CN104326642B - 一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然友好型污泥复合调理剂的应用及提高污泥处理能力的脱水方法。首先，将含水率97‑99％的剩余污泥浓缩至含水率90‑93％，然后加入待处理污泥固相质量的0.2％‑1％的阳离子醚化淀粉，搅拌5min；随后加入待处理污泥固相质量的0.1％‑1％的几丁聚糖，搅拌10min，最后加入污泥固相质量的10％‑100％的刚性构架体改性硅钙渣，搅拌5min；将调理好的污泥输送至过滤压榨脱水装置进行过滤、压榨脱水操作。本发明的优点在于：所用复合调理剂无毒、无害、无二次污染，对污泥输运管线及脱水设备无腐蚀作用。采用新工艺后污泥处理能力提高约7倍，脱水滤饼含水率相对于原工艺降低约10％，可直接进行填埋、焚烧、堆肥等，符合国家对环保的要求，该法工艺简单，易于工业化。
Description
技术领域
本发明涉及污泥脱水技术领域，特别是涉及污泥天然友好型生产过程中的高效脱水方法。
背景技术
随着城市和工业的发展，污水污泥急剧增加，环境危害日益受到重视。污泥脱水减量是污水处理过程中的关键部分，是目前国家关于污泥处理的重要指导方向。我国对污泥不同处置方式的标准均要求污泥脱水后滤饼含水率不高于60wt％。然而，污泥产量的骤增与污泥处理能力以及处理手段的严重不足形成尖锐的矛盾，造成大量的污泥随意堆放，给自然环境包括水体、土壤以及大气带来极大的危害。因此如何最大程度的减少污泥产量、提高污泥的脱水速率，降低脱水泥饼的含水率，保护环境成为目前人类亟待解决的问题。
从目前生产实际和实验数据来看，污泥的过滤分离尤为困难，这主要是由于污泥为软物质材料、压缩系数极高、结合水含量较高、颗粒粒径较小及其非牛顿流体力学行为造成的。不经过任何预处理的污泥甚至无法脱水。目前，通常采用无机高分子絮凝剂铁盐等或有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺等调理污泥，经机械脱水后，含水率仍高达70％以上，达不到污泥后续处理的要求。絮凝剂铁盐对操作设备具有腐蚀作用，并且最终产物中残留的金属对环境产生危害；聚丙烯酰胺具有生物毒性、难以被生物降解，重则危害到人类的健康(如：痴呆症)，因此含聚丙烯酰胺的物质不能直接排放以免造成二次污染。另外，现有的污泥脱水工艺中，含水率97-99％污泥未经浓缩而直接进入板框压滤机进行压滤脱水，由于板框压滤机为间歇操作，故导致污泥的处理能力下降，增加了劳动强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有的背景技术而提出的一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：首先采用连续操作的浓缩机对含水率97-99％的污泥进行浓缩脱水，至含水率90-93％，随后采用天然友好型复合调理剂对其进行调理，继而进行过滤、压榨脱水操作。天然友好型复合调理剂与连续操作的浓缩机的协同作用使污泥处理能力提高了7倍左右，污泥滤饼的含水量降至60wt％以下，可直接进行填埋、焚烧、堆肥等后续处理，且杜绝二次污染，符合国家对环保的要求，同时降低了劳动者的劳动强度。
一种天然友好型复合调理剂包括(1)阳离子醚化淀粉；(2)几丁聚糖；(3)改性硅钙渣；与聚丙烯酰胺、三氯化铁等絮凝剂相比，本发明所采用的复合调理剂均无毒、无害、对环境无二次污染，且对污泥运输管线及脱水设备均无腐蚀作用。
所述的阳离子醚化淀粉为阳离子型天然高分子絮凝剂，其水溶液带正电荷，能够与污泥所带的负电荷发生电中和作用，压缩胶体粒子的双电层厚度，有利于污泥絮体颗粒的絮凝。使用时首先将阳离子醚化淀粉调制成质量分数为1％的水溶液待用，随后将阳离子醚化淀粉水溶液加入污泥悬浮液中，其添加量为：阳离子醚化淀粉与污泥中固相的质量比为0.2％～1％∶1。
所述的几丁聚糖分子中含有较多氨基和羟基活性基团，能够吸附颗粒并在颗粒间产生架桥作用，从而形成较大的絮体，降低过滤阻力、提高污泥的脱水速率。使用时需将几丁聚糖调制成质量浓度为0.5％的乙酸溶液，具体调配步骤为：(1)将一定量的几丁聚糖溶于质量分数为1％的乙酸溶液中；(2)快速搅拌30s以加速几丁聚糖的溶解，随后慢速搅拌5min便于几丁聚糖分子链的打开，形成均匀的几丁聚糖的乙酸溶液待用。将调配好的几丁聚糖的乙酸溶液加入污泥悬浮液中，其添加量为：几丁聚糖与污泥中固相的质量比为0.1％～1％∶1。由于几丁聚糖在酸性溶液中缓慢水解，因此其溶液在使用时需随用随配，不能长时间存放。
所述的改性硅钙渣，为高铝粉煤灰生产氧化铝的副产物，通过研磨得到粒度30μm的刚性粉体，即改性硅钙渣。其添加量为：改性硅钙渣与污泥中固相的质量比为10％～100％∶1。
一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其具体操作步骤为：
(1)取污水处理厂的剩余污泥，含水率97-99％；
(2)采用连续操作的浓缩机对污泥进行浓缩至含水率90-93％；
(3)将调理好的阳离子醚化淀粉的水溶液加入污泥悬浮液中，机械搅拌5min以充分中和污泥中的负电荷；
(4)加入几丁聚糖的乙酸溶液，机械搅拌10min，保证几丁聚糖的长链分子与污泥絮体、颗粒之间发生絮凝、架桥作用，促进絮体增长；
(5)加入改性硅钙渣，机械搅拌5min以保证改性硅钙渣与污泥悬浮液的均匀混合，改性硅钙渣在污泥悬浮液中起刚性构架体的作用。改性硅钙渣的加入，提高了污泥的刚性和渗透性，降低了污泥的可压缩性，使其在过滤、压榨脱水过程中仍能保持均匀的多孔结构，提高了污泥的脱水速率；
(6)用隔膜泵将调理好的污泥输送至过滤、压榨脱水装置，进行过滤脱水操作；
(7)过滤结束后，启动液压装置，进行压榨脱水操作，经过滤、压榨脱水后得到滤饼。
上述操作中，过滤压力为0.2～0.9MPa，压榨压力1.5～3.5MPa，过滤介质材质为丙纶，过滤介质的平均孔径小于5μm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：新工艺中所采用的连续操作的浓缩脱水设备，提高了污泥处理能力，降低了劳动者的劳动强度；新工艺中所采用的阳离子醚化淀粉、几丁聚糖均为天然高分子絮凝剂，与通常所用的有机絮凝剂聚丙烯酰胺、无机絮凝剂三氯化铁等相比具有无毒无害、对脱水设备无腐蚀、对环境无二次污染等特点；改性硅钙渣为高铝粉煤灰生产氧化铝工艺的副产物，成本低廉，且为废弃物的资源化利用提供了思路。采用新的脱水工艺后污泥的处理能力提高了7倍左右，滤饼含水率从原来的70wt％降至60wt％左右，满足滤饼后续的填埋、焚烧、堆肥等的要求，实现了滤饼的资源化利用，同时满足了国家对环保的要求。
附图说明
图1：现有的污泥脱水生产工艺流程图
图2：本发明的污泥脱水流程示意图
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步的描述，但是应当说明的是，这几个实施例仅用于说明本发明的系统和方法，而并不能将本发明的范围局限于此。
实施例1：
二沉池底部流出物即剩余污泥的含水率97-99％，一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其技术路线如图2所示，具体步骤如下：
(1)利用卧式螺旋沉降离心机对污泥进行浓缩脱水至含水率90-93％；
(2)向含水率为90-93％的污泥悬浮液中加入阳离子醚化淀粉的水溶液，机械搅拌5min，以保证电中和反应的充分进行；添加量：阳离子醚化淀粉与污泥中固相的质量比为0.2％∶1；
(3)加入几丁聚糖的乙酸溶液，机械搅拌10min，以保证几丁聚糖的长链分子与污泥絮体和颗粒之间形成较强的架桥作用，从而形成较大的絮体结构，降低滤饼的过滤阻力；添加量：几丁聚糖与污泥中固相的质量比为0.1％∶1；
(4)加入改性硅钙渣，机械搅拌5min，以保证与污泥悬浮液的均匀混合，添加量：改性硅钙渣与污泥中固相的质量比为10％∶1；
(5)用隔膜泵将调理好的污泥在0.3MPa下输送至过滤压榨脱水装置，进行过滤脱水操作，过滤介质为编织丙纶，过滤介质的平均孔径小于5μm；
(6)过滤结束后，启动液压装置，压榨压力2MPa进行压榨脱水操作。
经过滤、压榨脱水后得到的滤饼含水率降至59.8％，处理能力提高了4.1倍，过滤压榨结束后得到的滤饼能够直接进行填埋、焚烧、堆肥等后续处理，符合国家对环保的要求，杜绝二次污染。
实施例2：
二沉池底部流出物即剩余污泥的含水率97-99％，一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其技术路线如图2所示，具体步骤如下：
(1)利用卧式螺旋沉降离心机对污泥进行浓缩脱水至含水率90-93％；
(2)向含水率为90-93％的污泥悬浮液中加入阳离子醚化淀粉的水溶液，机械搅拌5min，以保证电中和反应的充分进行，添加量：阳离子醚化淀粉与污泥中固相的质量比为0.5％∶1；
(3)加入几丁聚糖的乙酸溶液，机械搅拌10min，以保证几丁聚糖的长链分子与污泥絮体和颗粒之间形成较强的架桥作用，从而形成较大的絮体结构，降低滤饼的过滤阻力；添加量：几丁聚糖与污泥中固相的质量比为0.3％∶1；
(4)加入改性硅钙渣，机械搅拌5min，以保证与污泥悬浮液的均匀混合，添加量：改性硅钙渣与污泥中固相的质量比为30％∶1；
(5)用隔膜泵将调理好的污泥在0.4MPa下输送至过滤压榨脱水装置，进行过滤脱水操作，过滤介质为编织丙纶，过滤介质的平均孔径小于5μm；
(6)过滤结束后，启动液压装置，压榨压力2.5MPa进行压榨脱水操作。
经过滤、压榨脱水后得到的滤饼含水率降至59.2％，处理能力提高了5.1倍，过滤压榨结束后得到的滤饼能够直接进行填埋、焚烧、堆肥等后续处理，符合国家对环保的要求，杜绝二次污染。
实施例3：
二沉池底部流出物即剩余污泥的含水率97-99％，一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其技术路线如图2所示，具体步骤如下：
(1)利用卧式螺旋沉降离心机对污泥进行浓缩脱水至含水率90-93％；
(2)向含水率为90-93％的污泥悬浮液中加入阳离子醚化淀粉的水溶液，机械搅拌5min，以保证电中和反应的充分进行，添加量：阳离子醚化淀粉与污泥中固相的质量比为0.75％∶1；
(3)加入几丁聚糖的乙酸溶液，机械搅拌10min，以保证几丁聚糖的长链分子与污泥絮体和颗粒之间形成较强的架桥作用，从而形成较大的絮体结构，降低滤饼的过滤阻力；添加量：几丁聚糖与污泥中固相的质量比为0.6％∶1；
(4)加入改性硅钙渣，机械搅拌5min，以保证与污泥悬浮液的均匀混合，添加量：改性硅钙渣与污泥中固相的质量比为60％∶1；
(5)用隔膜泵将调理好的污泥在0.6MPa下输送至过滤压榨脱水装置，进行过滤脱水操作，过滤介质为编织丙纶，过滤介质的平均孔径小于5μm；
(6)过滤结束后，启动液压装置，压榨压力2.5MPa进行压榨脱水操作。
经过滤、压榨脱水后得到的滤饼含水率降至58.7％，处理能力提高了5.9倍，过滤压榨结束后得到的滤饼能够直接进行填埋、焚烧、堆肥等后续处理，符合国家对环保的要求，杜绝二次污染。
实施例4：
二沉池底部流出物即剩余污泥的含水率97-99％，一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其技术路线如图2所示，具体步骤如下：
(1)利用卧式螺旋沉降离心机对污泥进行浓缩脱水至含水率90-93％；
(2)向含水率为90-93％的污泥悬浮液中加入阳离子醚化淀粉的水溶液，机械搅拌5min，以保证电中和反应的充分进行，添加量：阳离子醚化淀粉与污泥中固相的质量比为1％∶1；
(3)加入几丁聚糖的乙酸溶液，机械搅拌10min，以保证几丁聚糖的长链分子与污泥絮体和颗粒之间形成较强的架桥作用，从而形成较大的絮体结构，降低滤饼的过滤阻力；添加量：几丁聚糖与污泥中固相的质量比为1％∶1；
(4)加入改性硅钙渣，机械搅拌5min，以保证与污泥悬浮液的均匀混合，添加量：改性硅钙渣与污泥中固相的质量比为100％∶1；
(5)用隔膜泵将调理好的污泥在0.6MPa下输送至过滤压榨脱水装置，进行过滤脱水操作，过滤介质为编织丙纶，过滤介质的平均孔径小于5μm；
(6)过滤结束后，启动液压装置，压榨压力3MPa进行压榨脱水操作。
经过滤、压榨脱水后得到的滤饼含水率降至58.4％，处理能力提高了7.1倍，过滤压榨结束后得到的滤饼能够直接进行填埋、焚烧、堆肥等后续处理，符合国家对环保的要求，杜绝二次污染。
本发明一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，对于所属领域的普通技术人员在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (6)
1.一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其特征在于：天然友好型复合调理剂包括：(1)阳离子醚化淀粉，(2)几丁聚糖，(3)改性硅钙渣；所述污泥高效脱水的工艺路线为：首先将含水率97-99％的剩余污泥经连续操作的浓缩机浓缩脱水至含水率90-93％，浓缩后的污泥经天然友好型复合调理剂调理，调理污泥进入过滤压榨脱水设备进行过滤、压榨脱水；
所述的阳离子醚化淀粉为阳离子型天然高分子絮凝剂，易降解、无毒无害、对污泥输运管线及脱水设备无腐蚀作用；所述阳离子醚化淀粉的水溶液带正电荷，能够与污泥所带的负电荷发生电中和作用，从而压缩污泥胶体粒子的双电层厚度，有利于污泥絮体颗粒的絮凝；阳离子醚化淀粉水溶液的调配步骤为：
(1)在搅拌作用下，将一定量的阳离子醚化淀粉加入到一定剂量的20℃的冷水中，调制成质量浓度为3％的淀粉乳；
(2)升温至90℃，并保温20～30min；
(3)保温结束，用温度为20℃的冷水将其稀释至质量浓度0.5～1％，待用；
所述的阳离子醚化淀粉的添加量：阳离子醚化淀粉与污泥中固相的质量比为0.2％～1％∶1；
所述的几丁聚糖分子中含有较多氨基和羟基活性基团，能够吸附颗粒并在颗粒间产生架桥作用，从而形成较大的絮体，降低过滤阻力、提高污泥的脱水速率；使用时需将几丁聚糖调制成质量浓度为0.5％的乙酸溶液，具体调配步骤为：
(1)将一定量的几丁聚糖加溶于质量分数为1％的乙酸溶液中；
(2)快速搅拌30s以加速几丁聚糖的溶解，随后慢速搅拌5min以便几丁聚糖分子链的打开，形成均匀的质量浓度为0.5％的几丁聚糖的乙酸溶液，待用；
所述的几丁聚糖添加量为：几丁聚糖与污泥中固相的质量比为0.1％～1％∶1，由于几丁聚糖在酸性溶液中缓慢水解，因此其溶液在使用时需随用随配，不能长时间存放；
所述的改性硅钙渣为污泥的刚性构架体，为高铝粉煤灰生产氧化铝的副产物，通过研磨得到粒度30μm的刚性粉体，即改性硅钙渣，其添加量：改性硅钙渣与污泥中固相的质量比为10％～100％∶1；
所述的一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法的具体操作步骤为：
(1)取污水处理厂的剩余污泥，含水率97-99％；
(2)用连续操作的浓缩机对污泥进行浓缩脱水至含水率90-93％；
(3)将调理好的阳离子醚化淀粉的水溶液加入污泥悬浮液中，机械搅拌5min以充分中和污泥中的负电荷；
(4)加入几丁聚糖的乙酸溶液，机械搅拌10min，保证几丁聚糖的长链分子与污泥絮体、颗粒之间发生絮凝、架桥作用，促进絮体增长；
(5)加入改性硅钙渣，机械搅拌5min以保证改性硅钙渣与污泥悬浮液的均匀混合，改性硅钙渣在污泥悬浮液中起刚性构架体的作用，改性硅钙渣的加入，提高了污泥的刚性和渗透性，降低了污泥的可压缩性，使其在过滤、压榨脱水过程中仍能保持均匀的多孔结构，提高了污泥悬浮液的脱水速率；
(6)用隔膜泵将调理好的污泥输送至过滤、压榨脱水装置，进行过滤脱水操作。
2.根据权利要求1所述的一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其特征在于：所述污泥浓缩机为卧式螺旋沉降离心机、带式压滤机之一。
3.根据权利要求1所述的一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其特征在于：所述污泥过滤压榨脱水设备为板框压滤机、厢式压滤机、带式压榨过滤机、隔膜压榨过滤机之一。
4.根据权利要求1所述的一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其特征在于：过滤压力为0.2～0.9MPa，压榨压力为1.5～3.5MPa。
5.根据权利要求1所述的一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其特征在于：过滤介质材质为丙纶、涤纶、锦纶、棉纶、维纶之一。
6.根据权利要求1所述的一种应用天然友好型复合调理剂实现污泥高效脱水的方法，其特征在于：所述污泥为初沉污泥、二沉池污泥、厌氧消化污泥之一。
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Granted publication date: 20160928 Termination date: 20170827 |