CN103241922B - 一种复合型污泥脱水调理剂及其应用和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型污泥脱水调理剂及其应用和方法，复合型污泥脱水调理剂按重量份计包括三氯化铁2～6份、氯化镁2～6份、氧化钙2～6份、氧化镁1～3份、铝酸钙1～3份、十二烷基苯磺酸钠2～4份、硫酸0.5～1份和氯化铵0.5～1份；使用本发明公开的污泥脱水调理剂的对污泥进行脱水后，能使污泥含水率降至45%以下，pH在6～7之间，无恶臭，调理剂添加量少不存在增容问题，能实现污泥减量化，环境效益好，有利于后续污泥资源化利用，可以广泛应用于化工、市政等行业的污水、污泥处理，特别适用于城镇污水厂生活污泥的处理。

Description

一种复合型污泥脱水调理剂及其应用和方法

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种复合型污泥脱水调理剂，还涉及该调理剂的应用和用于污泥脱水的方法。

背景技术

目前，污水处理厂普遍采用的机械方式对污泥脱水，采用此种方法可将污泥含水率降低到75%-85%之间。而环境保护部办公厅2010年发布的“关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知”（环办【2010】157号)中规定：“污水处理厂以贮存（即不处理处置）为目的将污泥运出厂界的，必须将污泥脱水至含水率50%以下”。这就对传统的以80%含水量作为出厂标准的污泥脱水技术提出来挑战。寻求新的污泥深度脱水技术，实现污泥的减容化，已经成为制约污水处理行业的瓶颈问题。

机械脱水仅能使自由水和存在于污泥颗粒之间的部分间隙水去除，毛细水和污泥颗粒之间的结合力较强需借助较高的机械作用力和能量；内部结合水的含量与污泥中微生物细胞所占的比例有关，而使用机械方法去除这部分水是行不通的，往往需采用高温加热和冷冻等措施。高温加热一般采用热干化，在热干化中提供的热能能够破坏污泥细胞内结合水，实现深度脱水。但热干化技术多利用蒸汽、烟通气等，造成处理成本高、尾气量大、冷却水量大，同时，还存在着易产生臭气及粉尘二次污染以及存在粉尘爆炸的风险等问题。污泥的热干化方式投资和运行成本普遍较高，国内污泥热干化项目一般设备投资约20-50万元/吨湿污泥，运行成本200-300元/t湿污泥以上，由此导致污泥热干化的项日建设要求和条件较高，不利于广泛地推广应用。

为了降低深度脱水成本，现在较多的是应用化学调理结合板框压滤机技术进行深度脱水，其总体运行成本低于热干化技术。现有的化学调理剂中，常用的有三氯化铁、生石灰和粉煤灰等组成的无机调理剂，但该类调理剂相对于80%含水率的污泥，要达到较好的脱水效果，对设备和工序要求高，调理剂的总添加量占污泥比20%以上，污泥增容问题较严重，实际上并未实现污泥的减量化。此外，还有些调理剂将无机调理剂与聚丙烯酰胺复合使用，虽可在一定程度上减少调理剂的总添加量，但由于聚丙烯酰胺是粘稠性浆体，会影响过滤以及后续处理的效果，且存在难降解等污染问题。

因此，目前污泥深度脱水面临的难题在于，现有的调理剂存在成本高，用量大，调理工艺复杂，并未实现污泥的减量化，容易影响污泥的后续利用，且环境效益差的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种复合型污泥脱水调理剂，其配方独特，调理后能够降低污泥中的含水量；本发明的目的之二在于提供复合型污泥脱水调理剂的应用；本发明的目的之三在于提供利用复合型污泥脱水调理剂进行污泥脱水的方法，其工艺简单。

为解决上述发明目的，提供如下技术方案：

1.一种复合型污泥脱水调理剂，按重量份计包括三氯化铁2～6份、氯化镁2～6份、氧化钙2～6份、氧化镁1～3份、铝酸钙1～3份、十二烷基苯磺酸钠2～4份、硫酸0.5～1份和氯化铵0.5～1份。

优选的，按重量份计包括三氯化铁2份、氯化镁2份、氧化钙2份、氧化镁1份、铝酸钙2份、十二烷基苯磺酸钠2份、硫酸0.5份和氯化铵0.5份。

更优选的，还包括粉煤灰1～2份。添加粉煤灰后有利于污泥的后续燃烧，若污泥后续处理不需要燃烧，也可以用粉煤灰。

2.所述复合型污泥脱水调理剂在污泥脱水中的应用。

3.利用所述复合型污泥脱水调理剂处理污泥的方法，包括如下步骤：

A.向待处理污泥中加入三氯化铁和氯化镁进行第一次反应调节，反应时间为10～20分钟；所述三氯化铁加入量相当于污泥重量的2～6%，所述氯化镁的加入量相当于污泥重量的2～6%；

B.向经步骤A处理的污泥中加入氧化钙、氧化镁、铝酸钙和十二烷基苯磺酸钠进行第二次反应调节，反应时间为20～40分钟；所述氧化钙、氧化镁、铝酸钙和十二烷基苯磺酸钠的加入量分别相当于污泥重量的2～6%、1～3%、1～3%和2～4%；

C.向经步骤B处理的污泥中加入硫酸和氯化铵进行第三次反应调节，反应时间为5～20分钟，所述硫酸和氯化铵的加入量分别相当于污泥重量的0.5～1%和0.5～1%；

D.将经步骤C处理后的污泥进行机械脱水。

优选的，包括如下步骤：

A.向待处理污泥中加入三氯化铁和氯化镁进行第一次反应调节，反应时间为20分钟；所述三氯化铁加入量相当于污泥重量的2%，所述氯化镁的加入量相当于污泥重量的2%；

B.向经步骤A处理的污泥中加入氧化钙、氧化镁、铝酸钙和十二烷基苯磺酸钠进行第二次反应调节，反应时间为30分钟；所述氧化钙、氧化镁、铝酸钙和十二烷基苯磺酸钠的加入量分别相当于污泥重量的2%、1%、2%和2%；

C.向经步骤B处理的污泥中加入硫酸和氯化铵进行第三次反应调节，反应时间为10分钟，所述硫酸和氯化铵的加入量分别相当于污泥重量的0.5%和0.5%；

D.将经步骤C处理后的污泥进行机械脱水。

更优选的，所述步骤D中，所述机械脱水是采用隔膜式板框压滤机进行污泥脱水，其压滤机过滤面积为1.8～3m²，有效容积为0.054m³，过滤压力≤1.8M Pa，压榨压力≤2.5M Pa，每次处理污泥最大量为1.0m³。

更优选的，所述第一次反应调节的搅拌频率为250r/min。

本发明的有益效果在于：本发明通过三氯化铁、氯化镁、氧化钙、氧化镁、铝酸钙、十二烷基苯磺酸钠、硫酸和氯化铵组成的调理剂的协同作用；三氯化铁和氯化镁作为絮凝剂，其铁离子水解形成胶体羟基聚合物或氢氧化物沉淀，通过静电粘附、网捕等作用改变大颗粒污泥的稳定性，卷扫小颗粒污泥形成有一定承载力的絮体颗粒；氧化钙、氧化镁和铝酸钙作为助凝剂，除调节pH外，还可以改变污泥颗粒的结构，氧化钙和铝酸钙溶解后钙离子和铝氢氧化复合物被污泥中的腐殖酸吸附，在污泥中形成多孔网格状骨架，可极大改善污泥的可压缩性，增强絮体的强度；加入的三氯化铁和氧化钙还有钝化重金属和杀菌除臭的作用，可使离子状态的重金属在碱性环境中会生成氢氧化物沉淀，通过定期清除底部沉淀物，可显著减少脱水泥饼中重金属含量；通过提高污泥的pH值和水解放热，破坏以蛋白质为基础的细胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的细胞组织和油脂，从而达到杀菌的作用；与使用单一调理剂相比，具有明显的增效性作用，可实现污泥的高效脱水，并且调理工艺简单，快捷，调理剂的用量小，脱水后的污泥含水率降至42%以下，pH值在6～7之间，无恶臭，不存在增容问题，能实现污泥减量化，环境效益好，有利于后续污泥资源化利用，可以广泛应用于化工、市政等行业的污水、污泥处理，特别适用于城镇污水厂生活污泥的处理，尤其是含水率为97～98%的初沉污泥及二沉污泥。

本发明公开的污泥脱水剂中还投加适量的表面活性剂、硫酸和氯化铵，表面活性剂一部分能吸附在聚合物分子上，促进聚合物分子的充分伸展，起到更好的吸附架桥作用；一部分以不同的方式吸附在污泥表面，影响聚合物和污泥颗粒间的相互作用；硫酸和氯化铵的加入可使活性污泥中胞外聚合物水解、微生物细胞瓦解，污泥水分分布发生变化，一部分间隙水从絮体中或细胞内部被释放出来，从而提高可脱水程度，能在较短时间内达到很好的脱水效果，同时通过污泥酸碱性的调节有效抑制了臭味，改善了应用环境。采用本发明提供的复合型污泥脱水调理剂能够使污泥絮体内部的结合水被释放出来，而且能够改变污泥的表面电荷，促进胞外聚合物（EPS）水解，降低了对水的亲和力；此外，还可诱导污泥毛细水向污泥间隙游离水转化，降低污泥的粘性，从而实现在常规板框压滤机下对污泥进行深度脱水。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明作进一步详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

复合型污泥脱水调理剂，按重量份计配方如下：

配方一：三氯化铁5份、氯化镁3份、氧化钙4份、氧化镁3份、铝酸钙1份、十二烷基苯磺酸钠4份、硫酸1份和氯化铵1份。

配方二：三氯化铁2份、氯化镁1份、氧化钙2份、氧化镁1份、铝酸钙1份、十二烷基苯磺酸钠2份、硫酸0.5份和氯化铵0.5份。

配方三：三氯化铁6份、氯化镁6份、氧化钙6份、氧化镁2份、铝酸钙3份、十二烷基苯磺酸钠3份、硫酸0.8份和氯化铵0.8份。

应用实施例1

利用复合型污泥脱水调理剂进行污泥脱水的方法，具体步骤为：

A.向含水率为97%的活性污泥中加入相当于污泥重量6%的氯化铁和相当于污泥重量6%的氯化镁，在搅拌频率为250r/min条件下进行第一次反应调节，反应调节时间为15分钟；

B.向经步骤A处理的污泥中加入相当于污泥重量6%的氧化钙、相当于污泥重量2%的氧化镁、相当于污泥重量3%的铝酸钙和相当于污泥重量3%的十二烷基苯磺酸钠进行第二次反应调节，反应调节时间为40分钟；

C.向经步骤B处理的污泥中加入相当于污泥重量0.8%的硫酸和相当于污泥重量0.8%的氯化铵进行第三次反应调节，反应调节时间为20分钟；

D.将经步骤C处理后的污泥采用隔膜式板框压滤机进行污泥深度脱水，其压滤机过滤面积为1.8～3m²，有效容积为0.054m³，过滤压力≤1.8M Pa，压榨压力≤2.5M Pa，每次能够处理污泥最大量为1.0m³。

本实施例中可以在步骤C中还添加相当于污泥重量1%的粉煤灰，添加后不影响污泥脱水，但有利于污泥的后续燃烧。

应用实施例2

利用复合型污泥脱水调理剂进行污泥脱水，具体步骤为：

A.向含水率为97%的初沉污泥中加入相当于污泥重量2%的氯化铁和相当于污泥重量1%的氯化镁，在搅拌频率为250r/min条件下进行第一次反应调节，反应调节时间为20分钟；

B.向经步骤A处理的污泥中加入相当于污泥重量2%的氧化钙、相当于污泥重量1%的氧化镁、相当于污泥重量1%的铝酸钙和相当于污泥重量2%的十二烷基苯磺酸钠进行第二次反应调节，反应调节时间为30分钟；

C.向经步骤B处理的污泥中加入相当于污泥重量0.5%的硫酸、相当于污泥重量0.5%的氯化铵进行第三次反应调节，反应调节时间为10分钟；

D.将经步骤C处理后的污泥采用隔膜式板框压滤机进行污泥深度脱水，其压滤机过滤面积为1.8～3m²，有效容积为0.054m³，过滤压力≤1.8M Pa，压榨压力≤2.5M Pa，每次能够处理污泥最大量为1.0m³。

本实施例中可以在步骤C中还添加相当于污泥重量1%的粉煤灰，添加后不影响污泥脱水效果，但有利于污泥的后续燃烧。

应用实施例3

利用复合型污泥脱水调理剂进行污泥脱水的方法，具体步骤为：

A.向含水率为97%的活性污泥中加入相当于污泥重量5%的氯化铁和相当于污泥重量3%的氯化镁，在搅拌频率为250r/min条件下进行第一次反应调节，反应调节时间为10分钟；

B.向经步骤A处理的污泥中加入相当于污泥重量4%的氧化钙、相当于污泥重量3%的氧化镁、相当于污泥重量1%的铝酸钙和相当于污泥重量4%的十二烷基苯磺酸钠进行第二次反应调节，反应调节时间为20分钟；

C.向经步骤B处理的污泥中加入相当于污泥重量1%的硫酸和相当于污泥重量1%的氯化铵进行第三次反应调节，反应调节时间为5分钟；

D.将经步骤C处理后的污泥采用隔膜式板框压滤机进行污泥深度脱水，其压滤机过滤面积为1.8～3m²，有效容积为0.054m³，过滤压力≤1.8M Pa，压榨压力≤2.5M Pa，每次能够处理污泥最大量为1.0m³。

然后将应用实施例1～3的污泥脱水效果与使用传统调理剂进行污泥脱水效果进行比较试验，结果如表1所示。

表1、污泥脱水调理剂调理效果

注：表中PAM为聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）的简称。氧化钙、三氯化铁和PAM的加入量与配方2相同，粉煤灰、三氯化铁和PAM的加入量与应用实施例1相同。

从表1可知，在处理工艺相同的情况下，本发明的污泥脱水效果明显好于传统的调理剂，环境效益好，有利于后续污泥资源化利用。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.利用复合型污泥脱水调理剂处理污泥的方法，其特征在于，所述复合型污泥脱水调理剂按重量份计包括三氯化铁2~6份、氯化镁2~6份、氧化钙2~6份、氧化镁1~3份、铝酸钙1~3份、十二烷基苯磺酸钠2~4份、硫酸0.5~1份和氯化铵0.5~1份；

包括如下步骤：

A. 向待处理污泥中加入三氯化铁和氯化镁进行第一次反应调节，反应时间为10~20分钟；所述三氯化铁加入量相当于污泥重量的2~6%，所述氯化镁的加入量相当于污泥重量的2~6%；

B. 向经步骤A处理的污泥中加入氧化钙、氧化镁、铝酸钙和十二烷基苯磺酸钠进行第二次反应调节，反应时间为20~40分钟；所述氧化钙、氧化镁、铝酸钙和十二烷基苯磺酸钠的加入量分别相当于污泥重量的2~6%、1~3%、1~3%和2~4%；

C. 向经步骤B处理的污泥中加入硫酸和氯化铵进行第三次反应调节，反应时间为5~20分钟，所述硫酸和氯化铵的加入量分别相当于污泥重量的0.5~1%和0.5～1%；

D. 将经步骤C处理后的污泥进行机械脱水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复合型污泥脱水调理剂按重量份计包括三氯化铁2份、氯化镁2份、氧化钙2份、氧化镁1份、铝酸钙2份、十二烷基苯磺酸钠2份、硫酸0.5份和氯化铵0.5份。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复合型污泥脱水调理剂还包括粉煤灰1~2份。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.向待处理污泥中加入三氯化铁和氯化镁进行第一次反应调节，反应时间为20分钟；所述三氯化铁加入量相当于污泥重量的2%，所述氯化镁的加入量相当于污泥重量的2%；

B.向经步骤A处理的污泥中加入氧化钙、氧化镁、铝酸钙和十二烷基苯磺酸钠进行第二次反应调节，反应时间为30分钟；所述氧化钙、氧化镁、铝酸钙和十二烷基苯磺酸钠的加入量分别相当于污泥重量的2%、1%、2%和2%；

C.向经步骤B处理的污泥中加入硫酸和氯化铵进行第三次反应调节，反应时间为10分钟，所述硫酸和氯化铵的加入量分别相当于污泥重量的0.5%和0.5%；

D.将经步骤C处理后的污泥进行机械脱水。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述步骤D中，所述机械脱水是采用隔膜式板框压滤机进行脱水，其压滤机过滤面积为1.8~3 m²，有效容积为0.054m3，过滤压力≤1.8M Pa，压榨压力≤2.5M Pa，每次处理污泥最大量为1.0m3。

6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述第一次反应调节的搅拌频率为250r/min。