CN111995222A - 污泥调理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥调理剂，其包括按重量份计的以下组分：填充剂35‑60份、絮凝剂30‑55份、阳离子改性淀粉5‑10份。本发明的污泥调理剂投加到浓缩污泥中，能改变两相界面性质，同时其阳离子头基对污泥中细菌微生物能起到杀菌作用，减弱细菌与胞外聚合物(EPS)的粘附力，使污泥表面的EPS脱落下来溶于溶液中，改变了污泥絮体的形态，并最终导致污泥脱水效果优良、处理后污泥含水率低；而且，其稳定性好，用量少，生成污泥量少。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污泥调理剂。
背景技术
随着城镇人口增加以及污水排放标准的不断提高，市政污水的处理量随之增大，污水的产物污泥也逐年增加，预计2020年我国市政污泥年产量将达到6000万吨至9000万吨，如果这些污泥未经处理，势必成为引爆环境危机的“定时炸弹”。因此实现污泥资源化利用，把污泥处理做到“减量化、稳定化、无害化、资源化”尤为重要。
污水处理厂产生的污泥中固体物质主要是胶质微粒，其与水的亲和力很强，挥发性固体含量高、比阻值大、脱水困难。一般认为，污泥的比阻值在(0.1-0.4)*109S2/g之间时，进行机械脱水较为经济与适宜，但污泥的比阻值约大于此值，故机械脱水前，需要对污泥进行预处理，使污泥微粒改变物化性质，破坏污泥的胶体结构，减少其与水的亲和力，降低比阻，从而改善其脱水性能，这个过程称为污泥的调理或调质。通过向污泥中投加污泥调理剂，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，从而提高污泥的脱水性能。
目前常用的污泥调理剂主要分为无机污泥调理剂和有机污泥调理剂两大类，相较于无机污泥调理剂，有机污泥调理剂有投加量少、沉降性能优良、处理后污泥含水率低等优势，但存在生产成本较高的劣势，因此研究一种投加量少、沉降性能优良、处理后污泥含水率低、原料易得且成本较低的污泥调理剂具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明提供一种污泥调理剂，其是以阳离子改性淀粉为原料的复合污泥调理剂，在使用时投加量少、沉降性能优良，处理后污泥含水率低，而且原料易得且成本较低。具体地，本发明包括以下内容。
本发明提供一种污泥调理剂，其包括按重量份计的以下组分：
填充剂35-60份、絮凝剂30-55份、阳离子改性淀粉5-10份。
优选地，各组分的重量份为：填充剂为45～55份、絮凝剂为40～50份、阳离子改性淀粉为5份。
在某些示例性的实施方案中，所述填充剂为粉煤灰、珍珠岩和硅藻土中的任意一种。
优选地，所述填充剂为硅藻土。
在某些示例性的实施方案中，所述絮凝剂为无机絮凝剂。
在某些示例性的实施方案中，所述絮凝剂为聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁和聚合硅酸铝铁中的任意一种。
优选地，所述絮凝剂为聚合硅酸铝铁。
在某些示例性的实施方案中，所述阳离子改性淀粉由以下方法制备得到：
向淀粉中加入0～1.8wt％的NaOH溶液，混合，向混合物中加入醚化剂，在60～90℃油浴中边搅拌边干燥，达到预设干燥状态后粉碎，然后在与油浴相同的温度下恒温反应3～10h，得到阳离子改性淀粉。
在某些示例性的实施方案中，所述NaOH溶液的质量百分比浓度为5％(w/w)。
在某些示例性的实施方案中，向淀粉中加入的NaOH溶液的量为1.0～1.4wt％。
在某些示例性的实施方案中，在与油浴相同的温度下恒温反应的时间为4～6h。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的污泥调理剂投加到浓缩污泥中，能改变两相界面性质，同时其阳离子头基对污泥中细菌微生物能起到杀菌作用，减弱细菌与胞外聚合物(EPS)的粘附力，使污泥表面的EPS脱落下来溶于溶液中，改变了污泥絮体的形态，并最终导致了并最终导致污泥脱水效果优良、处理后的污泥含水率低；而且，本发明的污泥调理剂稳定性好，用量少，生成污泥量少。
(2)本发明的污泥调理剂以阳离子改性淀粉为原料，淀粉是天然高分子可再生资源，容易获得、价格低廉，不仅可以有效地解决合成高分子药剂存在的问题，而且天然高分子的固有特性还赋予其反应活性高、无毒、可生物降解等许多新的性能。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
实施例1
本实施例的污泥调理剂包括以下组份：珍珠岩500g、聚合氯化铝铁450g、阳离子改性淀粉50g。
在常温常压下将珍珠岩、聚合氯化铝铁和阳离子改性淀粉充分混合，然后粉碎过筛至150目以下，得到污泥调理剂。
其中，阳离子改性淀粉由以下方法制备得到：将NaOH配制成质量百分比浓度为5％(w/w)的NaOH溶液，取25g淀粉，滴入0.25g的NaOH溶液，充分混合后，向混合物中加入10g的EPTMAC醚化剂(2,3-环氧丙基三甲基氯化铵)，在搅拌机中混合后移至搅拌容器中在70℃油浴中一边搅拌一边干燥，达到预设干燥状态后粉碎，置于恒温烘箱中在70℃下恒温反应4h后，得到阳离子改性淀粉。
实施例2
本实施例的污泥调理剂包括以下组份：珍珠岩500g、聚合氯化铝铁450g、阳离子改性淀粉50g。
在常温常压下将珍珠岩、聚合氯化铝铁和阳离子改性淀粉充分混合，然后粉碎过筛至150目以下，得到污泥调理剂。
其中，阳离子改性淀粉由以下方法制备得到：将NaOH配制成质量百分比浓度为5％(w/w)的NaOH溶液，取25g淀粉，滴入0.25gNaOH溶液，充分混合后，向混合物中加入12g的EPTMAC醚化剂，在搅拌机中混合后移至搅拌容器中在75℃油浴中一边搅拌一边干燥，达到预设干燥状态后粉碎，置于恒温烘箱中在75℃下恒温反应时间5h后，得到阳离子改性淀粉。
实施例3
本实施例的污泥调理剂包括以下组份：珍珠岩450g、聚合氯化铝铁500g、阳离子改性淀粉50g。
在常温常压下将珍珠岩、聚合氯化铝铁和阳离子改性淀粉充分混合，然后粉碎过筛至150目以下，得到污泥调理剂。
其中，阳离子改性淀粉由以下方法制备得到：将NaOH配制成质量百分比浓度为5％(w/w)的NaOH溶液，取25g淀粉，滴入0.35g的NaOH溶液，充分混合后，向混合物中加入14g的EPTMAC醚化剂，在搅拌机中混合后移至搅拌容器中在90℃油浴中一边搅拌一边干燥，达到预设干燥状态后粉碎，置于恒温烘箱中在90℃下恒温反应6h后，得到阳离子改性淀粉。
实施例4
本实施例的污泥调理剂包括以下组份：珍珠岩450g、聚合氯化铝铁500g、阳离子改性淀粉50g。
在常温常压下将珍珠岩、聚合氯化铝铁和阳离子改性淀粉充分混合，然后粉碎过筛至150目以下，得到污泥调理剂。
其中，阳离子改性淀粉由以下方法制备得到：将NaOH配制成质量百分比浓度为5％(w/w)的NaOH溶液，取25g淀粉，滴入0.3g的NaOH溶液，充分混合后，向混合物中加入14g的EPTMAC醚化剂，在搅拌机中混合后移至搅拌容器中在80℃油浴中一边搅拌一边干燥，达到预设干燥状态后粉碎，置于恒温烘箱中在80℃下恒温反应时间5h后，得到阳离子改性淀粉。
采用实施例1～4的污泥调理剂进行污泥脱水实验，具体实验方法如下：
向某污水处理厂含水率98％的剩余污泥中分别加入实施例1～4的污泥调理剂，污泥调理剂的加入量为绝干污泥的10％；实施例4的污泥调理剂的另一份加入量为绝干污泥的9％。
同时，采用传统污泥调理剂(聚合硫酸铁与生石灰1：1)作为对比例进行对比，其投加量为绝干污泥的10％。
将投加污泥调理剂的污泥搅拌20分钟后，测定其毛细吸水时间(CST)和污泥比阻；然后经板框压滤机压滤脱水后，测定污泥含水率，测定数据如下表所示。
由上表各实施例实验结果可知，实施例1、实施例2、实施例3及实施例4的污泥调理剂均能有效地对城市污水厂产生的污泥进行深度脱水处理，采用实施例1～4的污泥调理剂处理的污泥含水率明显低于传统污泥调理剂。最佳实施例4的用量为绝干泥的9％时，其脱水效果仍明显优于传统污泥调理剂。
本发明的污泥调理剂以阳离子改性淀粉为原料，能改变两相界面性质，其阳离子头基对污泥中细菌微生物能起到杀菌作用，减弱细菌与胞外聚合物(EPS)的粘附力，使污泥表面的EPS脱落下来溶于溶液中，改变了污泥絮体的形态，并最终导致污泥脱水效果优良、处理后的污泥含水率低。
尽管本发明已经参考示例性实施方案进行了描述，但应理解本发明不限于公开的示例性实施方案。在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的示例性实施方案做多种调整或变化。权利要求的范围应基于最宽的解释以涵盖所有修改和等同结构与功能。
Claims (8)
1.一种污泥调理剂，其特征在于，包括按重量份计的以下组分：
填充剂35-60份、絮凝剂30-55份、阳离子改性淀粉5-10份。
2.根据权利要求1所述的污泥调理剂，其特征在于，所述填充剂为粉煤灰、珍珠岩和硅藻土中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的污泥调理剂，其特征在于，所述絮凝剂为无机絮凝剂。
4.根据权利要求3所述的污泥调理剂，其特征在于，所述絮凝剂为聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁和聚合硅酸铝铁中的任意一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的污泥调理剂，其特征在于，所述阳离子改性淀粉由以下方法制备得到：
向淀粉中加入0～1.8wt％的NaOH溶液，混合，向混合物中加入醚化剂，在60～90℃油浴中边搅拌边干燥，达到预设干燥状态后粉碎，然后在与油浴相同的温度下恒温反应3～10h，得到阳离子改性淀粉。
6.根据权利要求5所述的污泥调理剂，其特征在于，所述NaOH溶液的质量百分比浓度为5％(w/w)。
7.根据权利要求5所述的污泥调理剂，其特征在于，向淀粉中加入的NaOH溶液的量为1.0～1.4wt％。
8.根据权利要求5所述的污泥调理剂，其特征在于，在与油浴相同的温度下恒温反应的时间为4～6h。
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