CN103663920A - 一种铁盐污泥脱水剂以及污泥脱水方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铁盐污泥脱水剂以及污泥脱水方法。上述铁盐污泥脱水剂包括第一组分和第二组分，其中，所述第一组分为硫酸亚铁，第二组分为氧化钙和氧化镁的混合物。本发明还提供了一种污泥脱水方法，其是采用上述铁盐污泥脱水剂对污泥进行脱水处理的方法。本发明提供的铁盐污泥脱水剂以及污泥脱水方法具有脱水时间短、脱水成本低、操作简单等优点。

Description

一种铁盐污泥脱水剂以及污泥脱水方法

技术领域

本发明涉及一种铁盐污泥脱水剂以及利用上述铁盐污泥脱水剂的污泥脱水方法，属于环保技术领域。

背景技术

污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，它以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混入有原污水中带有的泥砂、纤维、动植物残体及吸附在其上的有机物、金属、病菌、虫卵、胶质等多种复杂的混合体。对于大型城市的污水处理厂来说，由于有大量的工业废水排入系统，造成污水污泥中的重金属含量偏高，其中铜、锌含量往往接近或超过污泥作为农用堆肥的接纳标准，从污水处理厂排出的污泥一般是一种松散的、含水量在95%-99%的胶溶状膏体物，具有比重轻（小于等于1kg/cm³）、体积庞大（是所含固体物体积的数十倍）、触变性强（不易脱水）、具有极易腐败恶臭的理化特点，因而十分不利于处理与运输。

目前国内污泥的处置方法主要有堆肥、填埋、焚烧和制造建筑材料等。从环境污染、卫生安全和经济有效等方面考虑，无论哪种处置方式都存在弊端。

由于污泥的孔隙率很低，含水率又很高，难以采用生活垃圾堆肥应用的强制通风方法进行堆肥，为此需要加入大量木屑等调理剂来增加孔隙率和降低含水率，导致体积明显增大，操作困难，运行成本高，堆肥时间即使多达20天，其产品仍然有恶臭，腐熟度小，无法达到国家农用标准。必须指出的是，未经适当处理的污泥是不允许农用的，也无法作为绿化有机肥使用。

污泥焚烧也面临一系列问题，特别是由于污泥含水率太高，热值很低。污泥焚烧过程中需要使用大量辅助燃料，使处理成本极高，设备投资大。国内有一些污水处理厂建设了污泥焚烧设备，均因污泥热值低、辅助燃料用量大、成本高而闲置。

污泥的脱水处理是近年来污泥的工业处理上普遍重视和使用较多的一种处理方法，它是指用物理和化学方法，添加少量药剂和机械压滤相结合方式将污水厂含水率80%的脱水污泥或含水率97%左右的浓缩污泥一次性降低至60%以下，干化后的污泥具有较高的热值（热值1000-2000kcal/kg），具有较高的能源利用价值，可送至燃煤电厂或垃圾电厂与燃煤或生活垃圾混合焚烧发电，也可堆肥及土地、园林利用或制砖制陶粒等其它资源化利用。

稳定化是将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质过程。稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化。化学稳定化是通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使其在稳定的晶格内固定不动；物理稳定化是将污泥与一种疏松物料混合生成一种粗颗粒的固体。

污泥的脱水处理和稳定化一般同时进行，其机理是向污泥中加入脱水剂，通过一系列复杂的物理化学反应（如水化反应），将有毒有害的物质固定在固化形成的网链（晶格）中，使其转化成类似土壤或胶结强度很大的固体，可就地填埋或用作建筑材料等。污泥脱水处理技术既可用于特殊工业污泥，如含重金属污泥，含油污泥，电镀污泥、印染污泥等危险废物的脱水处理，也可用于城市污水处理厂产生的普通污泥的脱水处理。但是，现有技术中对污泥进行脱水时仍存在脱水时间长、脱水成本高、操作复杂等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种铁盐污泥脱水剂，该脱水剂含有铁盐，具有脱水时间短、脱水成本低、操作简单等优点。

本发明的目的还在于提供一种采用上述铁盐污泥脱水剂的污泥脱水方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种铁盐污泥脱水剂，其包括第一组分和第二组分，其中，第一组分为硫酸亚铁，第二组分为氧化钙和氧化镁的混合物。

在上述铁盐污泥脱水剂中，优选地，第一组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的40-60%，第二组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的60-40%。第一组分和第二组分的含量之和为100%。

在上述铁盐污泥脱水剂中，优选地，第一组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的45-55%，第二组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的55-45%。第一组分和第二组分的含量之和为100%。

在上述铁盐污泥脱水剂中，优选地，第一组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的50%，第二组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的50%。

在上述铁盐污泥脱水剂中，优选地，以重量百分比计，在第二组分中，氧化钙的含量为45-55wt%，氧化镁的含量为55-45wt%。

在上述铁盐污泥脱水剂中，优选地，以重量百分比计，在第二组分中，氧化钙的含量为50%，氧化镁的含量为50%，即氧化钙和氧化镁的质量比为1：1。

本发明所提供的上述污泥脱水剂可以通过将第一组分和第二组分相混合制备得到，第二组分则可以由氧化钙和氧化镁相互混合得到。

本发明还提供了一种污泥脱水方法，其是采用上述铁盐污泥脱水剂对污泥进行脱水处理的方法。

在上述污泥脱水方法中，优选地，铁盐污泥脱水剂的添加量占污泥总重量的1-2%；更优选地，铁盐污泥脱水剂的添加量占污泥总重量的1.5%。

在上述污泥脱水方法中，优选地，铁盐污泥脱水剂的添加量占污泥总重量的8%。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述污泥脱水方法包括以下步骤：

将铁盐污泥脱水剂与浓缩污泥混合，搅拌10-15分钟；

利用高压泵以小于1.0MPa的输送压力将添加了铁盐污泥脱水剂的污泥输入污泥脱水机的滤板之间的空隙内；在输送过程中，随着空隙内污泥的逐渐增多，输送压力也需要逐渐提高；

当高压泵的输送压力升高至1.0MPa时，停止输送；

关闭污泥脱水机的进泥阀门，向污泥脱水机的滤板之间的空隙内注入压力为1.2-1.6MPa的清水对污泥进行压缩，使污泥被压滤，得到半干泥饼。

在上述污泥脱水方法中，优选地，所处理的污泥为含水率为95-97wt%的浓缩污泥等。

在上述污泥脱水方法中，优选地，输送压力从0.6MPa逐步升高至1.0MPa。

本发明所提供的铁盐污泥脱水剂以及污泥脱水方法可以对污泥颗粒进行表面化学改性，使污泥颗粒表面的水和毛细孔道中的束缚水成为自由水，从而可以通过机械压滤将水分析出，达到使污泥脱水的目的。

附图说明

图1为实施例1的工艺流程示意图；

图2a和图2b分别为CaO和M1铁盐污泥脱水剂对重金属的稳定效果图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种铁盐污泥脱水剂，其包括第一组分和第二组分，其中：

第一组分为硫酸亚铁，其含量占该铁盐污泥脱水剂总重量的40%；

第二组分为氧化镁和氧化钙的混合物，二者的质量比为1：1，第二组分的含量占该铁盐污泥脱水剂总重量的60%。

该铁盐污泥脱水剂是采用槽式溶药机混合3-5分钟制备得到的。

本实施例还提供了一种污泥脱水方法，其是采用上述铁盐污泥脱水剂对含水率在95%左右的浓缩污泥进行处理的方法，包括如下步骤（具体流程如图1所示）：

1、添加脱水剂：

将铁盐污泥脱水剂添加到含水率为95%左右的浓缩污泥中，铁盐污泥脱水剂的添加量占该浓缩污泥总重量的1.5%，具体的添加方式为：将浓缩污泥、铁盐污泥脱水剂分别用泥浆泵送入混合搅拌机中，经15分钟的搅拌充分混合后，得到改性后的污泥，用泥浆泵送到高压板框压滤机。

2、高压压滤：

采用高压泵以0.6MPa输送压力将改性后的污泥送入污泥脱水机的多块滤板之间的空隙内，在高压泵污泥输送至滤板之间的空隙内过程中，输送压力不断提高，浓缩污泥会有部分水分被滤出，当高压泵的输送压力逐步升高至最高压力1.0MPa时，表明污泥脱水机的多块滤板之间的空隙内都充满了污泥，即高压泵已不能再将污泥输送至滤板之间的空隙内，此时，停止高压泵的运行，并关闭污泥脱水机的进泥阀门，启动污泥脱水机的高压清水泵，由高压清水泵输入清水以提供1.2-1.6MPa的压力压缩滤板之间空隙内的污泥，使滤板之间空隙内的污泥再次压滤，得到含水率为40%以下的半干泥饼。

该半干泥饼可以进一步进行热干化，使其含水率进一步降低至30%以下，脱水处理之后得到的污水的COD值为800-1000mg/L，可以进行进一步的污水处理。

本实施例的铁盐污泥脱水剂和污泥脱水方法具有脱水速度快、滤饼含水率低等优点。以城市废水污泥为例，传统的脱水剂和脱水方法3-4小时卸一次料，而采用本实施例的铁盐污泥脱水剂和脱水方法每2小时就可以卸一次料，所得到的半干泥饼的含水率＜40%。

实施例2

本实施例提供了一种铁盐污泥脱水剂，其包括第一组分和第二组分，其中：

第一组分为硫酸亚铁，其含量占该铁盐污泥脱水剂总重量的50%；

第二组分为氧化镁和氧化钙的混合物，二者的质量比为1：1，第二组分的含量占该铁盐污泥脱水剂总重量的50%。

该铁盐污泥脱水剂是采用槽式溶药机混合3-5分钟制备得到的。

本实施例还提供了一种污泥脱水方法，其是采用上述铁盐污泥脱水剂对含水率在80%左右的污泥进行处理的方法，其具体步骤同实施例1。

采用该铁盐污泥脱水剂和污泥脱水方法的脱水时间短，整个污泥进料到出料不到120分钟，每日可处理含水率80%的污泥20吨，污泥的脱水率可以降到40%以下，处于国内领先水平。

该脱水剂除了脱水时间短、脱水成本低、操作简单等优点外，在处理和降解城市污泥的重金属含量严重超标方面，还有突出的降解效果。

对比实验：

以下为氧化钙和M1铁盐污泥脱水剂（实施例2所提供的铁盐污泥脱水剂）降解污泥的重金属含量效果的对比实验：

实验过程和方法：

将添加剂按表1所示的不同加入量和含水率为80%的污泥样品充分混合10min，于室内放置，每天搅拌一次，连续7天，采用四分法取样进行浸出毒性测定。污泥浸出毒性测定方法参考《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T300-2007），其中振荡设备使用回转式摇床，转速为130±10r/min，于23±2℃下振荡18h；根据醋酸缓冲溶液法确定浸提剂均为1#，即加5.7mL冰醋酸至500mL试剂水中，加64.3mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，稀释至1L；浸出液采用真空过滤，过滤浸出液用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)测定重金属含量。

表1中的添加量指：1Kg污泥中添加的添加物的质量，其单位为g。

表1添加物的加入量（g/kg）

添加物	添加量
		CaO	30、50、75
M1	50、100、150、200

实验结果和分析：

氧化钙和M1铁盐污泥脱水剂的稳定化效果分别图2a和图2b所示。

从图2a和图2b可以看出，当氧化钙的添加量为75g/kg时，污泥中Zn（锌）、Pb（铅）、Ba（钡）的浸出浓度分别降低72.8%、67.6%、34.9%。

氧化钙与水生成的氢氧化钙可以与污泥中的重金属生成沉淀，因此可以减少污泥中重金属的浸出，起到稳定化污泥的作用。生石灰作为一种常用的土壤修复剂，在修复土壤酸化和土壤重金属污染得到广泛的应用。图2a和图2b表明生石灰也能有效减少污泥浸出毒性，可以用于污泥重金属的稳定化处理。

但由于污泥本身呈碱性，加入CaO后，碱性更强，pH值甚至达到了12，所以，使用CaO固定重金属是一个具有两面性的方法，需要斟酌使用。

M1铁盐污泥脱水剂的主要成分为硫酸亚铁、氧化钙和氧化镁，可用于污水厂污泥的脱水并降低污泥重金属浸出毒性。由图2a和图2b所示，M1铁盐污泥脱水剂对污泥也有具有良好的稳定化效果，适合用于污泥的重金属修复处理。当M1铁盐污泥脱水剂的添加量为100g/kg时，污泥中Zn（锌）、Ba（钡）的浸出浓度分别降低67.8%、46.4%。

当M1铁盐污泥脱水剂的添加量为200g/kg时，污泥中Zn、Ba的浸出浓度分别降低85.1%、76.1%。M1铁盐污泥脱水剂的添加量为100g/kg和200g/kg时，污泥中Pb（铅）的浸出浓度可以降低95%以上。

综上所述，与其它常规脱水方法相比，本发明的铁盐污泥脱水剂以及包括深度机械脱水的污泥脱水方法具有以下优势：

1）本发明的污泥脱水方法不依赖任何外界热能等条件，仅通过加铁盐污泥脱水剂改性和机械压滤方式把污泥含水率从95-97%一次性降低至40%以下，再经热干化后含水率可降低至30%左右；

2）铁盐污泥脱水剂的添加量占浓缩污泥总重量的比例很低，不改变污泥的有机质，干化后的污泥热值较高，有些能够达到1000-2000Kcal，可作为低热值燃料；

3）干化后的污泥的泥质达到污泥土地利用（农用、园林绿化、土地改良）标准、填埋标准中的泥质要求；

4）干化后的污泥雨水浸泡难溶蚀，确保不会产生二次污泥化，遇水溶解率小于5%；

5）本发明提供的铁盐污泥脱水剂还有突出的降低城市污泥的重金属含量的效果。

Claims (10)

1.一种铁盐污泥脱水剂，其包括第一组分和第二组分，其中，所述第一组分为硫酸亚铁，第二组分为氧化钙和氧化镁的混合物。

2.根据权利要求1所述的铁盐污泥脱水剂，其中，所述第一组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的40-60%，所述第二组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的60-40%。

3.根据权利要求1或2所述的铁盐污泥脱水剂，其中，所述第一组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的45-55%，所述第二组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的55-45%；优选地，所述第一组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的50%，所述第二组分占该铁盐污泥脱水剂总重量的50%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的铁盐污泥脱水剂，其中，以重量百分比计，在第二组分中，所述氧化钙的含量为45-55wt%，所述氧化镁的含量为55-45wt%；优选地，以重量百分比计，在第二组分中，所述氧化钙的含量为50%，所述氧化镁的含量为50%。

5.一种污泥脱水方法，其是采用权利要求1-4任一项所述的铁盐污泥脱水剂对污泥进行脱水处理的方法。

6.根据权利要求5所述的污泥脱水方法，其中，所述铁盐污泥脱水剂的添加量占所述污泥总重量的1-2%。

7.根据权利要求5或6所述的污泥脱水方法，其中，所述铁盐污泥脱水剂的添加量占所述污泥总重量的1.5%。

8.根据权利要求5-7任一项所述的污泥脱水方法，其包括以下步骤：

将铁盐污泥脱水剂与污泥混合，搅拌10-15分钟；

利用高压泵以小于1.0MPa的输送压力将添加了铁盐污泥脱水剂的污泥输入污泥脱水机的滤板之间的空隙内；

当高压泵的输送压力升高至1.0MPa时，停止输送；

关闭污泥脱水机的进泥阀门，向污泥脱水机的滤板之间的空隙内注入压力为1.2-1.6MPa的清水对污泥进行压缩，使污泥被压滤，得到半干泥饼。

9.根据权利要求5或8所述的污泥脱水方法，其中，所述污泥为含水率为95-97wt%的浓缩污泥。

10.根据权利要求8所述的污泥脱水方法，其中，所述输送压力从0.6MPa逐步升高至1.0MPa。

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