CN103073170A - 基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法，包括以下步骤：将湿污泥与磁性超强吸水剂按照100:0.1～100:3的质量比，在5～90℃的条件下拌混5～60分钟，制得破胶调理污泥；将破胶调理污泥与胶体脱水剂按照2:1～2:4的质量比，在0～90℃的条件下搅拌5～30分钟，制得悬浮混合物；将悬浮混合物进行过滤或离心分离，得到含有磁性超强吸水剂的滤饼和含有胶体脱水剂的滤液；采用磁性分离机将滤饼中的磁性超强吸水剂进行分离，分离出的磁性超强吸水剂经再生处理后重复使用，经分离后的滤饼残留物用于资源化利用。本发明提供的方法能够在不增加化学有害物、不减少污泥有机质含量的基础上，使污泥深度脱水。
Description
技术领域
本发明提供了一种污泥深度脱水的方法，尤其涉及一种基于磁性超强吸水剂使污泥深度脱水方法，属于环境保护领域。
背景技术
我国城镇污水厂普遍采用机械方式对污泥进行脱水，得到的污泥含水率一般在75～85％，呈假凝胶状态，称之为“湿污泥”。湿污泥含水率高，有机物含量高，重金属含量较高，病菌、寄生虫（卵）含量高。湿污泥倘若不经过无害化处理任意弃置或简单填埋，容易污染空气、土壤和水源，严重威胁人体健康和环境安全，待造成二次污染后再去治理，将付出更高代价。所以，必须对污水处理厂的湿污泥进行减量化、无害化、稳定化、资源化处理及处置。
要解决污水处理厂湿污泥处理处置问题，首先要突破湿污泥低成本深度脱水技术瓶颈，将其含水率由80%左右降至60%以下，实现减量化，否则难以实现资源化利用。CN201010289929.2公开了一项发明专利，包括：a.将浓缩污泥用酸调节pH值到2.5～3.5；b.加铁盐,加H2O2或过氧乙酸后快速搅拌；c.加骨架材料,将污泥pH值调至6.8～7.2；d.污泥脱水。该发明申请内容主要有三点，调pH值后加入化学试剂，加骨架材料，调回pH值后机械脱水。缺点是既要消耗酸碱、化学试剂，又加入无机物骨架材料，降低了污泥有机质含量，还需要进行机械脱水。CN201110367035.5发明以纳米磁性Fe3O4、阴离子聚丙烯酰胺(PAM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)为原料制备了一种用于污泥深度脱水的磁性污泥改性剂。该改性剂脱水后可以回收利用，只是污泥脱水效果有限，污泥脱水成本高。CN201110153981.X公开了一项 “污泥深度脱水系统及污泥深度脱水方法” 发明专利申请，通过添加絮凝剂对污泥进行调质处理，再进行机械脱水处理。CN201110279623.3发明用固体废弃物做污泥调理剂进行的深度脱水方法。调理剂由重量百分比为40～70％的菱苦土与重量百分比为30～60％的石灰石研磨成粉后在900～1000℃灼烧1～2h后制成。使用上述污泥调理剂的深度脱水方法使污泥含水率快速降低至60％以下，但是缺点是显著降低了污泥有机质的含量。
围绕污泥深度脱水，我国已有的发明专利，要么采用机械力和热力进行强制脱水，能耗高，效果有限；要么用化学药剂、絮凝剂进行调质，再进行机械强制脱水，有加入大量化学药剂可能产生后续未知不利影响之虞，而且能耗较高；要么加入大量无机物，降低了污泥中有机质含量，使其资源化利用价值大打折扣。
发明内容
本发明提供了一种基于磁性超强吸水剂使污泥深度脱水的方法，解决了背景技术中的不足，该方法不增加化学有害物、不减少污泥有机质含量，在非机械强制脱水和非热力脱水条件下使污泥深度脱水。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法，包括以下步骤：
（1）将湿污泥与磁性超强吸水剂按照100:0.1～100:3的质量比，在5～90℃的条件下拌混5～60分钟，制得破胶调理污泥；
（2）将破胶调理污泥与胶体脱水剂按照2:1～2:4的质量比，在0～90℃的条件下搅拌5～30分钟，制得悬浮混合物；
（3）将悬浮混合物进行过滤或离心分离，得到含有磁性超强吸水剂的滤饼和含有胶体脱水剂的滤液；
（4）采用磁性分离机将滤饼中的磁性超强吸水剂进行分离，分离出的磁性超强吸水剂经再生处理后重复使用，经分离后的滤饼残留物用于资源化利用；选取部分滤液用于重新配置胶体脱水剂，剩余滤液经由污水处理系统进行处理。
所述的磁性超强吸水剂为磁性膨胀吸附复合材料和/或磁性膨胀吸附树脂。
所述的湿污泥的含水率为75%～85%，所述的滤饼残留物的含水率为30%～60%。
所述的胶体脱水剂由水和水溶性化合物混合配制而成，其渗透势为-0.5MPa～-10MPa。
水溶性化合物为水溶性无机物、水溶性有机物或两者的混合物，其中水溶性无机物为水溶性无机盐，水溶性有机物为可溶性醇、醛或酸。
所述水溶性无机物为氯化钠、硫酸钠、氯化钙或硫酸铝中的一种以上，所述水溶性有机物为甲醇、乙醇、甲醛、醋酸或醋酸盐中的一种以上。
本发明提供的技术方案有以下优点：1、本发明中所添加的所采用的磁性膨胀吸附复合材料为专利CN 201210045129.5中所提供材料，磁性膨胀吸附树脂为专利CN 201210045128.0中所提供材料，上述材料无毒性，不会增加化学有害物质，不会造成二次污染，并且能够回收重复使用。2、本发明中添加的磁性超强吸水剂在处理污泥过程没有化学或生物氧化还原过程，因此不会减少污泥中有机质含量。3、本发明中不需要进行机械和热力强制脱水，因此能耗较低。4、本发明中将浸虑后所得的滤液补充添加水溶性物质后可重新制胶体脱水剂，重复使用，因此处理成本较低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明。
本发明的以下实施例所使用的污泥深度脱水方法均在脱水装置系统中完成，脱水装置系统由4个连续的单元组成，从而实现深度脱水，这4个单元依次为磁性超强吸水剂调理单元、搅拌单元、分离单元及磁性分离单元。所述的调理单元由机械搅拌机和辅助设备组成；搅拌单元由连续混合搅拌机、间歇式机械搅拌机及辅助设备组成；辅助设备至少包括进料泵、管道、计量设备及阀门，其中机械搅拌机、连续混合搅拌机、间歇式机械搅拌机和过滤机依次通过管道连接，阀门安装于管道上，机械搅拌机、连续混合搅拌机以及间歇式机械搅拌机均通过管道连接进料泵。磁性分离单元为干式磁性分离机械。
机械搅拌机为单轴搅拌混合机、双轴搅拌混合机或者螺旋浆式搅拌混合机。
所述的分离单元为普通真空过滤机或离心分离机，优选离心分离机。
实施例1：
取含水率80%湿污泥100份，加入磁性超强吸水剂0.1份，两者的质量百分比为100:0.1，在5℃的条件下拌混50分钟，制得破胶调理污泥；将破胶调理污泥100份与水势为-10MPa胶体脱水剂50份混合，两者的质量百分比为2:1，在90℃的条件下搅拌5分钟，制得悬浮混合物；将悬浮混合物进行离心分离，得到含有磁性超强吸水剂的滤饼和含有胶体脱水剂的滤液。将滤饼通过干式磁性分离机械将磁性超强吸水剂分离，得到含水率为50%左右的滤饼残留物。
将磁性超强吸水剂再生后重复使用，滤饼残留物进行后续资源化利用。取一部分滤液添加水溶性化合物重新配制胶体脱水剂，另一部分经由污水处理系统进行处理。
本实施例中磁性超强吸水剂选用磁性膨胀吸附复合材料，水溶性化合物选用氯化钠和氯化钙。
实施例2：
取含水率80%湿污泥100份，加入磁性超强吸水剂3份，两者的质量百分比为100:3，在90℃的条件下拌混5分钟，制得破胶调理污泥；将破胶调理污泥100份与水势为-5MPa胶体脱水剂200份混合，两者的质量百分比为2:4，在0℃的条件下搅拌30分钟，制得悬浮混合物；将悬浮混合物进行离心分离，得到含有磁性超强吸水剂的滤饼和含有胶体脱水剂的滤液。将滤饼通过干式磁性分离机械将磁性超强吸水剂分离，得到含水率为35%左右的滤饼残留物。
将磁性超强吸水剂再生后重复使用，滤饼残留物进行后续资源化利用。取一部分滤液添加水溶性化合物重新配制胶体脱水剂，另一部分经由污水处理系统进行处理。
本实施例中磁性超强吸水剂选用磁性膨胀吸附树脂，水溶性化合物选用硫酸铝、硫酸钠和醋酸。
实施例3：
取含水率80%湿污泥100份，加入磁性超强吸水剂2份，两者的质量百分比为100:2，在25℃的条件下拌混10分钟，制得破胶调理污泥；将破胶调理污泥100份与与水势为-0.5MPa胶体脱水剂100份混合，两者的质量百分比为2:2，在20℃的条件下搅拌10分钟，制得悬浮混合物；将悬浮混合物进行过滤，得到含有磁性超强吸水剂的滤饼和含有胶体脱水剂的滤液。将滤饼通过干式磁性分离机械将磁性超强吸水剂分离，得到含水率为55%左右的滤饼残留物。
将磁性超强吸水剂再生后重复使用，滤饼残留物进行后续资源化利用。取一部分滤液添加水溶性化合物重新配制胶体脱水剂，另一部分经由污水处理系统进行处理。
本实施例中磁性超强吸水剂选用磁性膨胀吸附复合材料，水溶性化合物选用甲醇和乙醇。
实施例4：
取含水率80%湿污泥100份，加入磁性超强吸水剂0.5份，两者的质量百分比为100:0.5，在60℃的条件下拌混15分钟，制得破胶调理污泥；将破胶调理污泥100份与与水势为-4MPa胶体脱水剂150份混合，两者的质量百分比为2:3，在60℃的条件下搅拌20分钟，制得悬浮混合物；将悬浮混合物进行过滤，得到含有磁性超强吸水剂的滤饼和含有胶体脱水剂的滤液。将滤饼通过干式磁性分离机械将磁性超强吸水剂分离，得到含水率为40%左右的滤饼残留物。
将磁性超强吸水剂再生后重复使用，滤饼残留物进行后续资源化利用。取一部分滤液添加水溶性化合物重新配制胶体脱水剂，另一部分经由污水处理系统进行处理。
本实施例中磁性超强吸水剂选用磁性膨胀吸附复合材料和磁性膨胀吸附树脂的混合物，水溶性化合物选用甲醛和醋酸盐。
Claims (6)
1.一种基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将湿污泥与磁性超强吸水剂按照100:0.1～100:3的质量比，在5～90℃的条件下拌混5～60分钟，制得破胶调理污泥；
（2）将破胶调理污泥与胶体脱水剂按照2:1～2:4的质量比，在0～90℃的条件下搅拌5～30分钟，制得悬浮混合物；
（3）将悬浮混合物进行过滤或离心分离，得到含有磁性超强吸水剂的滤饼和含有胶体脱水剂的滤液；
（4）采用磁性分离机将滤饼中的磁性超强吸水剂进行分离，分离出的磁性超强吸水剂经再生处理后重复使用，经分离后的滤饼残留物用于资源化利用；选取部分滤液用于重新配置胶体脱水剂，剩余滤液经由污水处理系统进行处理。
2.根据权利要求1所述的基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法，其特征在于：所述的磁性超强吸水剂为磁性膨胀吸附复合材料和/或磁性膨胀吸附树脂。
3.根据权利要求1所述的基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法，其特征在于：所述的湿污泥的含水率为75%～85%，所述的滤饼残留物的含水率为30%～60%。
4.根据权利要求1所述的基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法，其特征在于：所述的胶体脱水剂由水和水溶性化合物混合配制而成，其渗透势为-0.5MPa～-10MPa。
5.根据权利要求4所述的基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法，其特征在于：水溶性化合物为水溶性无机物、水溶性有机物或两者的混合物，其中水溶性无机物为水溶性无机盐，水溶性有机物为可溶性醇、醛或酸。
6.根据权利要求5所述的基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水的方法，其特征在于：所述水溶性无机物为氯化钠、硫酸钠、氯化钙或硫酸铝中的一种以上，所述水溶性有机物为甲醇、乙醇、甲醛、醋酸或醋酸盐中的一种以上。
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