CN105399295A - 一种复合生物污泥脱水剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合生物污泥脱水剂的制备方法，属于污泥处理技术领域。本发明针对目前传统的污泥脱水剂为化学试剂，在自然条件下难以降解，对环境易造成二次污染，且污泥脱水处理成本高的问题，本发明首先通过牛血清蛋白、卡那霉素等作为筛选营养物质，从剩余污泥中筛选出目的菌种，然后对其进行培养，获得复合生物污泥脱水剂基液，再对硫铁矿烧渣进行酸碱处理，将处理液与硅酸钠反应，形成复合生物污泥脱水剂基体，随后将其与复合生物污泥脱水剂基液混合，制得一种成本低廉、对环境无污染、高效安全且可降解的复合生物污泥脱水剂。

Description

一种复合生物污泥脱水剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合生物污泥脱水剂的制备方法，属于污泥处理技术领域。

背景技术

污泥中通常含有大量的水分，含水率高达97.5％～99.5％，导致污泥的体积十分庞大，对后续处理工序和运输带来很大的困难并大幅增加了处理费用，因此。必须对污泥进行脱水处理，以减小污泥的体积。目前常采用的方法是用一种或几种化学药剂对污泥进行调理，从而改变污泥颗粒的性质，便于污泥中所含水分的去除。目前最常用的污泥脱水剂是阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)，CPAM虽然具有较好的污泥脱水效果，但其大量用作污泥脱水剂的缺点也日益显现，其在自然条件下很难降解，对环境造成了二次污染，而且在CPAM合成过程中使用的大量表面活性剂等有机溶剂也会对环境造成污染。所以，找到一种既有较好的污泥脱水性能，又对环境带来的影响较小，而且污泥处理费用也较低的新型污泥脱水剂，成为目前研究的热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前传统的污泥脱水剂为化学试剂，在自然条件下难以降解，对环境易造成二次污染，且污泥脱水处理成本高的问题，本发明首先通过牛血清蛋白、卡那霉素等作为筛选营养物质，从剩余污泥中筛选出目的菌种，然后对其进行培养，获得复合生物污泥脱水剂基液，再对硫铁矿烧渣进行酸碱处理，将处理液与硅酸钠反应，形成复合生物污泥脱水剂基体，随后将其与复合生物污泥脱水剂基液混合，制得一种成本低廉、对环境无污染、高效安全且可降解的复合生物污泥脱水剂。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）取800～1200g含水量为60～80％的剩余污泥，放入容器中，再向其中加入200～300g牛血清蛋白，随后对容器进行搅拌加热，设定温度为35～40℃，转速设定为140～160r/min，待其含水量减少5～10％时，向其中加入300～400mL新鲜羊血及5～10g卡那霉素，每次加入完成后搅拌40～50s，然后停止搅拌，静置5～10min，再继续搅拌；

（2）按质量百份比计，取35～45份蔗糖、5～10份质量分数为20％的硫酸镁溶液、20～25份硝酸钠、15～20份质量分数为30％的氯化钾溶液、8～10份质量分数为20％的硫酸亚铁溶液及2～5份质量分数为20％的磷酸氢二钾溶液，搅拌均匀，在温度为140℃下，杀毒灭菌，得培养液，取500～700mL培养液放入灭菌后的容器中，待上述剩余污泥的含水量为15～20％时，将剩余污泥倒入容器内，混合搅拌均匀；

（3）待上述搅拌均匀后，将容器移至35～40℃的恒温摇床中发酵，转速设定为130～150r/min，振荡培养3～5天，待培养结束后，将容器中的发酵混合物放入离心机中，以转速3000～5000r/min，离心分离25～30min，收集上清液，得复合生物污泥脱水剂基液，备用；

（4）按质量比3:1，将硫铁矿烧渣与碳酸钙进行混合，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得100～120目粉末，然后将所得的粉末放入煅烧炉中，在温度为800～1000℃下，煅烧3～5h后随炉冷却至室温，随后将其取出，得预处理粉末；

（5）将上述所得的预处理粉末与质量分数为50％的氢氧化钠溶液，按固液比1:3在容器中进行混合，随后将混合物放入反应釜内，在0.8～1.5MPa及60～70℃下，搅拌40～50min，随后出料过滤，收集过滤液，再将滤渣与质量分数为30％的盐酸溶液，按固液比1:2在容器中进行混合，搅拌30～40min后过滤，收集滤液，合并两次收集的滤液；

（6）将上述所得的滤液与质量分数为5～7％的硅酸钠溶液按体积比5:3进行混合，使用质量分数为35％的盐酸溶液调节pH为3～5，然后将混合液倒入玻璃反应釜内，控制温度为80～90℃，压力为1～2MPa，以转速200～230r/min，搅拌4～6h后冷却至室温，随后出料，对出料物进行减压过滤，收集过滤物进行烘干，在进行粉碎，得100～120目复合生物污泥脱水剂基体；

（7）将上述所得的复合生物污泥脱水剂基体与复合生物污泥脱水剂基液，按固液比1:2，在容器中进行混合，以转速120～150r/min，搅拌3～4h后，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合生物污泥脱水剂。

本发明的应用方法：向污泥中加入上述制备的复合生物污泥脱水剂，加入量为污泥质量的0.8～1.2％，搅拌5～10min，得到混凝污泥，将上述混凝污泥用板框压滤机进行正压脱水，保压压力1.5MPa，保压直至无液滴出现，卸压放料，脱水后污泥含水率小于6.2％。

本发明的有益效果：

（1）本发明所制得的复合生物污泥脱水剂成本低廉、对环境无污染、高效安全且可降解；

（2）本发明所制得的复合生物污泥脱水剂脱水率达到86.5％以上；

（3）本发明制作简单，易于操作。

具体实施方式

取800～1200g含水量为60～80％的剩余污泥，放入容器中，再向其中加入200～300g牛血清蛋白，随后对容器进行搅拌加热，设定温度为35～40℃，转速设定为140～160r/min，待其含水量减少5～10％时，向其中加入300～400mL新鲜羊血及5～10g卡那霉素，每次加入完成后搅拌40～50s，然后停止搅拌，静置5～10min，再继续搅拌；按质量百份比计，取35～45份蔗糖、5～10份质量分数为20％的硫酸镁溶液、20～25份硝酸钠、15～20份质量分数为30％的氯化钾溶液、8～10份质量分数为20％的硫酸亚铁溶液及2～5份质量分数为20％的磷酸氢二钾溶液，搅拌均匀，在温度为140℃下，杀毒灭菌，得培养液，取500～700mL培养液放入灭菌后的容器中，待上述剩余污泥的含水量为15～20％时，将剩余污泥倒入容器内，混合搅拌均匀；待上述搅拌均匀后，将容器移至35～40℃的恒温摇床中发酵，转速设定为130～150r/min，振荡培养3～5天，待培养结束后，将容器中的发酵混合物放入离心机中，以转速3000～5000r/min，离心分离25～30min，收集上清液，得复合生物污泥脱水剂基液，备用；按质量比3:1，将硫铁矿烧渣与碳酸钙进行混合，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得100～120目粉末，然后将所得的粉末放入煅烧炉中，在温度为800～1000℃下，煅烧3～5h后随炉冷却至室温，随后将其取出，得预处理粉末；将上述所得的预处理粉末与质量分数为50％的氢氧化钠溶液，按固液比1:3在容器中进行混合，随后将混合物放入反应釜内，在0.8～1.5MPa及60～70℃下，搅拌40～50min，随后出料过滤，收集过滤液，再将滤渣与质量分数为30％的盐酸溶液，按固液比1:2在容器中进行混合，搅拌30～40min后过滤，收集滤液，合并两次收集的滤液；将上述所得的滤液与质量分数为5～7％的硅酸钠溶液按体积比5:3进行混合，使用质量分数为35％的盐酸溶液调节pH为3～5，然后将混合液倒入玻璃反应釜内，控制温度为80～90℃，压力为1～2MPa，以转速200～230r/min，搅拌4～6h后冷却至室温，随后出料，对出料物进行减压过滤，收集过滤物进行烘干，在进行粉碎，得100～120目复合生物污泥脱水剂基体；将上述所得的复合生物污泥脱水剂基体与复合生物污泥脱水剂基液，按固液比1:2，在容器中进行混合，以转速120～150r/min，搅拌3～4h后，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合生物污泥脱水剂。

实例1

取800g含水量为60％的剩余污泥，放入容器中，再向其中加入200g牛血清蛋白，随后对容器进行搅拌加热，设定温度为35℃，转速设定为140r/min，待其含水量减少5％时，向其中加入300mL新鲜羊血及5g卡那霉素，每次加入完成后搅拌40s，然后停止搅拌，静置5min，再继续搅拌；按质量百份比计，取30份蔗糖、10份质量分数为20％的硫酸镁溶液、25份硝酸钠、20份质量分数为30％的氯化钾溶液、10份质量分数为20％的硫酸亚铁溶液及5份质量分数为20％的磷酸氢二钾溶液，搅拌均匀，在温度为140℃下，杀毒灭菌，得培养液，取500mL培养液放入灭菌后的容器中，待上述剩余污泥的含水量为15％时，将剩余污泥倒入容器内，混合搅拌均匀；待上述搅拌均匀后，将容器移至35℃的恒温摇床中发酵，转速设定为130r/min，振荡培养3天，待培养结束后，将容器中的发酵混合物放入离心机中，以转速3000r/min，离心分离25min，收集上清液，得复合生物污泥脱水剂基液，备用；按质量比3:1，将硫铁矿烧渣与碳酸钙进行混合，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得100目粉末，然后将所得的粉末放入煅烧炉中，在温度为800℃下，煅烧3h后随炉冷却至室温，随后将其取出，得预处理粉末；将上述所得的预处理粉末与质量分数为50％的氢氧化钠溶液，按固液比1:3在容器中进行混合，随后将混合物放入反应釜内，在0.8MPa及60℃下，搅拌40min，随后出料过滤，收集过滤液，再将滤渣与质量分数为30％的盐酸溶液，按固液比1:2在容器中进行混合，搅拌30min后过滤，收集滤液，合并两次收集的滤液；将上述所得的滤液与质量分数为5％的硅酸钠溶液按体积比5:3进行混合，使用质量分数为35％的盐酸溶液调节pH为3，然后将混合液倒入玻璃反应釜内，控制温度为80℃，压力为1MPa，以转速200r/min，搅拌4h后冷却至室温，随后出料，对出料物进行减压过滤，收集过滤物进行烘干，在进行粉碎，得100目复合生物污泥脱水剂基体；将上述所得的复合生物污泥脱水剂基体与复合生物污泥脱水剂基液，按固液比1:2，在容器中进行混合，以转速120r/min，搅拌3h后，静置30min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合生物污泥脱水剂。

向污泥中加入上述制备的复合生物污泥脱水剂，加入量为污泥质量的0.8％，搅拌5min，得到混凝污泥，将上述混凝污泥用板框压滤机进行正压脱水，保压压力1.5MPa，保压直至无液滴出现，卸压放料，脱水后污泥含水率为6.1％。

实例2

取1200g含水量为80％的剩余污泥，放入容器中，再向其中加入300g牛血清蛋白，随后对容器进行搅拌加热，设定温度为40℃，转速设定为160r/min，待其含水量减少10％时，向其中加入400mL新鲜羊血及10g卡那霉素，每次加入完成后搅拌50s，然后停止搅拌，静置10min，再继续搅拌；按质量百份比计，取45份蔗糖、5份质量分数为20％的硫酸镁溶液、20份硝酸钠、15份质量分数为30％的氯化钾溶液、10份质量分数为20％的硫酸亚铁溶液及5份质量分数为20％的磷酸氢二钾溶液，搅拌均匀，在温度为140℃下，杀毒灭菌，得培养液，取700mL培养液放入灭菌后的容器中，待上述剩余污泥的含水量为20％时，将剩余污泥倒入容器内，混合搅拌均匀；待上述搅拌均匀后，将容器移至40℃的恒温摇床中发酵，转速设定为150r/min，振荡培养5天，待培养结束后，将容器中的发酵混合物放入离心机中，以转速5000r/min，离心分离30min，收集上清液，得复合生物污泥脱水剂基液，备用；按质量比3:1，将硫铁矿烧渣与碳酸钙进行混合，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得120目粉末，然后将所得的粉末放入煅烧炉中，在温度为1000℃下，煅烧5h后随炉冷却至室温，随后将其取出，得预处理粉末；将上述所得的预处理粉末与质量分数为50％的氢氧化钠溶液，按固液比1:3在容器中进行混合，随后将混合物放入反应釜内，在1.5MPa及70℃下，搅拌50min，随后出料过滤，收集过滤液，再将滤渣与质量分数为30％的盐酸溶液，按固液比1:2在容器中进行混合，搅拌40min后过滤，收集滤液，合并两次收集的滤液；将上述所得的滤液与质量分数为7％的硅酸钠溶液按体积比5:3进行混合，使用质量分数为35％的盐酸溶液调节pH为5，然后将混合液倒入玻璃反应釜内，控制温度为90℃，压力为2MPa，以转速230r/min，搅拌6h后冷却至室温，随后出料，对出料物进行减压过滤，收集过滤物进行烘干，在进行粉碎，得120目复合生物污泥脱水剂基体；将上述所得的复合生物污泥脱水剂基体与复合生物污泥脱水剂基液，按固液比1:2，在容器中进行混合，以转速150r/min，搅拌4h后，静置40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合生物污泥脱水剂。

向污泥中加入上述制备的复合生物污泥脱水剂，加入量为污泥质量的1.2％，搅拌10min，得到混凝污泥，将上述混凝污泥用板框压滤机进行正压脱水，保压压力1.5MPa，保压直至无液滴出现，卸压放料，脱水后污泥含水率为4.5％。

实例3

取1000g含水量为70％的剩余污泥，放入容器中，再向其中加入250g牛血清蛋白，随后对容器进行搅拌加热，设定温度为35℃，转速设定为150r/min，待其含水量减少8％时，向其中加入350mL新鲜羊血及8g卡那霉素，每次加入完成后搅拌45s，然后停止搅拌，静置8min，再继续搅拌；按质量百份比计，取35份蔗糖、10份质量分数为20％的硫酸镁溶液、25份硝酸钠、20份质量分数为30％的氯化钾溶液、8份质量分数为20％的硫酸亚铁溶液及2份质量分数为20％的磷酸氢二钾溶液，搅拌均匀，在温度为140℃下，杀毒灭菌，得培养液，取600mL培养液放入灭菌后的容器中，待上述剩余污泥的含水量为18％时，将剩余污泥倒入容器内，混合搅拌均匀；待上述搅拌均匀后，将容器移至40℃的恒温摇床中发酵，转速设定为140r/min，振荡培养4天，待培养结束后，将容器中的发酵混合物放入离心机中，以转速4000r/min，离心分离28min，收集上清液，得复合生物污泥脱水剂基液，备用；按质量比3:1，将硫铁矿烧渣与碳酸钙进行混合，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得110目粉末，然后将所得的粉末放入煅烧炉中，在温度为900℃下，煅烧4h后随炉冷却至室温，随后将其取出，得预处理粉末；将上述所得的预处理粉末与质量分数为50％的氢氧化钠溶液，按固液比1:3在容器中进行混合，随后将混合物放入反应釜内，在1.0MPa及65℃下，搅拌45min，随后出料过滤，收集过滤液，再将滤渣与质量分数为30％的盐酸溶液，按固液比1:2在容器中进行混合，搅拌35min后过滤，收集滤液，合并两次收集的滤液；将上述所得的滤液与质量分数为9％的硅酸钠溶液按体积比5:3进行混合，使用质量分数为35％的盐酸溶液调节pH为4，然后将混合液倒入玻璃反应釜内，控制温度为85℃，压力为1MPa，以转速210r/min，搅拌5h后冷却至室温，随后出料，对出料物进行减压过滤，收集过滤物进行烘干，在进行粉碎，得110目复合生物污泥脱水剂基体；将上述所得的复合生物污泥脱水剂基体与复合生物污泥脱水剂基液，按固液比1:2，在容器中进行混合，以转速130r/min，搅拌4h后，静置35min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合生物污泥脱水剂。

向污泥中加入上述制备的复合生物污泥脱水剂，加入量为污泥质量的1.0％，搅拌8min，得到混凝污泥，将上述混凝污泥用板框压滤机进行正压脱水，保压压力1.5MPa，保压直至无液滴出现，卸压放料，脱水后污泥含水率为3.8％。

Claims (1)

1.一种复合生物污泥脱水剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）取800～1200g含水量为60～80％的剩余污泥，放入容器中，再向其中加入200～300g牛血清蛋白，随后对容器进行搅拌加热，设定温度为35～40℃，转速设定为140～160r/min，待其含水量减少5～10％时，向其中加入300～400mL新鲜羊血及5～10g卡那霉素，每次加入完成后搅拌40～50s，然后停止搅拌，静置5～10min，再继续搅拌；

（2）按质量百份比计，取35～45份蔗糖、5～10份质量分数为20％的硫酸镁溶液、20～25份硝酸钠、15～20份质量分数为30％的氯化钾溶液、8～10份质量分数为20％的硫酸亚铁溶液及2～5份质量分数为20％的磷酸氢二钾溶液，搅拌均匀，在温度为140℃下，杀毒灭菌，得培养液，取500～700mL培养液放入灭菌后的容器中，待上述剩余污泥的含水量为15～20％时，将剩余污泥倒入容器内，混合搅拌均匀；

（3）待上述搅拌均匀后，将容器移至35～40℃的恒温摇床中发酵，转速设定为130～150r/min，振荡培养3～5天，待培养结束后，将容器中的发酵混合物放入离心机中，以转速3000～5000r/min，离心分离25～30min，收集上清液，得复合生物污泥脱水剂基液，备用；

（4）按质量比3:1，将硫铁矿烧渣与碳酸钙进行混合，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得100～120目粉末，然后将所得的粉末放入煅烧炉中，在温度为800～1000℃下，煅烧3～5h后随炉冷却至室温，随后将其取出，得预处理粉末；

（5）将上述所得的预处理粉末与质量分数为50％的氢氧化钠溶液，按固液比1:3在容器中进行混合，随后将混合物放入反应釜内，在0.8～1.5MPa及60～70℃下，搅拌40～50min，随后出料过滤，收集过滤液，再将滤渣与质量分数为30％的盐酸溶液，按固液比1:2在容器中进行混合，搅拌30～40min后过滤，收集滤液，合并两次收集的滤液；

（6）将上述所得的滤液与质量分数为5～7％的硅酸钠溶液按体积比5:3进行混合，使用质量分数为35％的盐酸溶液调节pH为3～5，然后将混合液倒入玻璃反应釜内，控制温度为80～90℃，压力为1～2MPa，以转速200～230r/min，搅拌4～6h后冷却至室温，随后出料，对出料物进行减压过滤，收集过滤物进行烘干，在进行粉碎，得100～120目复合生物污泥脱水剂基体；

（7）将上述所得的复合生物污泥脱水剂基体与复合生物污泥脱水剂基液，按固液比1:2，在容器中进行混合，以转速120～150r/min，搅拌3～4h后，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合生物污泥脱水剂。