14
Also published as: CN103011549A

Abstract

本发明公开一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂。它包括：按重量百分比，MgO5-40%、Ca(OH)₂35-65%、粉煤灰5-50%、磁铁矿尾矿粉1-10%、Al₂O₃1-10%、KH₂PO₄1-10%。在市政污泥有机质含量≤45%的情况下，添加本环保调理剂进行压榨脱水，脱水效果明显。本发明药剂原料来源丰富，价格低廉，经济环保；添加量少，一般添加量为污泥干物质重量的10-30%，对污泥pH值改变范围小；不对污泥原性质进行改变，脱水后可根据污泥自身性质进行处置处理；污泥内部分活性态重金属被固化，可减少土地利用污泥处置风险。

Description

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂

技术领域

本发明涉及一种高效无机调理剂，尤其涉及一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂。

背景技术

水是人类生存的基本条件，是影响和制约社会发展的最关键因素。一方面，我国的大部分地区水资源都严重短缺；另一方面，人口的急剧增长、工业的不断发展，同时又在不断制造大量的污染物，污染着本已稀缺的水资源。水资源短缺与水污染是当前我国面临的两大难题。上个世纪以来，随着人与自然关系的不断激化，人们逐渐认识到只有污水处理和污水回用才是解决水资源短缺与水污染的最有效方法之一。

众所周知，目前的污水处理厂是先对污水进行各种物理、化学或生物的方法把污染物从水中分离出来，分离水变成“清洁水”排入水体；再集中处理浓缩了污染“精华”的分离“固体”―－污泥。显然，不彻底解决污泥的处理问题，污泥中的污染物就会再通过各种途径回到大自然，则再好的水处理效果对环保而言都只是说不是彻底、全面的。

将污染物从污泥中彻底去除是解决水污染问题的关键步骤。也是解决水污染问题的更全面方法。随着污水处理厂每天不断运行和处理量的不断提高，污水厂的污泥产生量将有较大的增长，由此引起的二次污染问题已不容忽视。因此如何合理地处理、处置污泥，已成为城市污水厂和相关部门必需引起重视的问题。何处置这么大量的污泥，这是将面临的问题。

从以上所述可知，目前只做的浓缩、机械脱水并不能减少污染，也不能满足卫生需要，因此不能满足污泥处置的要求，目前对污泥处理处置办法有很多，但是无论用何种方式，降低污泥含水率是进行其他处置方式的必要前提条件。举例：把污泥从99%含水率降低到50%，污泥的体积仅为原来的1/50，其减量化效果是非常惊人的。

调理剂的原理就是在污泥内部构建骨架保持流体通道，减少固液之间的界面张力，使污泥絮体网格中所含的水分得以释放，从而有利于污泥中的水分深度脱出。同时由于界面张力的降低，减少了污泥絮体的抗剪切力和流变性，使搅拌、混合等操作过程的能耗降低，同时，通过在碱性环境中改变和破坏水中胶体颗粒表面的有机物结构，使絮凝剂或混凝剂更加直接的和胶体颗粒及结构改变的溶解性有机物作用，从而达到强化混凝、加快过滤的效果。目前污泥调理剂主要为生石灰这种单一药剂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术不足和缺点，提供一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂。

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，包括：按重量百分比，MgO 5-40%、Ca(OH )₂ 35-65%、粉煤灰5-50%、磁铁矿尾矿粉1-10%、Al₂O₃ 1-10%、KH₂PO₄ 1-10%。

所述的一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂包括：按重量百分比，MgO 10-30%、Ca(OH )₂40-50%、粉煤灰10-30%、磁铁矿尾矿粉 2-6%、Al₂O₃ 3-8%份、KH₂PO₄ 2-6%。

所述的一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂包括：按重量百分比，MgO 24%、Ca(OH )₂ 45%、粉煤灰20%、磁铁矿尾矿粉 4%、Al₂O₃ 4%、KH₂PO₄ 3%。

本发明有益效果：

一、加药量小，使用本调理剂加药量为污泥干基值的10-30%左右，相比较单一药剂生石灰50-100%干基添加量减量至少50%，使污泥干固体物质增重在一个可控制的范围内。

二、使用本调理剂可有效固化污泥中的重金属，整合污染污泥中的重金属离子，有效控制淤泥中重金属的浸出，药剂中的有效成分与污泥中的重金属结合，转化为氧化态固化在污泥中，降低重金属污染风险。

三、后续水分持续性散失，使用本调理剂调理后经过深度脱水后的泥饼，在冬季室外正常环境下（昼夜），24h内可以降低至少10个百分点的含水率，48h内更可降低15-20个百分点含水率。如果是夏季，泥饼含水率会下降更快。而没有加调理剂的污泥在相同环境和时间内只能下降4个百分点含水率。

本发明兼备无机药剂各方面作用，对污泥初始含水率没有要求，并且响应国家以废治废的号召，采用电厂粉煤灰作为药剂组成成分，不仅进一步降低药剂成本也为电厂粉煤灰提供一条新的出路。本发明在一定条件下（温度、湿度）通过粉碎拌和产出高效无机环保调理剂，工艺简单，无二次污染，不需进行干燥工艺，广泛用于污泥脱水。并且本调理剂适用于现阶段污水处理厂所有脱水设备。

综上所述，本发明是一种提高污泥脱水速率和脱水程度、成本低、加药量少、生产工艺简单、降低重金属风险、可持续散失水分的高效污泥环保调理剂。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，按重量百分比，包括MgO 5-40%、Ca(OH )₂ 35-65%、粉煤灰5-50%、磁铁矿尾矿粉1-10%、Al₂O₃ 1-10%、KH₂PO₄ 1-10%。

调理剂加入污泥中形成骨架建构，在污泥中形成网格构造，即使在脱水时面对高压条件仍然可以保持多孔性结构。同时，破坏胶体颗粒有机物结构，为中和的架桥创造有利条件，通过改变污泥絮体电负性及松散型EPS（胞外聚合物）的存在形式使污泥中键合态的水转化成自由态，使污泥真正实现深度脱水，大量降低污泥含水率，并且有效固化污泥中的重金属，具备用量少，过滤速度快，价格低廉等特点。

在各地的中试实验结果表明，经该技术调理脱水后的泥饼含水率为40%-60%。此外，无机成分的骨架构建体在泥饼后期处置的过程中会发生类似火山灰的水化胶凝反应，使得泥饼中形成具有很高强度的刚性结构。这类泥饼具有长期稳定性和后续水分持续散失特点。

本发明高效环保调理剂为无机混合物，采用常规生产工艺生产，药剂组分选购方便，有些来自工业企业废渣。其中Al₂O₃，MgO，KH₂PO₄为工业级原料；Ca(OH )₂是石灰石煅烧消化生成；Al₂O₃是用铝矾土类矿石煅烧生成；粉煤灰来自火电厂或热电厂除尘器；磁铁矿尾矿粉来自选矿厂除尘设备中。药剂组分颗粒细度为200-250目，各组分按照比例进行机械共混即可。

根据污泥干基值向污泥中加入对应比例的无机调理剂，搅拌均匀，经过10分钟反应时间，即可进入机械脱水设备（对脱水设备没有特殊要求），可以得到含固率40-60%泥饼。本发明不需要进行干燥工艺，大大降低能耗和成本，操作简单，每吨含水率80%污泥处理成本仅需30-55元。

实施例1

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，MgO 5%、Ca(OH )₂45%、粉煤灰30%、磁铁矿尾矿粉 6%、Al₂O₃ 8%份、KH₂PO₄ 6%，依此配比生成的调理剂成本低，但药剂处理效果较差，泥饼偏软，脱水周期长。

实施例2

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，MgO 10%、Ca(OH )₂65%、粉煤灰10%、磁铁矿尾矿粉 4%、Al₂O₃ 5%份、KH₂PO₄ 6%，依此配比生成的调理剂成本偏低，与污泥有骨架形成。调理时污泥较粘，污泥颗粒小，过滤效果不好，处理效果稍差。

实施例3

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，MgO 40%、Ca(OH )₂ 5%、粉煤灰50%、磁铁矿尾矿粉 2%、Al₂O₃ 2%份、KH₂PO₄ 1%，依此配比生成的调理剂从显微镜中观察有絮体生成，但结构松散不稳定，沉降性差，脱水效率低，导致泥饼干度不够。

实施例4

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，MgO 30%、Ca(OH )₂ 50%、粉煤灰10%、磁铁矿尾矿粉 4%、Al₂O₃ 4%份、KH₂PO₄ 2%，依此配比生成的调理剂首先成本偏高，絮体成型，沉降性效果尚可，污泥脱水程度也达标，但由于少了粉煤灰中无机刚性结构互补，泥饼硬度不够，在出泥结果上没有达到最好效果。

实施例5

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，MgO 30%、Ca(OH )₂ 50%、粉煤灰20%，依此配比生成的调理剂成本合理，由于缺少铁铝离子的协同絮凝效果以及KH₂P0₄缓冲作用，导致絮体难生成，污泥颗粒小且松散，在生产中容易堵塞滤布，导致过滤不畅，影响生产效率。

实施例6

用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂， MgO 24%、Ca(OH )₂ 45%、粉煤灰20%、磁铁矿尾矿粉 4%、Al₂O₃ 4%份、KH₂PO₄ 3%。

依此配比生成的调理剂互补性和增固性平衡，成本低。调理后絮体成型快，颗粒适中，过滤速度快，脱水程度高，生产效率高，出泥效果很好，泥饼硬度强。

实施例7

未投加任何药剂污泥搅拌均匀后，经过循环泵测试比阻，比阻值为2×10¹³m/kg，滤出泥饼含水率为86.47%；投加干基值15%生石灰的污泥搅拌均匀，经过循环泵测试比阻，比阻值为1.6×10¹¹m/kg，滤出泥饼含水率为80.23%；投加干基值15%高效环保调理剂（MgO 24%；Ca(OH )₂ 45%；粉煤灰20%；磁铁矿尾矿粉 4%；Al₂O₃ 4%份；KH₂PO₄ 3%）的污泥搅拌均匀，经过循环泵测试比阻，比阻值为0.68×10¹¹m/kg,滤出泥饼含水率为74.94%。本实施例所用污泥为市政生活污泥，初始含水率92%，循环泵抽吸压力为负压0.1Mpa。

实施例8

将A生石灰、B市面上买到的固化剂、C以两性表面活性剂改性后的无机脱水剂以及D本高效无机环保调理剂（MgO 24%；Ca(OH )₂ 45%；粉煤灰20%；磁铁矿尾矿粉 4%；Al₂O₃ 4%份；KH₂PO₄ 3%），对同一种污泥样品以相同加药量在相同的工况条件下做中试压榨实验，实验结果见下表所示：

试压榨实验结果表

注：样品为市政生活污泥

使用高效无机环保调理剂的压榨出的含水率最低，进料时间最短，工况最好，压榨后泥饼坚固，完整脱落。本实施例所用脱水设备为过滤面积200m²隔膜压榨机，含水率测定使用LHS16-A红外水分测试仪。

实施例9

将上述通过A生石灰、B市面上买到的固化剂、C以两性表面活性剂为主的有机调理剂以及D高效无机环保调理剂（MgO 24%；Ca(OH )₂ 45%；粉煤灰20%；磁铁矿尾矿粉 4%；Al₂O₃ 4%份；KH₂PO₄ 3%）加药压榨后的泥饼室外放置24小时后，再次测定含水率，测定结果见下表：

室外放置水分测定表

测定项目	15%A	15%B	15%C	15%D
					原含水率	60.68	59.25	62.96	57.14
放置24小时	57.00%	54.40%	58.60%	48.75%

使用本药剂（MgO 24%；Ca(OH )₂ 45%；粉煤灰20%；磁铁矿尾矿粉 4%；Al₂O₃ 4%份；KH₂PO₄ 3%）压榨后的泥饼在室外放置24小时后，水分持续散失，较其他药剂有明显效果，可下降10个点左右含水率。本实施例实验季节为秋季，室外温度为24°C。

实施例10

后续水分持续性散失，使用本药剂调理后经过深度脱水后的泥饼，在冬季室外正常环境下（昼夜），24h内可以降低至少10个百分点的含水率，48h内更可降低15-20个百分点含水率。如果是夏季，泥饼含水率会下降更快。而没有加调理剂的污泥在相同环境和时间内只能下降4个百分点含水率。污泥摊晒实验记录请见下表。

污泥摊晒实验记录

Figure 2013100123990100002DEST_PATH_IMAGE003

。

Claims

1.一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，其特征在于，它包括：按重量百分比，MgO 5-40%、Ca(OH )₂ 35-65%、粉煤灰5-50%、磁铁矿尾矿粉1-10%、Al₂O₃ 1-10%、KH₂PO₄ 1-10%。

2.根据权利要求1所述的一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，其特征在于，它包括：按重量百分比，MgO 10-30%、Ca(OH )₂40-50%、粉煤灰10-30%、磁铁矿尾矿粉 2-6%、Al₂O₃ 3-8%份、KH₂PO₄ 2-6%。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂，其特征在于，它包括：按重量百分比，MgO 24%、Ca(OH )₂ 45%、粉煤灰20%、磁铁矿尾矿粉 4%、Al₂O₃ 4%、KH₂PO₄ 3%。