CN108863016A - 一种污泥脱水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥脱水的方法，首先用氢氧化钠溶液对玉米芯粉进行碱化，后加入十六烷基三甲基溴化铵进行醚化反应，过滤干燥后，研磨成粉，得到改性玉米芯粉；将改性玉米芯粉投入到经过重力浓缩后的污泥中，搅拌静置，过滤，得到污泥泥饼；将污泥泥饼在惰性气氛下热解后得到污泥泥饼生物炭，研磨成粉；将污泥泥饼生物炭粉和改性玉米芯粉先后放入待处理污泥中，搅拌静置，过滤即可。本发明生产工艺简单易行，以废治废，在提高污泥处理效率的同时，为含水率低的污泥资源化提供了新的运用途径，市场前景好，无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥脱水的方法，属于废弃玉米芯的资源化应用领域和污泥资源化应用工艺技术领域。
背景技术
随着我国城市化建设步伐的加快，城市、工业等废物排放量不断增加。其中，污水污染对人们的生产生活有着巨大的影响，污泥量的增加速度日益加快，大量待处理的污泥已经成为各个污水处理厂的沉重负担。当前，污泥主要的处置方法是填埋、焚烧、填海和土地利用，这些方法在实际应用中发挥了一定作用，但同时也伴随着诸多弊端。污泥含量虽然仅占污水处理总量的0.3-0.5%，但污泥的处理费用几乎站到污水厂全部投资及运行费用的30-50%。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种污泥脱水的方法，将经改性玉米芯粉处理后的污泥热解为污泥生物炭作为骨架颗粒与改性玉米芯粉联合调理废水污泥，达到改善污泥脱水效果的目的，该方法既解决了脱水污泥处置问题，也能有效降低污泥脱水成本，达到资源化的目的，以废治废。
本发明的技术方案如下：首先利用氢氧化钠溶液对玉米芯粉进行碱化，后加入十六烷基三甲基溴化铵进行醚化反应，过滤干燥后，研磨成粉末状，得到改性玉米芯粉，将改性玉米芯粉投入到经过重力浓缩后的污泥中，搅拌静置，过滤，得到污泥泥饼；将污泥泥饼在惰性气氛下热解后得到污泥泥饼生物炭，研磨成粉；将污泥泥饼生物炭粉和改性玉米芯粉先后放入待处理污泥中，搅拌静置，过滤即可。
一种污泥脱水的方法，具体步骤如下：
（1）制备质量分数为5-15%的氢氧化钠溶液；
（2）在粉碎后的玉米芯粉中加入步骤（1）制备的氢氧化钠溶液，在室温下碱化0.5-1h；加入十六烷基三甲基溴化铵，在55-65℃进行醚化反应2-3h，过滤，干燥研磨，即为改性玉米芯粉。玉米芯粉与氢氧化钠溶液的质量体积比为1g:6-9mL，十六烷基三甲基溴化铵与玉米芯粉的重量比为0.5-1:1；
（3）在经过重力浓缩的污泥中加入改性玉米芯粉，搅拌15-20min，静置1-2h后过滤，所得固体物质为污泥泥饼；其中改性玉米芯粉的投加量为污泥干重的20-25%，搅拌速度为400-450r/min；
（4）将污泥泥饼在惰性气氛下，在650-700℃热解2-2.5h，热解结束后，取出污泥泥饼生物炭，冷却后研磨过筛；
（5）在经过重力浓缩的污泥中先加入污泥泥饼生物炭粉，搅拌3-5min后，投入改性玉米芯粉，搅拌10-15min，静置2-3h，过滤即可。其中，污泥泥饼生物炭粉与污泥干重的重量比为15-40%，改性玉米芯粉与污泥干重的重量比为20-25%，搅拌速度为400-450r/min。
原理：用氢氧化钠溶液对玉米芯粉进行碱化处理，之后加入十六烷基三甲基溴化铵进行醚化反应，使其表面带正电，通过过滤干燥，得到改性玉米芯粉，将改性玉米芯粉投入污泥中，经搅拌沉淀，经过一系列的物理化学过程，固体颗粒聚集下沉，达到了与液相分离的作用。将脱水处理后的废水污泥热解后得到的污泥泥饼生物炭作为骨架颗粒投入污泥中，能够有效降低污泥的可压缩性，保持污泥泥饼的多孔性，使污泥中水分较容易从泥饼中脱出。与改性玉米芯粉联合作用于废水污泥，可有效提高污泥脱水效率。
本发明的有益效果：
本发明将改性玉米芯粉与污泥泥饼生物炭联合作用于污泥，可有效提高污泥脱水效率；
本发明采用农业废弃物玉米芯作为原料，联合脱水处理后的废水污泥热解后得到的污泥泥饼生物炭对废水污泥进行脱水，既可以促进玉米芯和污泥的资源化利用，也可以解决脱水后污泥的处置问题，体现了以废治废的环保新理念，为污泥的资源化提供一个新的渠道；
本发明简单易行，成本低廉，变废为宝，能耗较低，无二次污染；在开拓玉米芯应用途径的同时，为污泥处置技术提供了新的技术支持，节约了大量人力物力，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
（1）取5g氢氧化钠粉末（相对分子质量为40），溶于去离子水中，定容至100mL，得到质量分数为5%的氢氧化钠溶液；
（2）取5g玉米芯粉于烧杯中，加入30mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液，在室温下碱化反应0.5h后，加入2.5g十六烷基三甲基溴化铵粉末，在55℃下反应3h，将得到的液固混悬液过滤后，固态物干燥冷却后将其研磨成粉末状，即为改性玉米芯粉，储存在干燥器中备用；氢氧化钠、十六烷基三甲基溴化铵均为分析纯；
（3）在100mL经重力浓缩后的市政污泥（含水率为99%，每100mL污泥中污泥干重为0.6g）中加入0.12g改性玉米芯粉，搅拌15min，搅拌速度为400r/min，静置1h后，过滤，所得的固体物即为污泥泥饼；
（4）将（3）中得到的污泥泥饼放入管式炉中，通入氮气进行热解，热解温度为650℃，热解时间为2.5h，热解结束后取出污泥泥饼生物炭，放入干燥器中放凉后研磨过筛；
（5）取100mL经重力浓缩后的市政污泥（含水率为99%，每100mL污泥中污泥干重为0.6g），先加入0.24g污泥泥饼生物炭粉，在常温下搅拌5min后，投入0.12g改性玉米芯粉脱水剂，搅拌10min，搅拌速度为400r/min，静置2h，过滤，即可。
根据污泥比阻测定标准计算出污泥比阻为1.461×1012m/kg，根据污泥净产率标准计算出污泥净产率为48.72kg/(m2·h)（污泥净产率作为主要指标，污泥净产率越高，代表污泥脱水效果越好）；仅采用改性玉米芯粉（未添加污泥泥饼生物炭）对污泥进行脱水时，污泥比阻为6.204×1012m/kg，根据污泥净产率标准计算出污泥净产率为21.32kg/(m2·h)。
实施例2
（1）取8g氢氧化钠粉末（相对分子质量为40），溶于去离子水中，定容至100mL，得到质量分数为8%的氢氧化钠溶液；
（2）取5g玉米芯粉于烧杯中，加入35mL质量分数为8%的氢氧化钠溶液，在室温下碱化反应0.7h后，加入3.5g十六烷基三甲基溴化铵粉末，在60℃下反应2h，将得到的液固混悬液过滤后，固态物干燥冷却后将其研磨成粉末状，即为改性玉米芯粉，储存在干燥器中备用；
（3）在100mL经重力浓缩后的市政污泥（含水率为99%，每100mL污泥中污泥干重为0.6g）中加入0.12g改性玉米芯粉，搅拌20min，搅拌速度为420r/min，静置1.5h后，过滤，所得的固体物即为污泥泥饼；
（4）将（3）中得到的污泥泥饼放入管式炉中，通入氮气进行热解，热解温度为700℃，热解时间为2h，热解结束后取出污泥泥饼生物炭，放入干燥器中放凉后研磨过筛；
（5）取200mL经重力浓缩后的市政污泥（含水率为99%，每100mL污泥中污泥干重为0.6g），先加入0.24g污泥泥饼生物炭粉，搅拌4min后，投入0.24g改性玉米芯粉脱水剂，搅拌12min，搅拌速度为420r/min，静置2.5h，过滤，即可。
根据污泥比阻测定标准计算出污泥比阻为1.47×1012m/kg，根据污泥净产率标准计算出污泥净产率为53.19kg/(m2·h)；仅采用改性玉米芯粉（未添加污泥泥饼生物炭）对污泥进行脱水时，污泥比阻为6.71×1012m/kg，根据污泥净产率标准计算出污泥净产率为16.25kg/(m2·h)。
实施例3
（1）取15g氢氧化钠粉末（相对分子质量为40），溶于去离子水中，定容至100mL，得到质量分数为15%的氢氧化钠溶液；
（2）取5g玉米芯粉于烧杯中，加入45mL质量分数为15%的氢氧化钠溶液，在室温下碱化反应1h后，加入5g十六烷基三甲基溴化铵粉末，在65℃下反应2h，将得到的液固混悬液过滤后，固态物干燥冷却后将其研磨成粉末状，即为改性玉米芯粉，储存在干燥器中备用；
（3）在100mL经重力浓缩后的市政污泥（含水率为99%，每100mL污泥中污泥干重为0.6g）中加入0.15g改性玉米芯粉，搅拌15min，搅拌速度为450r/min，静置2h后，过滤，所得的固体物即为污泥泥饼；
（4）将（3）中得到的污泥泥饼放入管式炉中，通入氮气进行热解，热解温度为700℃，热解时间为2h，热解结束后取出污泥泥饼生物炭，放入干燥器中放凉后研磨过筛；
（5）取400mL经重力浓缩后的市政污泥（含水率为99%，每100mL污泥中污泥干重为0.6g），先加入0.72g污泥泥饼生物炭粉，在常温下搅拌3min后，投入0.6g改性玉米芯粉脱水剂，搅拌15min，搅拌速度为450r/min，静置3h，过滤，即可。
根据污泥比阻测定标准计算出污泥比阻为1.463×1012m/kg，根据污泥净产率标准计算出污泥净产率为49.1kg/(m2·h) ；仅采用改性玉米芯粉（未添加污泥泥饼生物炭）对污泥进行脱水时，污泥比阻为5.84×1012m/kg，根据污泥净产率标准计算出污泥净产率为18.62kg/(m2·h)。
Claims (8)
1.一种污泥脱水的方法，首先用氢氧化钠溶液对玉米芯粉进行碱化，后加入十六烷基三甲基溴化铵进行醚化反应，过滤干燥后，研磨成粉，得到改性玉米芯粉；将改性玉米芯粉投入到经过重力浓缩后的污泥中，搅拌静置，过滤，得到污泥泥饼；将污泥泥饼在惰性气氛下热解后得到污泥泥饼生物炭，研磨成粉；将污泥泥饼生物炭粉和改性玉米芯粉先后放入待处理污泥中，搅拌静置，过滤即可。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）制备质量分数为5-15%的氢氧化钠溶液；
（2）在粉碎后的玉米芯粉中加入步骤（1）制备的氢氧化钠溶液，在室温下碱化0.5-1h；加入十六烷基三甲基溴化铵，在55-65℃进行醚化反应2-3h，过滤，干燥研磨，即为改性玉米芯粉；
（3）在经过重力浓缩的污泥中加入改性玉米芯粉，搅拌15-20min，静置1-2h后过滤，所得固体物为污泥泥饼；
（4）将污泥泥饼在惰性气氛下，在650-700℃热解2-2.5h，热解结束后，取出污泥泥饼生物炭，冷却后研磨过筛；
（5）在经过重力浓缩的污泥中先加入污泥泥饼生物炭粉，搅拌3-5min后，投入改性玉米芯粉，搅拌10-15min，静置2-3h，过滤即可。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中玉米芯粉与氢氧化钠溶液的质量体积比为1g:6-9mL。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中十六烷基三甲基溴化铵与玉米芯粉的重量比为0.5-1:1。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（3）中改性玉米芯粉的投加量为污泥干重的20-25%。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（5）中搅拌速度均为400-450r/min。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（5）中污泥泥饼生物炭粉与污泥干重的重量比为15-40%。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（5）中改性玉米芯粉与污泥干重的重量比为20-25%。
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