CN108640482A - 一种工业污泥深度脱水调理剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工业污泥深度脱水调理剂及其制备方法和应用，涉及污水污泥处理技术领域。本发明调理剂包括以下原料：累托石、煤矸石、高岭土、生物菌、椰壳纤维、醋酸纤维素、壳聚糖、蛋白酶、植物乳杆菌、硼砂、蓝藻粉、硫酸铁、碳酸钙、硫酸铝、柠檬酸、去离子水。本发明调理剂能够有效改善污泥脱水性能、成本低廉，绿色环保，无毒无害、不会对环境造成二次污染、脱水费用低，具有较好的环境效益，该调理剂用于工业污泥深度脱水时，方法简单，使得污泥含水率大大降低。

Description

一种工业污泥深度脱水调理剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及污水污泥处理技术领域，具体涉及一种工业污泥深度脱水调理剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着城市和工业的快速发展，城市生活污水、工业污水等的排放量日益增加，从而使污水处理中产生的副产物污泥的量日益增加，如何对这些污泥进行处理也成为社会发展中不可回避的问题。当前，对污泥处理的方法主要为填埋、 堆肥和焚烧三种方式，污泥具有“四高”特点：一是含水率高；二是有机物含量高，很容易腐烂恶臭；三是重金属含量较高；四是病菌含量高，含有大量的细菌、寄生虫、病毒。污泥不经过无害化处理，任意弃置，简单填埋，容易污 染空气、土壤和水源，严重威胁人体健康和环境安全。

为便于后续处理的有效进行，污泥的调理和脱水是必不可少的。含水量高的污泥首先需要添加污泥脱水药剂和配合机械脱水来加速脱出污泥间隙水。目前普遍使用的聚阳离子丙烯酰胺类污泥脱水药剂不仅价格昂贵，而且配制困难、容易粘污器壁、残留药剂难以降解，造成了二次污染，且脱水效率有限（经过脱水后的污泥含水率仍在 80-85%），这样致使处理后的污泥量大，二次处理能耗高、运转经济成本大，只好使用污泥掩埋处理方式，不仅占用土地，而且对环境不友好。常用的污泥调理剂有化学调理剂和生物调理剂，目前污泥脱水过程中采用比较多投加絮凝剂就是一种调理剂，通过絮凝剂在污泥胶质微粒表面起化学反应、中和污泥胶质微粒的电荷，促进污泥微粒凝聚成大的颗粒絮体，同时使水从污泥颗粒中分离出来，提高污泥的脱水性能。目前常用的絮凝剂包括无机絮凝剂如铝盐和铁盐、有机絮凝剂PAM 以及针对生物污水的微生物絮凝剂等。污泥脱水调理剂主要分为无机，有机和复合调理剂，其中复合调理剂是主流发展方向。

但是，现有技术中，污泥脱水调理剂有机成分高，成本偏高，难降解且有生物毒性，重则危害到人类的健康，而且污泥处理费用中较高。因此，研制或开发一种能有效改善污泥脱水性能、成本低廉，制备工艺简单合理且绿色环保的污泥脱水调理剂是非常有现实意义的。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种工业污泥深度脱水调理剂及其制备方法和应用，该调理剂能够有效改善污泥脱水性能、成本低廉，制备工艺简单合理且绿色环保。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种工业污泥深度脱水调理剂，所述工业污泥深度脱水调理剂由以下重量份的原料制成：累托石50-100份、煤矸石30-80份、高岭土30-70份、生物菌20-40份、椰壳纤维16-32份、醋酸纤维素16-32份、壳聚糖20-35份、蛋白酶20-28份、植物乳杆菌15-25份、硼砂23-40份、蓝藻粉20-36份、硫酸铁17-37份、碳酸钙17-37份、硫酸铝17-37份、柠檬酸12-28份、去离子水100-150份。

进一步的，所述累托石为有机溶剂改性后的累托石。

进一步的，所述有机溶剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、氯化十六烷基三甲基铵、氯化十八烷基三甲基铵中的一种；

进一步的，所述蓝藻粉为粒径80-100目的粉末。

进一步的，所述生物菌为脱酚菌、苯胺降解菌、硝化菌、絮凝菌中的至少一种。

一种工业污泥深度脱水调理剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各原料；

S2、将煤矸石、高岭土分别置于马弗炉中于500-550℃煅烧2-3h，冷却，分别磨粉，混合，得混合物，备用；

S3、将研磨后的累托石与柠檬酸、硫酸铝、硫酸铁、碳酸钙、去离子水混合，置于磁力搅拌器上搅拌30-60min，于烘箱内干燥8-12h，磨粉后置于500-550℃马弗炉中煅烧2-3h，冷却，磨粉，得到粉末，备用；

S4、将步骤S2制得的混合物和步骤S3制得的粉末混合均匀，再加入生物菌、椰壳纤维、醋酸纤维素、壳聚糖、蛋白酶、植物乳杆菌、硼砂、蓝藻粉搅拌10-40min，干燥后放入挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。

进一步的，步骤S1所述马弗炉中温度为550℃煅烧2.5h。

进一步的，步骤S3所述烘箱的温度为60-80℃。

一种工业污泥深度脱水调理剂的应用，所述工业污泥深度脱水调理剂用于污泥深度脱水。

进一步的，所述工业污泥深度脱水调理剂加入到污泥中，工业污泥深度脱水调理剂的加入量占污泥干重的质量百分含量为10-40％，搅拌30min，掺混均匀，以25L/min/kg通风13天。

本发明提供一种工业污泥深度脱水调理剂及其制备方法和应用，与现有技术相比优点在于：

本发明针对污泥中含有大量负电荷的特征，通过改性后的累托石、煅烧后的煤矸石、高岭土，配合椰壳纤维、醋酸纤维素等其他原料协同作用，得到的污泥调理剂除了具有一般高分子混凝剂的架桥、卷扫功能外，还因其分子链中正电荷密度高而具有相当强的电中和能力，该污泥调理剂对水体中的胶体物质的吸附电中和及吸附架桥作用增强，同时其以巨大的分子结构产生强烈的吸附、网捕、架桥等作用；能有效改善污泥脱水性能，而且污泥热值、有机质含量不会降低，且不影响泥饼的后续资源化处理处置；

本发明原料中将累托石进行有机溶剂改性，增强了调理剂的重金属离子吸附能力，未经过改性处理的累托石对重金属离子以物理吸附为主，吸附率取决于表面积的大小。但是由于重金属离子在水中以离子基团存在，不易进入累托石层间，而且未处理的累托石带负电荷，与污泥所带负电荷排斥，不利于重金属离子的吸附，吸附效果较差。有机溶剂改性处理后的累托石由于有机阳离子己经替代原有的层间阳离子，撑开了累托石片层，增大了片层间的距离，有机溶剂改性处理后的累托石改变了其表面电荷，结构稳定，不发生膨胀，具有较大的比表面积、离子交换容量和微孔孔径而且具有热稳定性好、表面酸性强等特点，有利于污泥的脱水及污泥的调理，使得调理剂的重金属离子吸附能力大大增强，而且不易解吸，降低了污泥中的重金属含量；

本发明工业污泥深度脱水调理剂能够有效改善污泥脱水性能、成本低廉，制备工艺简单合理且绿色环保，无毒无害、不会对环境造成二次污染、脱水费用低，污泥的处理效率高，具有较好的环境效益。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例工业污泥深度脱水调理剂由以下重量份的原料制成：累托石50份、煤矸石30份、高岭土30份、生物菌20份、椰壳纤维16份、醋酸纤维素16份、壳聚糖20份、蛋白酶20份、植物乳杆菌15份、硼砂23份、蓝藻粉20份、硫酸铁17份、碳酸钙17份、硫酸铝17份、柠檬酸12份、去离子水100份；

其中，蓝藻粉为粒径80目的粉末；生物菌脱酚菌、苯胺降解菌、硝化菌、絮凝菌混合而成；

本实施例工业污泥深度脱水调理剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各原料；

S2、将煤矸石、高岭土分别置于马弗炉中于500℃煅烧2h，冷却，分别磨粉，混合，得混合物，备用；

S3、将研磨后的十六烷基三甲基溴化铵改性的累托石与柠檬酸、硫酸铝、硫酸铁、碳酸钙、去离子水混合，置于磁力搅拌器上搅拌30min，于烘箱内干燥8h，烘箱的温度为60℃，磨粉后置于500℃马弗炉中煅烧2h，冷却，磨粉，得到粉末，备用；

S4、将步骤S2制得的混合物和步骤S3制得的粉末混合均匀，再加入生物菌、椰壳纤维、醋酸纤维素、壳聚糖、蛋白酶、植物乳杆菌、硼砂、蓝藻粉搅拌10min，干燥后放入挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。

实施例2：

本实施例工业污泥深度脱水调理剂由以下重量份的原料制成：累托石100份、煤矸石80份、高岭土70份、生物菌40份、椰壳纤维32份、醋酸纤维素32份、壳聚糖35份、蛋白酶28份、植物乳杆菌25份、硼砂40份、蓝藻粉36份、硫酸铁37份、碳酸钙37份、硫酸铝37份、柠檬酸28份、去离子水150份；

其中，蓝藻粉为粒径100目的粉末；生物菌脱酚菌、苯胺降解菌、硝化菌混合而成；

本实施例工业污泥深度脱水调理剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各原料；

S2、将煤矸石、高岭土分别置于马弗炉中于550℃煅烧3h，冷却，分别磨粉，混合，得混合物，备用；

S3、将研磨后的十二烷基三甲基溴化铵改性的累托石与柠檬酸、硫酸铝、硫酸铁、碳酸钙、去离子水混合，置于磁力搅拌器上搅拌60min，于烘箱内干燥12h，烘箱的温度为80℃，磨粉后置于550℃马弗炉中煅烧3h，冷却，磨粉，得到粉末，备用；

S4、将步骤S2制得的混合物和步骤S3制得的粉末混合均匀，再加入生物菌、椰壳纤维、醋酸纤维素、壳聚糖、蛋白酶、植物乳杆菌、硼砂、蓝藻粉搅拌40min，干燥后放入挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。

实施例3：

本实施例工业污泥深度脱水调理剂由以下重量份的原料制成：累托石75份、煤矸石50份、高岭土50份、生物菌30份、椰壳纤维24份、醋酸纤维素24份、壳聚糖28份、蛋白酶24份、植物乳杆菌20份、硼砂32份、蓝藻粉28份、硫酸铁27份、碳酸钙27份、硫酸铝27份、柠檬酸20份、去离子水125份；

其中，蓝藻粉为粒径90目的粉末；生物菌脱酚菌、苯胺降解菌、硝化菌、絮凝菌混合而成；

本实施例工业污泥深度脱水调理剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各原料；

S2、将煤矸石、高岭土分别置于马弗炉中于525℃煅烧2.5h，冷却，分别磨粉，混合，得混合物，备用；

S3、将研磨后的氯化十六烷基三甲基铵改性的累托石与柠檬酸、硫酸铝、硫酸铁、碳酸钙、去离子水混合，置于磁力搅拌器上搅拌45min，于烘箱内干燥10h，烘箱的温度为70℃，磨粉后置于520℃马弗炉中煅烧2.5h，冷却，磨粉，得到粉末，备用；

S4、将步骤S2制得的混合物和步骤S3制得的粉末混合均匀，再加入生物菌、椰壳纤维、醋酸纤维素、壳聚糖、蛋白酶、植物乳杆菌、硼砂、蓝藻粉搅拌25min，干燥后放入挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。

实施例4：

本实施例工业污泥深度脱水调理剂由以下重量份的原料制成：累托石60份、煤矸石40份、高岭土40份、苯胺降解菌25份、椰壳纤维20份、醋酸纤维素20份、壳聚糖25份、蛋白酶22份、植物乳杆菌17份、硼砂28份、蓝藻粉25份、硫酸铁22份、碳酸钙22份、硫酸铝22份、柠檬酸16份、去离子水110份。

其中，蓝藻粉为粒径85目的粉末；

本实施例工业污泥深度脱水调理剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各原料；

S2、将煤矸石、高岭土分别置于马弗炉中于510℃煅烧2.5 h，冷却，分别磨粉，混合，得混合物，备用；

S3、将研磨后的氯化十八烷基三甲基铵改性的累托石与柠檬酸、硫酸铝、硫酸铁、碳酸钙、去离子水混合，置于磁力搅拌器上搅拌40min，于烘箱内干燥9h，磨粉后置于510℃马弗炉中煅烧2.5 h，冷却，磨粉，得到粉末，备用；

S4、将步骤S2制得的混合物和步骤S3制得的粉末混合均匀，再加入苯胺降解菌、椰壳纤维、醋酸纤维素、壳聚糖、蛋白酶、植物乳杆菌、硼砂、蓝藻粉搅拌20min，干燥后放入挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。

实施例5：

本实施例工业污泥深度脱水调理剂由以下重量份的原料制成：累托石90份、煤矸石70份、高岭土60份、絮凝菌35份、椰壳纤维30份、醋酸纤维素28份、壳聚糖31份、蛋白酶27份、植物乳杆菌23份、硼砂36份、蓝藻粉30份、硫酸铁35份、碳酸钙30份、硫酸铝32份、柠檬酸25份、去离子水140份。

其中，蓝藻粉为粒径90目的粉末；

本实施例工业污泥深度脱水调理剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各原料；

S2、将煤矸石、高岭土分别置于马弗炉中于540℃煅烧3h，冷却，分别磨粉，混合，得混合物，备用；

S3、将研磨后的氯化十六烷基三甲基铵改性的累托石与柠檬酸、硫酸铝、硫酸铁、碳酸钙、去离子水混合，置于磁力搅拌器上搅拌50min，于烘箱内干燥11h，磨粉后置于540℃马弗炉中煅烧2h，冷却，磨粉，得到粉末，备用；

S4、将步骤S2制得的混合物和步骤S3制得的粉末混合均匀，再加入絮凝菌、椰壳纤维、醋酸纤维素、壳聚糖、蛋白酶、植物乳杆菌、硼砂、蓝藻粉搅拌30min，干燥后放入挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。

将实施例1-5制备的工业污泥深度脱水调理剂应用于用于污泥深度脱水，将实施例1-5制备的工业污泥深度脱水调理剂加入到污泥中，取待处理污泥100g，含水率为70-90%，污泥比阻为3.5*10⁹，工业污泥深度脱水调理剂的加入量占污泥干重的质量百分含量为10-40％，搅拌30min，掺混均匀，以25L/min/kg通风13天，处理后的污泥的毛细吸水时间、含水率、污泥比阻检验如表1所示。

表1 不同调理剂处理污泥后检验结果

表1所示数据表明，运用本发明工业污泥深度脱水调理剂进行污泥脱水处理后的污泥性能有较大的改善，脱水效果明显，调理后污泥比阻大大降低，提高污泥性能，降低了污泥脱水处理后进一步处理和利用的难度，具有显著的经济效益和环保价值。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种工业污泥深度脱水调理剂，其特征在于，所述工业污泥深度脱水调理剂由以下重量份的原料制成：累托石50-100份、煤矸石30-80份、高岭土30-70份、生物菌20-40份、椰壳纤维16-32份、醋酸纤维素16-32份、壳聚糖20-35份、蛋白酶20-28份、植物乳杆菌15-25份、硼砂23-40份、蓝藻粉20-36份、硫酸铁17-37份、碳酸钙17-37份、硫酸铝17-37份、柠檬酸12-28份、去离子水100-150份。

2.根据权利要求1所述的工业污泥深度脱水调理剂，其特征在于：所述累托石为有机溶剂改性后的累托石。

3.根据权利要求2所述的工业污泥深度脱水调理剂，其特征在于：所述有机溶剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、氯化十六烷基三甲基铵、氯化十八烷基三甲基铵中的一种。

4.根据权利要求1所述的工业污泥深度脱水调理剂，其特征在于：所述蓝藻粉为粒径80-100目的粉末。

5.根据权利要求1所述的工业污泥深度脱水调理剂，其特征在于：所述生物菌为脱酚菌、苯胺降解菌、硝化菌、絮凝菌中的至少一种。

6.一种如权利要求1-5任一所述工业污泥深度脱水调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各原料；

S2、将煤矸石、高岭土分别置于马弗炉中于500-550℃煅烧2-3h，冷却，分别磨粉，混合，得混合物，备用；

S3、将研磨后的累托石与柠檬酸、硫酸铝、硫酸铁、碳酸钙、去离子水混合，置于磁力搅拌器上搅拌30-60min，于烘箱内干燥8-12h，磨粉后置于500-550℃马弗炉中煅烧2-3h，冷却，磨粉，得到粉末，备用；

S4、将步骤S2制得的混合物和步骤S3制得的粉末混合均匀，再加入生物菌、椰壳纤维、醋酸纤维素、壳聚糖、蛋白酶、植物乳杆菌、硼砂、蓝藻粉搅拌10-40min，干燥后放入挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S1所述马弗炉中温度为550℃煅烧2.5h。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S3所述烘箱的温度为60-80℃。

9.一种如权利要求1-5任一所述的工业污泥深度脱水调理剂或权利要求6制备的工业污泥深度脱水调理剂的应用，其特征在于：所述工业污泥深度脱水调理剂用于污泥深度脱水。

10.根据权利要求9所述工业污泥深度脱水调理剂的应用，其特征在于：所述工业污泥深度脱水调理剂加入到污泥中，工业污泥深度脱水调理剂的加入量占污泥干重的质量百分含量为10-40％，搅拌30min，掺混均匀，以25L/min/kg通风13天。