CN104671636A - 一种污泥深度脱水调理药剂和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种污泥深度脱水调理药剂及其应用方法，其中调理药剂包括混凝剂和絮凝剂，其中，混凝剂PAC投加量为绝干泥量的1％-6％，絮凝剂CPAM投加量为绝干泥量的0.1％-0.5％。其中处理方法包括使用螺杆泵将前述调理药剂及对应量的污泥打入板框脱水机进行深度脱水，选锦纶单丝滤布为滤布，厚度为0.5-1.0mm，密度为300-700g/m²，伸长率为15％-45％，透气量100-500L/m²·s。本污泥深度脱水方法药剂种类少，投加量少；污泥处理工艺简单，压滤液出水速度快，泥饼含水率低，处理效率高，无二次污染问题；适应面广泛，能满足不同城市污水厂的脱水要求；脱水后的泥饼可满足多种处置利用的要求。

Description

一种污泥深度脱水调理药剂和应用方法

技术领域

本发明属污泥深度脱水技术领域，特别涉及一种污泥深度脱水调理药剂和应用方法。

背景技术

污泥深度脱水技术主要涉及调理药剂和过滤过程，已有较多的文献报道，主要的技术方案有：

(1)目前国内外的污泥深度脱水工艺常添加石灰、氯化铁、粉煤灰、硅藻土等药剂(如CN103193374 A、CN102617013 A、CN101691272 B、CN101823825B、CN102001814A)，普遍存在泥饼的固体增量大(干基投加量常大于20％)、运输成本增加、碱性高、腐蚀性强、热值低、易板结不能焚烧仅能够用于填埋等问题，极大地限制了污泥的后续处置工艺选择。另一方面，较高的药剂投加量容易产生恶臭、强碱、压滤液污染物浓度高等二次污染，是资源能源的浪费，也与绿色环保这一污水处理的核心价值相背离。

(2)某些药剂投加量较少的药剂配方由于物资罕见采购不便、投加方式复杂不便(如投加浓硫酸存在安全隐患、投加表面活性剂时溶解度差)、经济可行性差(如投加导向催化剂及臭氧的可控湿法氧化聚沉法，专利号CN101717174 A、CN 103028426 A)，大规模工程应用的可行性不高。理想的污泥调理剂应常见易获得、经济上合理、技术上先进。

(3)不同类型的调理剂会导致污泥性质(如Zeta电位、粒径等)发生不同程度的改变，从而导致滤布选型发生变化。针对某几种污泥调理剂选择单一种类滤布，达到较高脱水效率的报道较少。

(4)专利CN101367597A和CN1412133A提供了涉及聚合氯化铝或其类似试剂和CPAM的组合药剂。但CN101367597A中两种药剂的投加量大，而且实施案例中仍需投加大量的其它辅助药剂(如石灰)；CN1412133A提到在污水处理系统中投加混絮凝剂，该技术方案主要的目的是提高污水处理效果，减少在污水处理过程中的药剂投加量。

因此有必要开发低药剂投加量同时又能较好的保持污泥有机组分的深 度脱水新方法，在成本低廉经济可行性高、污泥处理效率高且无二次污染的情况下，能够满足堆肥、土地利用与园林绿化、建材利用、焚烧、掺烧、填埋等多种末端处置方式的要求。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种系统的污泥深度脱水方法，可以实现低药剂投加量、低成本条件下的污泥深度脱水，脱水后的泥饼可用于堆肥、土地利用与园林绿化、建材利用、焚烧与掺烧、填埋场覆盖土等多种用途，而滤液的主要污染物含量则低于污水厂的进水，不会影响污水厂的正常运行。

本发明污泥深度脱水技术主要涉及调理药剂、滤布和压滤机三部分，其中污泥调理剂和滤布型号的选取对压滤机的实际运行效率影响非常显著，目前涉及三个方面均各自已有较多的文献报道，但系统综合的考虑以上三种因素，提高污泥深度脱水效率，降低处理成本的技术描述较少。

具体的，一种污泥深度脱水调理药剂，包括混凝剂和絮凝剂，其中，混凝剂为聚合氯化铝(PAC)，投加量为绝干泥量的1％-6％(绝干泥量百分比指的是投药量与污泥固含物的比，即kg PAC/kg MLSS，下同；MLSS是混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids)的简写，又称为混合液污泥浓度，单位为g/L)，絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，投加量为绝干泥量的0.1％-0.5％，混凝剂和絮凝剂之和为调理药剂的100％。

低于上述药剂投加量时，难以达到较好的污泥调理效果，所得的泥饼含水率高；高于上述药剂投加量时，对进一步提升污泥处理效率和降低泥饼含水率意义不大，甚至有副作用。

其中，聚合氯化铝(PAC)可固态投加也可液态投加，但以液态投加为宜；阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)优选为液态投加。

一种污泥深度脱水调理药剂的使用方法，包括：先投加PAC，在20-50转/分钟的较快转速下用搅拌机快速混匀，持续时间5-15分钟，然后投加CPAM，搅拌(10-50转/分)5-15分钟。两种药剂投加完毕后即可用螺杆泵将调理好的污泥打入板框脱水机进行深度脱水。

一种污泥深度脱水脱水方法，包括，使用螺杆泵将前述一种污泥深度 脱水调理药剂及对应量的污泥打入板框脱水机进行深度脱水。

其中，板框脱水机的滤布选型固定优选为单丝滤布。材质优选为锦纶。

板框脱水机可任意选用符合要求的设备品牌，满足进料压力≥0.5Mpa、压榨压力≥1.5Mpa即可。

单丝滤布的厚度优选为0.5-1.0mm，密度优选为300-700g/㎡，伸长率为15％-45％，透气量100-500L/㎡·s。

其中，污泥的进料时间为40-80分钟，进料压力≥0.5Mpa(优选为0.7至1.2Mpa)，压榨压力≥1.5Mpa(优选为1.5至6.5Mpa),压榨时间20-45分钟，可以一步实现压滤完成后泥饼的含水率降至60％以下。

本发明所述的方法应用于污泥中剩余污泥有机质含量25-60％，压出泥饼的含水率在35-60％之间。

与专利CN101367597A相比，本发明仅投加PAC和CPAM两种药剂，且药剂投加量减少了50％以上，同时提高了污泥处理效果，使脱水污泥的含水率降至45％左右，不仅节省了药剂投加费用一半以上，且有效缩短了压滤机进泥和压榨时间，提高了污泥处理效率，同时更低的外运泥饼含水率可节省运输及处置费用，有机质和热值含量更高，可用于多种堆肥、土地利用与园林绿化、建材利用、焚烧、掺烧、填埋场覆盖土等多种用途。

本发明技术方案首先添加少量PAC完成了对污泥絮体的部分电性中和作用；添加CPAM以进一步完善电中和作用，之后利用其长链分子对污泥絮团进行网捕卷扫，增加污泥絮体的粒径和密实度，从而挤出细胞间隙水，提升污泥的脱水性能。而所选的滤布在滤布结构、强度、伸长率、透气性、厚度等多个特征参数上能够与调理后污泥的性质(包括粒径、密度、表面电荷性质等)较好匹配，达到了较好的过滤效果。可以实现低药剂投加量、低成本条件下的污泥高效深度脱水，脱水后的泥饼可用于堆肥、建材利用、焚烧与掺烧、填埋等多种用途，而滤液的主要污染物含量则低于污水厂的进水，不会影响污水厂的正常运行。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

1.低药剂投加量同时又能较好的保持污泥有机组分的深度脱水新工艺，满足堆肥、建材利用、焚烧、掺烧、填埋等多种末端处理的要求，从而不仅能够有效减容减量，缓解污泥填埋场库容告急的现状，同时可以满足其它资源化利用的相关要求。

2、本发明污泥深度脱水方法主要涉及调理药剂、滤布和压滤机三部分，其中污泥调理剂和滤布型号的选取对压滤机的实际运行效率影响非常显著，目前涉及三个方面均各自已有较多的文献报道，但系统综合的考虑以上三种因素，提高污泥深度脱水效率，降低处理成本的技术描述较少。

3、本污泥深度脱水方法适应面广泛，在药剂配方及其对应的选型滤布条件下，可实现剩余污泥有机质含量25-60％条件下的深度脱水，且可根据所述调理药剂配方，调整所压出泥饼的含水率在35-60％之间，满足不同城市污水厂的脱水要求。同时适合已有污泥深度脱水工艺的升级改造，且技改成本低。

4、本污泥深度脱水方法药剂组成简单、常见易购、投加方式安全便捷、成本低廉、经济可行性高，污泥处理效率高且无高浓度压滤液排放和恶臭等二次污染的情况、环境影响小。

具体实施方式

下面结合具体事例对本发明作进一步详细说明，但是本发明的内容不局限于实施例。

实施案例1：

深圳某大型城市污水厂A，实际日处理污水约80万吨，混合剩余污泥含固率4％，有机质含量45％左右，按干基3％投加液态PAC于50rpm条件下混合10分钟后，继续投加干基0.1％的CPAM，继续搅拌5分钟，然后泵入上海产某品牌板框压滤机进行深度脱水。滤布选型为PA500单丝滤布，材质为锦纶，厚度0.93mm，密度650(g/㎡)，伸长率为18％，透气量120L/㎡·s。进料压力为0.7Mpa，进料时间为50分钟，压榨压力为3.0Mpa，压榨时间25分钟，压榨完成后泥饼的含水率为57.8％。

实施案例二

改变药剂投加量处理案例一中的污泥，当PAC投加量为干基4.8％，CPAM投加量为0.2％时，在与案例一中相同的压滤条件下，所得泥饼含水率为48.6％。

实施案例三： 

改变药剂投加量处理案例一中的污泥，当PAC投加量为干基6％，CPAM投加量为0.3％时，在与案例一中相同的压滤条件下，所得泥饼含水率为39.6％。

实施案例四： 

深圳某大型城市污水厂B，日处理生活污水30万吨，混合剩余污泥含固率约3％，有机质含量55％左右，按干基5％投加液态PAC于50rpm条件下混合10分钟后，继续投加干基0.3％的CPAM，继续搅拌5分钟，然后泵入山东产某品牌板框压滤机进行深度脱水。滤布选型为锦纶单丝滤布，厚度0.5mm，密度400g/㎡，伸长率为45％,透气量150L/㎡·s。进料压力为1.2Mpa，进料时间为80分钟，压榨压力1.5Mpa，压榨时间30分钟，压滤完成后泥饼的含水率为55.5％。

实施案例五： 

深圳某大型城市污水厂C，日处理生活污水35万吨，混合剩余污泥含固率约5％，有机质含量30％左右，按干基2％投加液态PAC于50rpm条件下混合15分钟后，继续投加干基0.08％的CPAM，继续搅拌8分钟，然后泵入山东产某品牌板框压滤机进行深度脱水。滤布选型与案例三相同。进料压力为1.2Mpa，进料时间为70分钟，压榨压力1.5Mpa，压榨时间25分钟，压滤完成后泥饼的含水率为45.5％。

对比案例一： 

使用目前工程中常用的污泥调理剂和相匹配的滤布进行相同药剂投加量的对比实验，所处理的污泥为案例三中的污泥。先按干基2％投加液态氯化铁于50rpm条件下混合10分钟后，继续投加干基4％的石灰，继续搅拌5分钟，然后泵入上海产某品牌板框压滤机进行深度脱水，使用的滤布类型为通用的丙纶750B。当总的药剂投加量相同(均为固含量的6％)，在与案例三中相同的压滤条件下，所得泥饼含水率为69.8％，而使用本发明药剂配方及其匹配的滤布时，所得泥饼含水率为39.6％，外运泥饼的重量较对比案例减少了50％，可大幅减少污泥运输费和处置费用。

对比案例二： 

使用目前工程中常用的污泥调理剂和相匹配的滤布进行达到泥饼含水率大致相同的对比实验，所处理的污泥为案例三中的污泥。先按干基7％投加液态氯化铁于50rpm条件下混合10分钟后，继续投加干基25％的石灰，继续搅拌5分钟，然后泵入上海产某品牌板框压滤机进行深度脱水，使用的滤布类型为通用的丙纶750B，所得泥饼的含水率为51.5％。而使用本发明药剂配方及其匹配的滤布时，如实施案例二所述，当PAC投加量为干基4.8％，CPAM投加量为0.2％时，所得泥饼含水率为48.6％，药剂投加量(干重)大幅减少了84.8％。

对比案例三：采用本发明药剂配方但非最佳匹配的滤布类型进行深度脱水实验，验证本发明中滤布选型的重要性和创新性。采用与实施案例三相同的药剂投加量(PAC投加量为干基6％，CPAM投加量为干基0.3％)和压滤机操作工况，但滤布选型为丙纶750B，所得泥饼的含水率为59.3％，而实施案例三中使用最佳匹配滤布-锦纶单丝滤布所得的泥饼含水率仅为39.6％，泥饼的含水率大幅降低，大幅减少了67.4％的外运泥饼量。

总结：本发明技术方案相对于CN101367597A和CN1412133A可大幅降低药剂的使用，在所得泥饼含水率相当的情况下，药剂投加干重减少了84.8％，解决了高药剂投加量带来的的二次污染和泥饼出路受局限等问题，使处理后的泥饼可以满足多种资源化的末端处置要求。并通过优选组合滤布以及优化压滤机操作参数的过滤方法，显著提高污泥的处理效率，在缩短污泥处理周期的情况下，大幅减少了67.4％的外运泥饼量。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污泥深度脱水调理药剂，包括混凝剂和絮凝剂，其中，混凝剂为聚合氯化铝(PAC)，投加量为绝干泥量的1％-6％，絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，投加量为绝干泥量的0.1％-0.5％，混凝剂和絮凝剂中之和为调理药剂的100％。

2.根据权利要求1所述的调理药剂，其特征在于，聚合氯化铝为固态投加或者液态投加；阳离子聚丙烯酰胺为液态投加。

3.一种制备权利要求1-2任一权利要求所述的调理药剂的方法，其特征在于，包括：先投加聚合氯化铝，在20-50转/分钟的较快转速下用搅拌机快速混匀，持续时间5-15分钟，然后投加阳离子聚丙烯酰胺，10-50转/分钟搅拌下5-15分钟。

4.一种污泥深度脱水方法，其特征在于：使用螺杆泵将前述权利要求1-3任一权利要求所述的一种污泥深度脱水调理药剂，及对应量的污泥打入板框脱水机进行深度脱水。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述板框脱水机的滤布选型固定为单丝滤布。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，单丝滤布的材质优选为锦纶。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，单丝滤布的厚度为0.5-1.0mm，密度为300-700g/m²，伸长率为15％-45％，透气量100-500L/m²·s。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，污泥的进料时间为40-80分钟，进料压力≥0.5Mpa，压榨压力≥1.5Mpa,压榨时间20-45分钟。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，污泥的进料时间为40-80分钟，进料压力优选为0.7至1.2Mpa，压榨压力优选为1.5至3.5Mpa,压榨时间20-45分钟。

10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的方法，其特征在于，剩余污泥有机质含量25-60％时，压出泥饼的含水率在35-60％之间。