CN111661994A - 一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法 - Google Patents

一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111661994A
CN111661994A CN202010369926.3A CN202010369926A CN111661994A CN 111661994 A CN111661994 A CN 111661994A CN 202010369926 A CN202010369926 A CN 202010369926A CN 111661994 A CN111661994 A CN 111661994A
Authority
CN
China
Prior art keywords
activated sludge
sludge
dehydration
cement
metal tailings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010369926.3A
Other languages
English (en)
Inventor
唐富顺
韦夏夏
谭宗勇
张敏
程成
李磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Technology
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN202010369926.3A priority Critical patent/CN111661994A/zh
Publication of CN111661994A publication Critical patent/CN111661994A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/14—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents
    • C02F11/147—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/122—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering using filter presses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/06—Sludge reduction, e.g. by lysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Abstract

本发明公开了一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法，其特征在于通过添加少量的壳聚糖破乳剂进行调理，利用有色金属尾矿较高的硬度和表面不规则锐角形貌在一定的压力下破坏活性污泥中微生物细胞和毛细粘合膜，同时使用添加无水乙醇改善水分的流出阻力，从而达到活性污泥的深度脱水。脱水压滤饼的固体化程度较高，粉碎性好，污泥的粘性得到了显著的降低，有利于与水泥粘土等原料混合，且有色金属尾矿固废料与水泥类材料成分相似，可为提高水泥窑协同处置掺烧活性污泥的掺烧量和综合减量化处置率、以及有色金属尾矿的减量化综合利用提供条件。

Description

一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法
技术领域
本发明为一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法。涉及到一种以有色金属尾矿对污泥结构的破坏作用，可以实现活性污泥的深度脱水。
背景技术
活性污泥是生活污水处理厂、造纸和制糖工业污水厂等产生的固态废物，污泥产量较为巨大，很容易造成对环境的二次污染。活性污泥焚烧后的残余成分主要为无机物(SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO等)，如广西南宁某污水处理厂活性污泥的主要矿物质组分占近25％，其中SiO2高达15％，Al2O3、Fe2O3和CaO分别占了4％、2％和1％，与水泥类材料所需的成分接近，可利用水泥窑炉掺烧利用，同时可使污泥中少量的重金属通过固溶于水泥材料中固化，达到污泥无害化处理。近年来，水泥窑协同处置掺烧活性污泥的减量化处理技术，在一些地方取得了初步的成功并形成了示范点，取得了较好的活性污泥减量化效果，如广西鱼峰水泥的生活污泥掺烧示范性工程等。但是，活性污泥因其含水量较大，直接进入干法水泥窑系统掺烧时，对窑况波动的影响较大，生产工艺调整幅度大，因而活性污泥的掺烧进料量占熟料比往往不大于8％，掺烧处理量有限。另外，由于活性污泥的含水量较大，粘性较重，很容易污染破碎机和磨料机及输送管道，造成检修维护工作量较大。若能将活性污泥预处理强化脱水，形成干化程度较高的固体物料，就可与水泥生产原料混合进入破碎和磨料工序，不仅减少了对窑况的影响，使掺烧处理量加大，同时可减少掺烧的能耗成本和对破碎机、磨料机及输送管道的污染。
所共识的是，活性污泥的显著特性是含水率高，经过压滤等脱水后形成的固态活性污泥废物中含水量往往超过80％以上，影响其最终处置。活性污泥中的水分呈多种形式，包括间隙水、毛细结合水、吸附水和内部水等，这些水分较难去除，特别是以菌胶团中心吸附的大量微生物及其代谢产物(糖类、脂类、有机酸和蛋白质等)形成的亲水膜包裹的水分更难去除且量大。因此，污泥混合体的结构复杂且含有微生物组成的细胞和胞外聚合物等亲水性物质，使活性污泥脱水较为困难，破坏微生物细胞和毛细粘合作用是污泥脱水的关键。
污泥脱水可通过物理调理、化学调理和生物调理进行。物理调理如用粉煤灰、CaO、石膏等，可将脱水后泥饼的固含率提高到25％～37％；化学调理利用药剂与污泥胶质微粒表面发生化学反应，中和污泥颗粒所带的电荷，促使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。如无机铝、铁盐等低分子调理剂可以使污泥的含水量从99.2％降低到77.8％，脱乙酞壳聚糖处理后形成含水率为75％～83％的污泥饼，三氯化铁与聚乙稀醇(4:1)复合絮凝剂使污泥含水率由94％下降到71％；微生物絮凝调理泥饼的含水率可下降至65.0％。污泥的脱水可采用干燥、冷冻、机械应力(如过滤、离心和压力)、超声和微波等工艺处理，但这些方法大多存在脱水效果有限或者效果较好但能耗较高等问题，如单纯的机械压应力因活性污泥的流变性而脱水效果也有限。
有色金属工业在国民经济发展中起到重要作用，但有色金属矿山的大量开采产生了大量固体废弃物，这些固体废弃物以堆存的方式处理，形成了大量的尾矿库，并且含有少量重金属组分，也是急需处置的固体废物。有色金属尾矿一般由多种矿物组成，其主要成分为SiO2质组分，并含有CaO、Fe2O3、Al2O3、ZnO、MgO、MnO2、Na2O及K2O等，如广西河池某锡矿尾矿含SiO2 37.81％、CaO 18.71％、Fe2O3 10.60％、Al2O3 4.71％等，广西梧州钨矿尾矿含SiO279.62％、CaO 0.12％、Fe2O3 2.05％、Al2O3 11.26％、Na2O 0.29％等，也是与水泥类材料所需的成分相似，也可利用水泥窑炉掺烧利用。另外，有色金属尾矿中SiO2质组分呈现石英晶相，或与铝组分形成的白云母形态，具有较高的硬度，并且尾矿开采并进行选矿破碎后，残留的尾矿渣，其表面形貌具有不规则的棱角，应可以用于刺破含活性污泥中微生物组成的细胞和胞外聚合物等，再通过合适的手段使污泥中水分分离出来。若能将有色金属尾矿混合入活性污泥，即能作为脱水介质，也能与污泥共同入水泥窑掺烧，有望增加活性污泥入水泥窑协同处置的掺烧量。
发明内容
本发明的目的是为了解决水泥窑协同处置掺烧活性污泥时因污泥含水量较大导致的掺烧量有限而需对污泥进行深度脱水的技术问题。本发明通过在活性污泥中添加有色金属尾矿渣作为脱水介质，利用尾矿渣较高的硬度和表面不规则的锐角，在一定的压力下，使污泥中的水分得到较大的去除，剩余的滤饼固态化硬度较高，粘性较低，可以方便混合入水泥的原料中进行破碎和磨料，为提高污泥的掺烧量、同时也可使尾矿得到一定程度的资源化利用提供条件。
本发明提供的一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法按以下步骤进行：
(1)将有色金属矿尾矿料于烘箱内热风烘干至失重率小于5％并进行磨破处理后选取出50～200目的尾矿料。
(2)称取步骤(1)中所得尾矿料，加入到活性污泥中，同时加入适量壳聚糖和无水乙醇。将混合物料在混料机中进行混合均匀后待脱水。其中，以活性污泥的质量为基数，尾矿料与活性污泥的质量比例为8～12：20，壳聚糖与活性污泥的质量比例为0.01～1：20，无水乙醇与活性污泥的质量比例为0.5～1：20。
(3)将步骤(2)中所得混匀物料以活塞式挤压机中常温下进行脱水，脱水时间约5～10分钟。其中，脱水压力为2～6MPa。脱水结束后将活塞另一方的顶杆退出，再将压滤饼从活塞腔室推出。所得脱水压滤饼可作为水泥原料之一按配比进行掺烧综合利用。脱水后的污泥含水率最低可达到40％，脱水率可达40％以上。
本发明的原理如下：
水泥窑协同处置掺烧活性污泥时需对污泥进行深度脱水，以减少对窑况的影响、以及对破碎机和磨料机及输送管道的沾污，达到提高污泥的掺烧量和综合减量化处置率。由于活性污泥的含水率较高，大量菌胶膜包裹水包括毛细结合水较难以脱除，需要破坏污泥中微生物细胞和毛细粘合作用。本发明通过添加少量的壳聚糖破乳剂进行调理，利用有色金属尾矿较高的硬度和表面不规则锐角形貌在一定的压力下破坏污泥中微生物细胞和毛细粘合膜，同时使用添加无水乙醇改善水分的流出阻力，从而达到活性污泥的深度脱水。本发明使用的破乳剂和乙醇用量较少且为有机物，不会在压滤饼入窑掺烧时对窑况造成影响。脱水压滤饼的固体化程度较高，抗压能力达到2MPa以上，可方便地随水泥生产原料进入破碎机和磨料机而达到较好的混合，不易沾污生产设备。本发明所使用的有色金属尾矿固废料与水泥类材料成分相似，也为有色金属尾矿的减量化综合利用提供条件。
附图说明
图1为实施例具体操作流程图
图2和图3为实施例所用尾矿的XRD晶相结构和SEM形貌图。
图4和图5分别为实施例活性污泥脱水前后的外观形貌图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行详细说明，但应了解本发明不仅仅限定于所述实施例。
实施例1
(1)原料的来源及成分
所用尾矿原料为广西南丹大厂有色金属锡矿尾矿，其XRD晶相结构和SEM形貌分别如附图2和图3所示，其主要成分如表1所示；所用活性污泥原料为广西桂林市某市政污水处理厂的脱水活性污泥，其外观形貌如附图4所示，污泥含水率和灰分中主要无机组分如表2所示；典型的水泥原料主要成分对照表如表3所示。
表1锡矿尾矿原料主要化学成分(X射线荧光光谱仪检测)
Figure BDA0002477508110000041
表2活性污泥含水率(真空干燥法)及灰分中主要无机成分(X射线荧光光谱仪检测)
Figure BDA0002477508110000042
表3典型的水泥原料成分表
Figure BDA0002477508110000043
(2)尾矿预处理：将有色金属矿尾矿料于烘箱内120℃热风烘干至失重率小于5％并进行磨破处理，磨破矿料过筛后选取出80～100目间的尾矿料。
(3)原料的混合：称取步骤(2)中所得80～100目尾矿料5kg，加入到10kg活性污泥中，同时加入50g壳聚糖和500g无水乙醇。将混合物料在混料机中混合均匀。
(4)将步骤(3)中所得混匀物料在活塞腔内径为Φ150mm的活塞式挤压机中，活塞压力为4MPa下对污泥混合料在常温下进行挤压脱水约8分钟至基本无水分挤出。将水分抽出后，将一端的顶杆退出，活塞推进将压滤饼推出。
(5)脱水试验结果
脱除的水分以阿贝折射仪测定乙醇的含量后计算出脱除的水量，再根据投入的活性污泥量计算出残余水分率和脱水率，其结果见表4。可以看到，没有投入尾矿前，尽管有壳聚糖和乙醇助剂的作用，但4MPa脱水压力下的脱水率有限，介于18.9％～24.2％之间，压滤饼中污泥的含水量仍高达60％以上。在加入尾矿后，相同的壳聚糖和乙醇助剂以及脱水压力下，脱水率迅速提高到47％左右，压滤饼中污泥的含水量显著降至40％左右，脱水效果提高了约一倍。乙醇助剂可以改善压滤时污泥中水分的流出特性，但尾矿起到了破坏污泥结构的作用，在压滤过程中使污泥中更多的难以通过常规物理手段去除的水分得到有效的脱除。实施例的结果充分表明了本发明的技术效果良好，可以实现活性污泥的深度脱水，并且能耗成本较小和工艺简便。从图4和图5本实施例活性污泥脱水前后的外观形貌来看，本发明所得到的滤饼固体化程度较高，粉碎性好，污泥的粘性得到了显著的降低，有利于与水泥粘土等原料混合。本发明所得到的滤饼含水量较低，为较大程度提高水泥窑协同处置掺烧活性污泥的掺烧量和综合减量化处置率提供条件。
表4脱水试验结果表
Figure BDA0002477508110000051

Claims (1)

1.一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法，包括通过添加少量的壳聚糖破乳剂进行调理，利用有色金属尾矿较高的硬度和表面不规则锐角形貌在一定的压力下破坏活性污泥中微生物细胞和毛细粘合膜，同时使用添加无水乙醇改善水分的流出阻力，从而达到活性污泥的深度脱水；脱水压滤饼的固体化程度较高，粉碎性好，污泥的粘性得到了显著的降低，有利于与水泥粘土等原料混合，且有色金属尾矿固废料与水泥类材料成分相似，为提高水泥窑协同处置掺烧活性污泥的掺烧量和综合减量化处置率、以及也为有色金属尾矿的减量化综合利用提供了条件；本发明的特征在于包括如下步骤：
(1)将有色金属矿尾矿料于烘箱内热风烘干至失重率小于5％并进行磨破处理后选取出50～200目的尾矿料；
(2)步骤(1)中所得尾矿料与活性污泥混合，同时加入适量壳聚糖和无水乙醇；将混合物料在混料机中进行混合均匀后待脱水；其中，以活性污泥的质量为基数，尾矿料与活性污泥的质量比例为8～12：20，壳聚糖与活性污泥的质量比例为0.01～1：20，无水乙醇与活性污泥的质量比例为0.5～1：20；
(3)将步骤(2)中所得混匀物料以活塞式挤压机中常温下进行脱水，脱水时间约5～10分钟；其中，脱水压力为2～6MPa；脱水结束后将活塞另一方的顶杆退出，再将压滤饼从活塞腔室推出；所得脱水压滤饼可作为水泥原料之一按配比进行掺烧综合利用；脱水后的污泥含水率最低可达到40％，脱水率可达40％以上。
CN202010369926.3A 2020-05-02 2020-05-02 一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法 Pending CN111661994A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010369926.3A CN111661994A (zh) 2020-05-02 2020-05-02 一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010369926.3A CN111661994A (zh) 2020-05-02 2020-05-02 一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111661994A true CN111661994A (zh) 2020-09-15

Family

ID=72383179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010369926.3A Pending CN111661994A (zh) 2020-05-02 2020-05-02 一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111661994A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114308402A (zh) * 2022-01-14 2022-04-12 湖南新田岭钨业有限公司 一种浮选钨矿尾砂絮凝沉降工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1229099A (en) * 1985-01-30 1987-11-10 Robert D. De Calonne Method of production of lightweight aggregates, cement and cementitious admixtures utilizing oil sands sludge
CN101955345A (zh) * 2010-09-29 2011-01-26 江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司 用于高含水比污泥脱水固化及改性的中性无机复合材料
CN107673572A (zh) * 2017-09-27 2018-02-09 武汉鹏森环境科技有限公司 一种污淤泥固化剂及其应用
CN109264942A (zh) * 2018-09-06 2019-01-25 昆山绿威环保科技有限公司 污泥低增比固体生物环保调理剂
CN110759629A (zh) * 2019-10-31 2020-02-07 武汉大学 一种增强污泥脱水性能的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1229099A (en) * 1985-01-30 1987-11-10 Robert D. De Calonne Method of production of lightweight aggregates, cement and cementitious admixtures utilizing oil sands sludge
CN101955345A (zh) * 2010-09-29 2011-01-26 江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司 用于高含水比污泥脱水固化及改性的中性无机复合材料
CN107673572A (zh) * 2017-09-27 2018-02-09 武汉鹏森环境科技有限公司 一种污淤泥固化剂及其应用
CN109264942A (zh) * 2018-09-06 2019-01-25 昆山绿威环保科技有限公司 污泥低增比固体生物环保调理剂
CN110759629A (zh) * 2019-10-31 2020-02-07 武汉大学 一种增强污泥脱水性能的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
田口光著，孙玉修等译: "《活性污泥膨胀与控制对策》", 31 August 1982, 中国建筑工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114308402A (zh) * 2022-01-14 2022-04-12 湖南新田岭钨业有限公司 一种浮选钨矿尾砂絮凝沉降工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102311240B (zh) 一种利用干化的污泥制砖的工艺
CN101962590B (zh) 一种用炼油厂的多种含油污泥生产的再生煤及其制造方法
CN107602041B (zh) 一种污淤泥环保型免烧砖及其制备方法
CN106904924A (zh) 利用城市废物和工业固废建筑3d打印材料的系统及方法
CN102765927A (zh) 制砖方法
CN102180641A (zh) 一种钻井废弃物高强度固化处理方法与工艺
CN104326634B (zh) 一种复合淤泥处理工艺
CN114368961B (zh) 一种铁尾矿陶瓷滤料的制备方法及其新应用
CN104529396B (zh) 一种利用生活污泥制砖的方法
CN101713233B (zh) 多孔砖的制备方法
CN102320812A (zh) 一种利用湿污泥制作烧结制品的方法
CN111661994A (zh) 一种有色金属尾矿协同脱除活性污泥水分的方法
CN102173749A (zh) 高掺量城市给水厂污泥制备陶瓷砖的技术
CN108328981B (zh) 利用污泥、矿化垃圾和建筑垃圾制备免烧结自保温砖的方法
CN110002704A (zh) 一种利用搅拌磨和碱耦合制备选矿药剂的方法
CN105732066A (zh) 一种市政污水处理厂污泥的再利用方法
CN103011647B (zh) 沉淀石粉回收工艺
WO2018137596A1 (zh) 一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法
CN102107953A (zh) 处理糖蜜酒精废液的方法
CN1108201C (zh) 利用污泥热能烧制轻质砖的方法
CN112008826B (zh) 钻井固废料处理方法
CN103803686A (zh) 一种污水处理方法
CN205223028U (zh) 一种利用重金属污泥制作陶粒生料的生产系统
CN101851052A (zh) 一种处理淤泥的方法
CN110963782A (zh) 一种河道淤泥制砖的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200915

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication