CN111925098A - 一种污泥破壁处理剂、方法及深度脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污泥处理领域,提供一种污泥破壁处理剂、方法及深度脱水方法,用于解决污泥含水率难以进一步降低的问题。本发明提供的一种污泥破壁处理剂,包括第一调理剂、第二调理剂和第三调理剂;所述第一调理剂、所述第二调理剂、所述第三调理剂分别独立包装;所述第一调理剂为无机碱;所述第二调理剂为过氧化氢;所述第三调理剂为有机高分子或无机盐的其中一种。破壁方法与脱水工艺投资费用低、操作简单、处理效果好、不添加氧化钙和氢氧化钙,不降低污泥的热值,对后续处理无影响。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理领域,具体涉及一种污泥破壁处理剂、方法及深度脱水方法。
背景技术
污泥是城市污水处理、重工业以及有色金属冶炼等企业的衍生品,通常含有病源微生物、寄生卵、有害重金属以及大量难降解物质。如果处理不彻底,会对环境造成二次污染。因此业内有“治水不治泥、污染大转移”的说法。
污泥是含有大量水分的有机无物物结合体,对污泥的“无害化、稳定化、减量化、资源化”处理最基本也是最重要的一步就是脱水,由于污泥所含的水分主要分为间隙水、表面吸附水、毛细结合水和细胞水四种,采用现有技术中的方法和设备压滤去除的主要是污泥中的间隙水和表面吸附水,而毛细结合水和细胞水基本无法去除,这也是导致采用现有技术中的方法和设备进行脱水处理后的污泥含水量仍然较高的主要原因。换一句话说,污泥脱水后含水量仍然较高的最根本原因在于活性污泥中微生物细胞未实现破壁,胞内的大量水分未被释放,从而导致了含水率高和稳定性差的缺陷。故深度脱水的主要手段在于微生物细胞破壁。
细胞破碎的主要方法有物理法、化学法、生物法和组合处理方法等,物理法的超声辐照是研究较多的细胞破壁方法,国内学者对超声波声能密度、作用时间、污泥浓度等对污泥细胞破壁效果进行了研究,一般采用的评价指标为污泥毛细吸水时间(CST)、污泥粒径、溶出物的SCOD和对壁前后的细胞显微镜图像,得出的结论主要为适当的超声辐照促使了胞内水分的释出,重组了污泥的结构,有利于污泥的脱水,但长时间的辐照(>30s)和过高的声能密度(0.24W/ml)造成污泥颗粒变细,脱水效果反而变差。然而受限于超声辐照的使用条件,其实际应用较少。物理法的热水解破壁技术在工程中有成功应用案例,但由于操作条件苛刻,只有极少数的厂家提供相应的设备,大部分要求不严格的只是采用热水解预处理达到污泥破壁效果并提高后端厌氧消化性能,是热水解联合厌氧消化处理的途径,不作为污泥深度脱水的措施。化学法最常规的是采用氯化铁联合氧化钙高分子絮凝剂处理,可达到良好的污泥固形物效果,但其中最大的弊端是氧化钙的加入人为增加了污泥的重量,从而额外带来的污泥处理和运输费用的增加,而且生产氧化钙是一个高碳排放的产业,整个完整产业链带来的总和环境污染不仅没有降低反而会出现增加,同时氧化钙的惰性特征造成了污泥燃烧值下降并不利于污泥的后续处理,因此部分地区已经开始限制污泥处理环节氧化钙的投加。生物法在应用中有采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌沥浸污泥,但宥于生物法的特点,实际运用中处理时间太长,造成处理效率低下。
因此开发一种操作简便,破壁效果好,脱水污泥含水率低,不含重金属元素有利于实现污泥“四化”处理的深度脱水工艺与方法具有很好的应用前景。
发明内容
本发明解决的技术问题为污泥含水率难以进一步降低的问题,提供一种污泥破壁处理剂、方法及深度脱水工艺。
为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:
一种污泥破壁处理剂,包括第一调理剂、第二调理剂和第三调理剂;所述第一调理剂、所述第二调理剂、所述第三调理剂分别独立包装;
所述第一调理剂为无机碱;所述第二调理剂为过氧化氢;所述第三调理剂为有机高分子或无机盐的其中一种。
优选地,所述第一调理剂为含OH-的无机碱,所述第一调理剂的用量为所述污泥重量的2~4%。
优选地,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥重量的1~4%。
优选地,所述有机高分子为羟基乙叉二膦酸或氨基三甲叉膦酸的其中一种或两种。
优选地,所述无机盐为硅酸钠或脂肪酸镁盐的其中一种或两种。
优选地,所述第三调理剂的用量为所述污泥重量的0.2~1%。
一种污泥破壁方法,包括:
S10.向经过重力浓缩后的污泥中加入第一调理剂,搅拌;
S20.再加入第二调理剂和第三调理剂,充分搅拌,得到破壁后的污泥。
第二调理剂和第一调理剂的触发下除生成O2、OH-外,还有HO·、HOO、O2 -·等游离基,具有极强的氧化活性,污泥的细胞壁在游离基的攻击下破壁,释放出胞内结合水,从而充分脱水,进而降低污泥的体积。
在板框压滤机作用下,可以轻松将污泥水分脱至50%以下,污泥减量明显,降低了运输成本,同时加入的调理剂兼有杀菌作用,污泥中的微生物受到氧化灭活,消除了对后续处理的影响,污泥在处理过程中被除臭、稳定。
优选地,所述第一调理剂为含OH-的无机碱,所述第一调理剂的用量为所述污泥的2~4%。第一调理剂用于调节污泥的酸碱度,从而为破壁提供充足的反应环境。
优选地,所述S10步骤中,加入所述第一调理剂后,快速搅拌1~2min,调节污泥pH8~11,慢速搅拌3~5min。快速搅拌以分散第一调理剂,避免部分污泥同过量的第一调理剂接触;慢速搅拌以充分的混合,使得污泥的酸碱度均匀。
优选地,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的1~4%。过氧化氢在碱性环境中可以充分释放活性物质,以破坏细胞壁。
优选地,所述有机高分子为羟基乙叉二膦酸或氨基三甲叉膦酸的其中一种或两种。
优选地,所述无机盐为硅酸钠或脂肪酸镁盐的其中一种或两种。
优选地,所述第三调理剂的用量为所述污泥的0.2~1%。
优选地,所述S20步骤中,所述充分搅拌为快速搅拌1~2min后慢速搅拌6~10min。
一种污泥深度脱水方法,根据上述的污泥破壁方法,还包括;
将破壁后的污泥进行压滤脱水处理,所述脱水处理采用隔膜板框压滤机;
所述脱水处理采用间歇处理,所述隔膜板框压滤机进料压力小于1.4MPa,所述隔膜板框压滤机的隔膜压榨压力小于1.8MPa,所述脱水处理的时间为2~4h。
对破壁后污泥充分压滤,以提高污泥脱水的效果,充分减少污泥的体积。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:破壁方法与脱水工艺投资费用低、操作简单、处理效果好、不添加氧化钙和氢氧化钙,不降低污泥的热值,对后续处理无影响;
污泥减量明显,降低了运输成本,同时加入的调理剂兼有杀菌作用,污泥中的微生物受到氧化灭活,消除了对后续处理的影响,污泥在处理过程中被除臭、稳定。
附图说明
图1是污泥破壁前的示意图。
图2是污泥破壁后的示意图。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明,不是对本发明的限制。
实施例1
一种污泥破壁处理方法,包括:
S10.向经过重力浓缩后的污泥中加入第一调理剂,所述第一调理剂为含OH-的无机碱,本实施例采用氢氧化钠溶液,浓度40%,所述第一调理剂的用量为所述污泥的3%;快速搅拌1.5min,调节污泥pH8~11,慢速搅拌4min;
S20.再加入第二调理剂和第三调理剂,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的2%;所述第三调理剂为有机高分子,所述有机高分子为羟基乙叉二膦酸;所述第三调理剂的用量为所述污泥的0.5%;快速搅拌1.5min后慢速搅拌8min,得到破壁后的污泥。
实施例2
一种污泥破壁处理方法,包括:
S10.向经过重力浓缩后的污泥中加入第一调理剂,所述第一调理剂为含OH-的无机碱,本实施例采用氢氧化钠溶液,浓度30%,所述第一调理剂的用量为所述污泥的4%;快速搅拌2min,调节污泥pH8~11,慢速搅拌5min;
S20.再加入第二调理剂和第三调理剂,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的4%;所述第三调理剂为无机盐,所述无机盐为硅酸钠;所述第三调理剂的用量为所述污泥的1%;快速搅拌2min后慢速搅拌10min,得到破壁后的污泥。
实施例3
一种污泥破壁处理方法,包括:
S10.向经过重力浓缩后的污泥中加入第一调理剂,所述第一调理剂为含OH-的无机碱,本实施例采用氢氧化钠溶液,浓度50%,所述第一调理剂的用量为所述污泥的2%;快速搅拌1min,调节污泥pH8~11,慢速搅拌3min;
S20.再加入第二调理剂和第三调理剂,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的1%;所述第三调理剂为有机高分子,所述有机高分子为氨基三甲叉膦酸;;所述第三调理剂的用量为所述污泥的0.2%;快速搅拌1min后慢速搅拌6min,得到破壁后的污泥。
实施例4
一种污泥破壁处理方法,包括:
S10.向经过重力浓缩后的污泥中加入第一调理剂,所述第一调理剂为含OH-的无机碱,本实施例采用氢氧化钠溶液,浓度30%,所述第一调理剂的用量为所述污泥的2%;快速搅拌1min,调节污泥pH8~11,慢速搅拌3min;
S20.再加入第二调理剂和第三调理剂,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的1%;所述第三调理剂为无机盐,所述无机盐为脂肪酸镁盐;所述第三调理剂的用量为所述污泥的0.2%;快速搅拌1min后慢速搅拌6min,得到破壁后的污泥。
实施例5
一种污泥深度脱水方法,根据上述任一个实施例1~4中记载的污泥破壁方法,还包括;
将破壁后的污泥进行压滤脱水处理,所述脱水处理采用隔膜板框压滤机;
所述脱水处理采用间歇处理,所述隔膜板框压滤机进料压力小于1.4MPa,所述隔膜板框压滤机的隔膜压榨压力小于1.8MPa,所述脱水处理的时间为2~4h。
实施例6
一种污泥破壁处理剂,包括第一调理剂、第二调理剂和第三调理剂;所述第一调理剂、所述第二调理剂、所述第三调理剂分别独立包装;
所述第一调理剂为含OH-的无机碱,所述第一调理剂的用量为所述污泥的2~4%;
所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的1~4%;
所述第三调理剂为有机高分子或无机盐的其中一种;所述有机高分子为羟基乙叉二膦酸或氨基三甲叉膦酸的其中一种或两种;所述无机盐为硅酸钠或脂肪酸镁盐的其中一种或两种;第三调理剂的用量为所述污泥的0.2~1%。
实施例7
一种污泥破壁处理方法,包括:
S10.向经过重力浓缩后的污泥中加入第一调理剂,所述第一调理剂为含OH-的无机碱,本实施例采用氢氧化钠溶液,浓度30%,所述第一调理剂的用量为所述污泥的2%;快速搅拌1min,调节污泥pH8~11,慢速搅拌3min;
S20.再加入第二调理剂和第三调理剂,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的4%;所述第三调理剂为羟基乙叉二膦酸;所述第三调理剂的用量为所述污泥的0.2%;快速搅拌2min后慢速搅拌10min,得到破壁后的污泥。
将破壁后的污泥由螺杆泵或者隔膜泵输送至隔膜式板框压滤机,进行压滤脱水处理;
所述脱水处理采用间歇处理,所述隔膜板框压滤机进料压力为0.8MPa,所述隔膜板框压滤机的隔膜压榨压力小于1MPa,所述脱水处理的时间为4h。
实施例8
一种污泥破壁处理剂,包括第一调理剂、第二调理剂和第三调理剂;所述第一调理剂、所述第二调理剂、所述第三调理剂分别独立包装;
所述第一调理剂为无机碱;所述第二调理剂为过氧化氢;所述第三调理剂为有机高分子或无机盐的其中一种。
第二调理剂和第一调理剂的触发下除生成O2、OH-外,还有HO·、HOO、O2 -·等游离基,具有极强的氧化活性,污泥的细胞壁在游离基的攻击下破壁,释放出胞内结合水,从而充分脱水,进而降低污泥的体积。
在板框压滤机作用下,可以轻松将污泥水分脱至50%以下,污泥减量明显,降低了运输成本,同时加入的调理剂兼有杀菌作用,污泥中的微生物受到氧化灭活,消除了对后续处理的影响,污泥在处理过程中被除臭、稳定。第一调理剂用于调节污泥的酸碱度,从而为破壁提供充足的反应环境。快速搅拌以分散第一调理剂,避免部分污泥同过量的第一调理剂接触;慢速搅拌以充分的混合,使得污泥的酸碱度均匀。过氧化氢在碱性环境中可以充分释放活性物质,以破坏细胞壁。
对比例1
一种污泥破壁处理方法,包括:
加入第二调理剂和第三调理剂,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的4%;所述第三调理剂为羟基乙叉二膦酸;所述第三调理剂的用量为所述污泥的0.2%;快速搅拌2min后慢速搅拌10min,得到破壁后的污泥。
对比例2
一种污泥破壁处理方法,包括:
向经过重力浓缩后的污泥中加入第一调理剂,所述第一调理剂为含OH-的无机碱,本实施例采用氢氧化钠溶液,浓度30%,所述第一调理剂的用量为所述污泥的2%;快速搅拌1min,调节污泥pH8~11,慢速搅拌3min;
S20.再加入第二调理剂,所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的4%;快速搅拌2min后慢速搅拌10min,得到破壁后的污泥。
对比例3
一种污泥破壁处理方法,包括:
S10`.向经过重力浓缩后的污泥中加入98%浓硫酸,所述浓硫酸的用量为所述污泥的0.24%;快速搅拌1min,调节污泥pH为3.5,慢速搅拌3min;
S20`.再加入过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的0.48%,过氧化氢以水溶液的形式加入,浓度为27.5%;搅拌5min后混合反应10min,得到破壁后的污泥。
将破壁处理后的污泥排入贮泥罐或直接经污泥泵抽入隔膜板框压滤机中进行压滤脱水,待压滤机达到额定压力1.2MPa并维持1~2小时后停止进泥,启动鼓膜压榨泵并待其达到鼓膜压榨泵的额定压力1.6MPa再维持1~2小时保压;达到保压时间后,停止保压并关闭鼓膜压榨泵,再松开隔膜板框压滤机。
对比例4
一种污泥破壁处理方法,包括:
S10``.向经过重力浓缩后的污泥中加入98%浓硫酸,所述浓硫酸的用量为所述污泥的2%;快速搅拌1min,慢速搅拌3min;
S20``.再加入过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的2%,过氧化氢以水溶液的形式加入,浓度为30%;搅拌5min后混合反应6min;。
再加入硫酸亚铁,所述硫酸亚铁的用量为所述污泥的2%,搅拌8min,采用对比例3中的脱水方式,得到脱水后的污泥。
对比例5
一种污泥破壁处理方法,包括:
S10``.向经过重力浓缩后的污泥中加入处理剂,所述处理剂的制备方法为将EDTA二氢钠溶于水后加入六水硫酸亚铁铵,加入氨水调节pH8~9,在80~90摄氏度下加热,反应30min得到处理剂,所述EDTA二氢钠占污泥含量的0.46%,所述六水硫酸亚铁铵占污泥含量的5%;
S20``.再加入过氧化氢,所述过氧化氢的用量为所述污泥的0.2%,过氧化氢以水溶液的形式加入,浓度为30%;搅拌5min后混合反应60min;
再加入污泥含量0.03%的CPAM的溶液,采用对比例3中的脱水方式,得到脱水后的污泥。
实验例
测试各实施例和对比例的污泥的含水率。实施例1~4、对比例1~5采用实施例5的深度脱水方法。
表1 经过具体实施方式处理后的污泥含水率
实施例1~4和实施例7的含水率均低于50%,大幅缩小了污泥的体积。对比例1~2未采用第一调理剂或第三调理剂的其中一种,其污泥含水率均较高,表明只有三种调理剂组合使用,才能有效降低污泥的含水率。
对比例3~5采用浓硫酸调节pH,是市面上常用的污泥脱水药剂组合。可见其仍不能有效降低污泥的含水率。只有在碱性环境中,应用第一、第二、第三调理剂的组合才能有效的降低污泥含水率,同时不会降低污泥的热值,不会影响后续处理。
图1是污泥破壁前的示意图。图2是污泥破壁后的示意图。可见破壁效果极为明显,可以通过深度脱水工艺充分脱去水分。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,以上实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。
Claims (5)
1.一种污泥破壁处理剂,其特征在于,包括第一调理剂、第二调理剂和第三调理剂;所述第一调理剂、所述第二调理剂、所述第三调理剂分别独立包装;
所述第一调理剂为含OH-的无机碱,所述第一调理剂的用量为污泥重量的2~4%;
所述第二调理剂为过氧化氢,所述过氧化氢的用量为污泥重量的1~4%;
所述第三调理剂为有机高分子或无机盐的其中一种;所述有机高分子为羟基乙叉二膦酸或氨基三甲叉膦酸的其中一种或两种;所述无机盐为硅酸钠或脂肪酸镁盐的其中一种或两种;所述第三调理剂的用量为污泥重量的0.2~1%。
2.一种污泥破壁处理方法,其特征在于,根据权利要求1所述的污泥破壁处理剂,包括:
S10.向经过重力浓缩后的污泥中加入第一调理剂,搅拌;
S20.再加入第二调理剂和第三调理剂,充分搅拌,得到破壁后的污泥。
3.根据权利要求2所述的一种污泥破壁处理方法,其特征在于,所述S10步骤中,加入所述第一调理剂后,快速搅拌1~2min,调节污泥pH 8~11,慢速搅拌3~5min。
4.根据权利要求2所述的一种污泥破壁处理方法,其特征在于,所述S20步骤中,所述充分搅拌为快速搅拌1~2min后慢速搅拌6~10min。
5.一种污泥深度脱水方法,其特征在于,根据权利要求2~4任一项所述的污泥破壁处理方法,还包括;
将破壁后的污泥进行压滤脱水处理,所述脱水处理采用隔膜板框压滤机;
所述脱水处理采用间歇处理,所述隔膜板框压滤机进料压力小于1.4MPa,所述隔膜板框压滤机的隔膜压榨压力小于1.8MPa,所述脱水处理的时间为2~4h。
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