CN110818212B - 一种用于干化污泥的高效污泥干化剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于干化污泥的高效污泥干化剂，包括以下质量份的原料组分：生石灰40～60份，废活性炭10～20份，铝盐5～10份，二甲基二烯丙基氯化铵5～10份。本发明的高效污泥干化剂以固体粉末状/颗粒状与污泥混合进行反应，并利用反应过程中放出的热量蒸发水分以及水解反应消耗水分，以完成对污泥的干化处理；同时该高效污泥干化剂在各原料组分的协同下，不仅在不需外加热源的情况下能使污泥迅速干化，还能得到含水率低的干化污泥；本发明高效污泥干化剂的制备方法简单，成本低廉，便于大规模生产，具有显著的经济效益。另外，本发明提供的使用方法，不仅解决了污泥含水率高无法利用的问题，还避免了对环境的污染以及二次污染。

Description

一种用于干化污泥的高效污泥干化剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种用于干化污泥的高效污泥干化剂，以及高效污泥干化剂的使用方法。

背景技术

随着废水量的不断增长，污泥的处理和处置亦渐渐成为一个敏感的全球环境问题，污泥干化焚烧可以使污泥的体积减少到最小化，而污水处理厂产生的剩余污泥经脱水处理后含水率仍较高，因而脱水后的污泥不能作为发电燃料；污泥要作为发电燃料，必须进行二次干化处理。

目前国内使用的污泥二次干化工艺主要为以成套的污泥干化装置、高压板框为主，使用石灰、石膏作为干化剂处理为辅，而经干化剂处理后的泥饼含水率在65％左右，但不管使用哪种方式处理，均需要外加热能才能进行干化，进而造成能源成本升高；同时大量石灰、石膏的加入虽然起到了干化的作用，但干化后的污泥不能直接焚烧，造成炉内结垢和大量炉渣等二次污染问题。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于干化污泥的高效污泥干化剂，该高效污泥干化剂在干化污泥过程中不仅不需外加热源，还可利用自身反应放出的热量作为干化污泥的热能，并能使污泥迅速干化进而得到含水率较低的干化污泥；同时该高效污泥干化剂能够使有机物全部碳化，杀死病原体，使得到的干化污泥彻底无害化，进而使得到的干化污泥不仅可直接焚烧、填埋，还可作为辅助燃料或堆肥的辅料，并且不会造成二次污染。

为实现上述目的，本发明提供的用于干化污泥的高效污泥干化剂，所述高效污泥干化剂包括以下质量份原料组分：

生石灰 40～60份；

废活性炭 10～20份；

铝盐 5～10份；

二甲基二烯丙基氯化铵 5～10份；

其中，所述铝盐包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝铁中的至少一种；

所述高效污泥干化剂经过以下步骤制备获得：

将二甲基二烯丙基氯化铵加热到40℃～100℃时加入引发剂，并进行保温搅拌用以形成聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液；然后在常温状态下向聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液中加入废活性炭并在速率为250～300r/min下搅拌20～30min后形成半固体状混料，随后在齿轮啮合机处再向半固体状混料中加入铝盐在速率为200～250r/min下搅拌反应7～10min，最后加入生石灰以速率为100～200r/min混合7～10min，形成粉末状/颗粒状的高效污泥干化剂。

生石灰的主要成为氧化钙，可以使污泥中的水分与其结合生成氢氧化钙并释放出大量的热量，进而使污泥受热干化，同时污泥中的微生物细胞破壁、自溶，使细胞内的结合水变成游离水，从而破壁后的细胞体积变小，达到减小污泥体积和减量的目的。

废活性炭可用于对苯环类难降解、有毒污染物的吸附，同时保持及提高污泥燃烧值，使干化后的污泥可以焚烧处理；其次，活性炭表面积大，其发达的孔隙结构使干化后的污泥结构松散，解决了干化后的污泥焚烧过程中造成的炉内结垢问题。

铝盐是一种水溶性无机盐类混凝剂，对污泥中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用，并可强力去除微有毒物及重金属离子，性状稳定，提高组分刚性。其次铝盐与污泥中的水分结合进行水解，消耗部分游离水，反应放热剧烈，污泥受热再次失去部分游离水。

二甲基二烯丙基氯化铵具有较高的电荷密度、较大的分子量和柔性线性分子链，具有优异的絮凝及吸附作用。

本发明的高效污泥干化剂，呈固体粉末状或颗粒状，通过与污泥混合发生反应以完成对污泥的干化处理，该干化剂以生石灰、废活性炭为主，铝盐和二甲基二烯丙基氯化铵为辅，利用生石灰的吸湿能力和杀菌性能，活性炭的化学吸附性能和物理吸附性能，铝盐和二甲基二烯丙基氯化铵的絮凝、吸附和稳定性，使各原料实现本身各自的效果，还通过各组分间的协同配合，使各组分达到复配增效的效果。此外，本发明充分利用废弃的活性炭，不仅变废为宝，降低生产成本，还解决了废弃活性炭的处理难题。

在污泥干化剂的制备上，通过限定原料组分溶解状态和原料的混合顺序及混合速率，充分发挥各原料组分的作用机理并使获得的高效污泥干化剂对污泥能够达到良好的干化效果。

本发明的高效污泥干化剂具有高燃烧值，污泥使用该药剂后因放热反应无需增加外加热源辅助干化，并能使污泥迅速干化，干化后的污泥不仅含水率低，还可直接焚烧、填埋以及作为辅助燃料，且不会对环境造成二次污染；同时该高效污泥干化剂在使用过程中不受污泥来源限制、应用广泛，并利于存贮与使用，便于使用。

作为对上述技术方案的限定，所述高效污泥干化剂包括以下原料组分：生石灰45～55份、废活性炭12～18份、聚合氯化铝7～9份和二甲基二烯丙基氯化铵7～9份。

作为对上述技术方案的限定，所述生石灰的粒度为1～5mm。

作为对上述技术方案的限定，所述引发剂选用氧化还原引发体系、水溶性偶氮类引发剂、无机过氧化类引发剂中的一种或至少一种。

作为对上述技术方案的限定，所述聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液的质量百分浓度为20～50％。

作为对上述技术方案的限定，所述高效污泥干化剂的水分含量≤5％，所述高效污泥干化剂的pH>10。

进一步限定高效污泥干化剂的原料组分与含量，生石灰的粒度，聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液的质量百分浓度，以及高效污泥干化剂的物化性质，以便更好地发挥高效污泥干化剂干化污泥的效果。

同时，本发明还提供了一种高效污泥干化剂的使用方法，将待处理的污泥脱水处理后加入高效污泥干化剂，混合均匀后，进入双螺旋啮合机内，在输送过程中经过放热反应，生成气固混合物；气固混合物被输送至筒状旋转机，再次经过放热反应后得到干化污泥。

作为对上述技术方案的限定，所述经脱水处理后污泥的含水率为65～85％。

作为对上述技术方案的限定，所述高效污泥干化剂的加入量为经脱水处理前污泥质量的10～30％。

作为对上述技术方案的限定，所述干化污泥的含水率为15～45％。

本发明提供的高效污泥干化剂的使用方法，利用双螺旋啮合机和筒状旋转机使污泥与特定的高效污泥干化剂发生反应，使水分蒸发以形成可直接焚烧且无二次污染的干化污泥；同时因高效污泥干化剂具有高燃烧值的特性，在反应过程中只需利用自身放出的热量，不需增加新热源；本发明的使用方法不仅降低了能耗，还得到不会对环境造成二次污染且可直接焚烧或填埋的干化污泥，并且不会产生二次产物。

综上所述，采用本发明的技术方案，获得的高效污泥干化剂，通过与污泥混合发生反应，并利用反应过程中放出的热量蒸发水分以及水解反应消耗水分，以完成对污泥的干化处理；同时该高效污泥干化剂在各原料组分的协同下，不仅在不需外加热源的情况下能使污泥迅速干化，得到含水率低的干化污泥，还能够使有机物全部碳化，杀死病原体，使干化污泥彻底无害化；本发明得到的干化污泥可直接焚烧或填埋，还可作为辅助燃料或堆肥的辅料，并且不会造成二次污染。本发明高效污泥干化剂的制备方法简单，成本低廉，便于大规模生产，具有显著的经济效益。另外，本发明提供的使用方法，不仅解决了污泥含水率高无法处理再利用的问题，还避免了对环境的污染以及二次污染。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例一

本实施例涉及一种用于干化污泥的高效污泥干化剂。

一种用于干化污泥的高效污泥干化剂，所述高效污泥干化剂包括以下质量份原料组分：

生石灰40～60份、废活性炭10～20份、铝盐5～10份、二甲基二烯丙基氯化铵5～10份；

各实施例中高效污泥干化剂的原料配方如下表所示：

上表中各高效污泥干化剂的制备方法如下：

所述高效污泥干化剂的制备方法包括以下步骤：

a、将原料组分中的生石灰进行粉碎，得到1～5mm的生石灰；

b、将原料组分中的二甲基二烯丙基氯化铵加热到40℃～100℃状态下加入引发剂，并进行保温反应2小时，得到质量百分浓度为20～50％的聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液；其中引发剂选用氧化还原引发体系、水溶性偶氮类引发剂、无机过氧化类引发剂中的一种或至少一种；

c、在常温状态下向步骤b中获得的聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液中均溶液加入废活性炭，并在250～300r/min搅拌速率下搅拌20～30min后获得半固体状混料；

d、利用螺旋输送机将步骤c中得到的半固态混合料输送到齿轮啮合机中，再加入铝盐，在速率为200～250r/min下搅拌反应7～10min；

e、将步骤a获得的生石灰加入到齿轮啮合机中与步骤d中的混合料以速率为100～200r/min进行快速啮合反应7～10min，自然降温到45℃，得到水分含量≤5％的固体粉末状态的高效污泥干化剂，且高效污泥干化剂的pH>10。

上述各实施例的制备工艺涉及的辅料、工艺参数如下表所示：

对实施例1.1-1.3的高效污泥干化剂进行性能检测，检测指标结果如下表所示：

	实施例1.1	实施例1.2	实施例1.3
				燃烧值(KJ/kg)	28313	29505	31349
水分含量(％)	4.8	4.7	4.3
				pH	10.5	11.2	11.9

由上表可知，本发明的高效污泥干化剂经检测可知，该高效污泥干化剂具有高燃烧值，水分含量低，便于使用。

实施例二

本实施例涉及本发明高效污泥干化剂的性能检测以及使用及效果。

采用实施例一中的高效污泥干化剂应用到不同含水率的污泥中，采用相同的使用方法，即将某污水处理厂内有含水率为95～98％的污泥，经浓缩压滤机脱水处理后得到一级脱水污泥，将一级脱水污泥通过螺旋输送器输送至反应仓内，向反应仓内加入高效污泥干化剂进行混合反应，再进入双螺旋啮合机内，在输送过程中开始逐步放热，生成气固混合物；随后气固混合物被输送至筒状旋转机内进行处理，在筒状旋转机内气固混合物继续进行放热，污泥中的一部分水分转化为高效污泥干化剂的反应水，另一部分水分被放热反应放出的热量蒸发掉，从而得到干化后的干化污泥。

高效污泥干化剂的使用效果如下表所示：

由上表可知，本发明的高效污泥干化剂在不需外加热源的情况下，以较低用量下快速有效地使污泥干化，不仅得到含水率低的干化污泥，还避免了对环境的污染以及二次污染。

对比例一

本对比例涉及不同配方组成的污泥干化剂的性能、使用及效果。

对比例1.1的配方：生石灰50.0g；

对比例1.2的配方：生石灰45g，活性炭15g，聚合氯化铝7g，二甲基二烯丙基氯化铵7g；

对比例1.3的配方：生石灰45g，废活性炭15g，聚合氯化铝7g，阳离子聚丙烯酰胺7g；

对比例1.4的配方：选用与实施例1.1的相同的原料组分。

将上述配方中的污泥干化剂应用到相同的污泥中，采用相同的使用方法，将某污水处理厂内有含水率为95～98％的污泥，经浓缩压滤机脱水处理后得到一级脱水污泥，将一级脱水污泥通过螺旋输送器输送至反应仓内，向反应仓内加入高效污泥干化剂进行混合反应，再进入双螺旋啮合机内，在输送过程中开始逐步放热，生成气固混合物；随后气固混合物被输送至筒状旋转机内进行处理，在筒状旋转机内气固混合物继续进行放热，污泥中的一部分水分转化为高效污泥干化剂的反应水，另一部分水分被放热反应放出的热量蒸发掉，从而得到干化后的干化污泥。

污泥干化剂的使用效果如下表所示：

通过对比可见，本发明的高效污泥干化剂在产品性能、污泥干化效果方面均具有显著优势。

对比例二

本对比例涉及不同的搅拌速率对污泥干化剂的影响。

将二甲基二烯丙基氯化铵加热到90℃时加入引发剂，并进行保温搅拌用以形成聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液；然后在常温状态下向聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液以380r/min的速率混合废活性炭得到半固体状混料；随后将铝盐加入到半固体混料中，以稳定的速率反应后加入生石灰，快速搅拌下，得到污泥干化剂。该污泥干化剂物料组分不均匀，性能不稳定，水分含量在8～10％，外形形状为大块固体，不利于后期使用，且干化污泥效果不佳。

综上所述，本发明的高效污泥干化剂，在各原料组分的系统下，得到能使污泥迅速干化且可直接焚烧或填埋的干化污泥，且不会对环境产生二次污染，同时该高效污泥干化剂在使用过程中不受任何污泥限制、应用广泛，利于推广。

Claims (8)

1.一种用于干化污泥的高效污泥干化剂的使用方法，其特征在于，所述高效污泥干化剂包括以下质量份原料组分：

生石灰 40~60份；

废活性炭 10~20份；

铝盐 5~10份；

二甲基二烯丙基氯化铵 5~10份；

其中，所述铝盐包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝铁中的至少一种；

所述高效污泥干化剂经过以下步骤制备获得：

将二甲基二烯丙基氯化铵加热到40℃~100℃时加入引发剂，并进行保温搅拌用以形成聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液；然后在常温状态下向聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液中加入废活性炭并在速率为250~300r/min下搅拌20~30min后形成半固体状混料，随后在齿轮啮合机处再向半固体状混料中加入铝盐，在速率为200~250r/min下搅拌反应7~10min，最后加入生石灰以速率为100~200r/min混合7~10min，形成粉末状或颗粒状的高效污泥干化剂；

所述引发剂选用氧化还原引发体系、水溶性偶氮类引发剂、无机过氧化类引发剂中的至少一种；

将待处理的污泥脱水处理后加入高效污泥干化剂，混合均匀后，进入双螺旋啮合机内，在输送过程中经过放热反应，生成气固混合物；气固混合物被输送至筒状旋转机，再次经过放热反应后得到干化污泥。

2.根据权利要求1所述的用于干化污泥的高效污泥干化剂的使用方法，其特征在于：所述高效污泥干化剂包括以下原料组分：生石灰45~55份、废活性炭12~18份、聚合氯化铝7~9份和二甲基二烯丙基氯化铵7~9份。

3.根据权利要求1所述的用于干化污泥的高效污泥干化剂的使用方法，其特征在于：所述生石灰的粒度为1~5mm。

4.根据权利要求1所述的用于干化污泥的高效污泥干化剂的使用方法，其特征在于：所述聚合二甲基二烯丙基氯化铵溶液的质量百分浓度为20~50%。

5.根据权利要求1所述的用于干化污泥的高效污泥干化剂的使用方法，其特征在于：所述高效污泥干化剂的水分含量≤5%，所述高效污泥干化剂的pH >10。

6.根据权利要求1所述的用于干化污泥的高效污泥干化剂的使用方法，其特征在于：所述经脱水处理后污泥的含水率为65~85%。

7.根据权利要求1所述的用于干化污泥的高效污泥干化剂的使用方法，其特征在于：所述高效污泥干化剂的加入量为经脱水处理前污泥质量的10~30%。

8.根据权利要求1所述的用于干化污泥的高效污泥干化剂的使用方法，其特征在于：所述干化污泥的含水率为15~45%。