CN112794621A - 一种污泥高效脱水复合调理药剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污泥高效脱水复合调理药剂及其应用，属于污泥脱水技术领域。复合调理药剂包括破壁调理剂、调理助剂与絮凝剂。污泥高效脱水复合调理药剂复合调理脱水有以下步骤：在含水率为95‑98％的污泥池中，首先加入破壁调理剂对污泥进行破壁处理，再加入调理助剂，协助强化破壁处理的效果，然后加入絮凝剂处理，经过复合调理的污泥，泵入板框压滤机压滤脱水，含水率可降至60％以下。与现有技术相比，本发明利用烷基多糖苷和调理助剂的协同效应，在显著降低无机调理剂用量的同时，实现了污泥的高效脱水，避免了污泥脱水后泥饼固体增量大、碱性高、易板结等不足，拓宽了污泥后续处置工艺的选择。
Description
技术领域
本发明属于污泥脱水技术领域，尤其是涉及一种污泥高效脱水复合调理药剂及其应用。
背景技术
市政污泥产量巨大，具有成分复杂、含水率高、性质不稳定等特点。此外，污泥中还常含有难降解有机物、寄生虫卵及重金属等有毒有害物质，如不妥善处置，将会造成严重的二次环境污染。
污泥具有高含水率的显著特点，因此脱水减量化是降低污泥的运储及处理成本和保证污泥后续处理处置正常运行的必要条件。污泥中的水分存在形式大致有四种：自由水、毛细水、吸附水及细胞内部的结合水，污泥脱水的关键是吸附水和细胞内部水。但由于污泥中胞外聚合物(EPS)的强持水性，细胞内蛋白质、多糖、核酸等有机大分子的强亲水性，增加了污泥的脱水难度；同时由于污泥中有机物官能团羧基、氨基等基团的电离，污泥表面常荷负电荷，致使污泥颗粒间产生静电斥力，大幅度降低了污泥在压榨脱水中的脱水效果。为达到良好脱水效果，通常需要对原浓缩污泥进行脱水前调理，通过改变污泥颗粒的荷电结构及有机物的亲水性，促进泥水分离。
目前污泥脱水调理方法主要有物理、化学以及生物法三种。物理调理方法主要包括热处理、冻融以及超声处理，但物理法能耗较大，对设备的要求也较高。化学调理方法包括酸碱预处理、高级氧化法以及复合脱水剂调理法。但酸碱预处理成本较高，且处理后污泥的处置受到一定限制。高级氧化法成本较高，经济可行性差。生物调理方法主要是酶处理法，该法安全可靠，但处理效果有待进一步提升。
如上所述，单一的物理、化学或生物法进行污泥脱水调理的处理效果均难以达到满意的结果，所以，目前出现了一些组合处理方式，例如污泥复合调理-机械脱水的方法在污泥脱水工程中得到了推广应用。该方法具有操作简便、成本可控等优点，但常用的污泥复合调理药剂中往往加入大量的生石灰、镁盐、铁盐或铝盐等无机药剂。生石灰、镁盐等无机物不仅使污泥总量增加，而且改变了污泥的性质，不利于焚烧、堆肥等后续处理的进行。铁盐有腐蚀性，对污泥脱水设备造成损害。针对以上不足，人们探索使用二氯异氰尿酸钠、高锰酸钾、过氧化物等强氧化剂复配调理剂实现污泥的调理脱水，如中国专利《一种复合型污泥深度脱水调理剂及其应用和应用方法》(专利号CN 111484230 A)选择强氧化剂二氯异氰尿酸钠溶解污泥细胞膜，释放细胞内部的结合水，中国专利《一种高锰酸钾破胞/氯化铁絮凝/生物碳骨架联合调理城市污泥的方法》(专利号CN 105254153 A)则利用高锰酸钾的强氧化性对污泥进行调理。但强氧化剂处理成本较高，不具有规模化应用的可行性。
发明内容
针对现有技术中污泥脱水调理药剂大多采用强氧化剂而导致其处理成本高的现状，本发明提供一种污泥高效脱水复合调理药剂及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种污泥高效脱水复合调理药剂，包括破壁调理剂、调理助剂及絮凝剂，所述破壁调理剂为烷基多糖苷。
所述烷基多糖苷化学结构式为(C6H11O6)nR，其中R为C8～C16，n＝1～3。
在本发明的一个实施方式中，所述调理助剂选自氧化钙、过氧化钙、氢氧化钙或氢氧化钠中的一种或几种的复配物。
在本发明的一个实施方式中，所述调理助剂选择为氧化钙与过氧化钙的混合物，优选地，所述氧化钙、过氧化钙的质量比为(1-2)：(0.1-1)。
在本发明的一个实施方式中，所述絮凝剂选自阳离子聚丙烯酰胺、聚铁或羟基聚合硅酸氯化铝中的至少一种。
在本发明的一个实施方式中，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚铁和羟基聚合硅酸氯化铝的混合物，且优选地，所述的阳离子聚丙烯酰胺、聚铁和羟基聚合硅酸氯化铝的质量比为(0.2-1)：(1-2)：(0.1-1)。
本发明提供的污泥高效脱水复合调理药剂可以改善污泥脱水性能，而且有利于脱水后泥饼后续焚烧处理。
本发明还提供所述污泥高效脱水复合调理药剂的应用，所述污泥高效脱水复合调理药剂应用于城镇污水处理厂污泥的高效脱水调理。
在本发明的一个实施方式中，使用时，所述破壁调理剂、调理助剂及絮凝剂依次加入污泥中。
在本发明的一个实施方式中，使用时所述破壁调理剂制成质量浓度为0.5-10％的破壁调理剂水溶液，破壁调理剂水溶液的加入量为污泥干基的0.1-2.0％；
所述调理助剂投加量为干基污泥的3-15％；
所述絮凝剂投加量为干基污泥的0.2-1‰。
在本发明的一个实施方式中，所述污泥高效脱水复合调理药剂与机械压滤复合使用，在含水率为95-98％的污泥中，首先加入破壁调理剂水溶液对污泥进行破壁处理，再加入调理助剂，协助强化破壁处理的效果，然后加入絮凝剂，经过处理的污泥，经机械压滤，含水率可降至60％以下。
在本发明的一个实施方式中，提供所述污泥高效脱水调理药剂的使用方法，包括以下步骤：
将浓缩污泥泵入污泥调理池中，搅拌均匀，首先通过加药泵将破壁调理剂由储药桶泵入污泥调理池，搅拌均匀；然后，在污泥中加入调理助剂，搅拌均匀，在烷基多糖苷调理剂和调理助剂的共同作用下，污泥中微生物细胞壁破裂，胞内的物质及结合水释放出来；随后通过加药泵将絮凝剂由药箱泵入经破壁调理的污泥中，对污泥进行絮凝处理，絮凝剂中的聚铁和羟基聚合硅酸氯化铝通过电中性作用削弱了污泥颗粒间排斥力，促使污泥颗粒聚集成大颗粒，同时，线性高分子化合物阳离子聚丙烯酰胺吸附污泥颗粒，促进污泥颗粒沉降；最后，将经复合调理的污泥泵入板框压滤机进行脱水处理。
本发明提供的污泥高效脱水调理复合药剂的应用方法中，将污泥高效脱水调理复合药剂添加在污泥中，通过板框压滤可以实现对污泥的高效脱水，脱水过程对设备没有特殊要求，有利于工业化应用。
本发明污泥高效脱水调理药剂中的烷基多糖苷(Alkyl Polyglycoside，简称APG)具有较高表面活性，在水中溶解度大，易于稀释、无凝胶现象。APG具有较强的广谱抗菌活性，有良好的增稠能力。APG还具有良好的协同性、配伍性和耐强碱性，能够与氧化钙等调理助剂形成稳定、高效的复配物。和传统的生石灰调理相比，本发明通过APG和调理助剂的复配，在实现对污泥破壁处理的同时大幅度减少了生石灰等无机调理剂的用量。
本发明污泥高效脱水复合调理药剂与传统污泥脱水调理药剂比较，具有以下优点：
(1)本发明首次采用烷基多糖苷(APG)和无机助剂复配，利用烷基多糖苷的广谱抗菌性，实现对污泥中细胞的破壁处理，释放胞内有机物和结合水；
(2)APG具有良好的协同性、配伍性和耐强碱性，本发明中复配调理药剂之间存在显著的协同效应，氧化钙、过氧化钙等无机助剂的使用，强化了烷基多糖苷的破壁效果。和传统的无机物调理相比，复配调理剂大幅度降低氧化钙等物质的使用量，避免了污泥脱水后泥饼中无机质占比过大、碱性高、易板结等现象，拓宽污泥后续处置工艺选择；
(3)本发明污泥高效脱水复合调理药剂与本发明污泥压滤脱水工艺相结合，可以将污泥的含水率从98％降至60％以下，大大降低污了污泥后续处理的难度。
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。
以下实施例中烷基多糖苷选用APG1214(C12-C14)葵基葡萄糖苷做为污泥破壁调理剂。
实施例1：
制备一种污泥高效脱水复合调理药剂，包括以下内容：
(1)将烷基多糖苷加到水中，快速搅拌5min后，调低搅拌速度至60r/min，再搅拌5min，配制得到质量浓度为0.5％的烷基多糖苷水溶液；
(2)选取氧化钙和过氧化钙作为复合调理助剂，按质量比1：0.1混合制成复合调理助剂；
(3)先将聚铁配制成溶液，再依次加入阳离子聚丙烯酰胺和羟基聚合硅酸氯化铝，按质量比0.2：1：0.1的比例投加，搅拌均匀，得到复合絮凝剂。
将来自不同污水处理厂的含水率不同的污泥进行均质搅拌，调节含水率为98％。首先在污泥中投加污泥干基0.1％的烷基多糖苷水溶液，搅拌均匀；然后投加干基污泥3％的复合调理助剂，搅拌均匀；最后投加干基污泥0.2‰复合絮凝剂，快速搅拌均匀后静止。将调理好的污泥泵入板框压滤机进行机械压滤脱水。
结果：脱水后，检测泥饼的含水率，采用本发明所述的复合调理药剂和脱水方法可将污泥含水率降至59.8％。
实施例2：
按实施例1制备得到污泥高效脱水复合调理药剂，将来自不同污水处理厂的含水率不同的污泥进行均质搅拌，调节含水率为98％。首先在污泥中投加污泥干基2.0％的烷基多糖苷水溶液，搅拌均匀；然后投加干基污泥15.0％的复合调理助剂，搅拌均匀；最后投加干基污泥1.0‰复合絮凝剂，快速搅拌均匀后静止。将调理好的污泥泵入板框压滤机进行机械压滤脱水。
结果：脱水后，检测泥饼的含水率，采用本发明所述的复合调理药剂和脱水方法可将污泥含水率降至57.6％。
实施例3：
制备一种污泥高效脱水复合调理药剂，包括以下内容：
(1)将烷基多糖苷加到水中，快速搅拌5min后，调低搅拌速度至60r/min，再搅拌5min，配制得到质量浓度为10％的烷基多糖苷水溶液；
(2)选取氧化钙和过氧化钙作为复合调理助剂，按质量比2：1混合制成复合调理助剂；
(3)先将聚铁配制成溶液，再依次加入阳离子聚丙烯酰胺和羟基聚合硅酸氯化铝，按质量比1：2：1的比例投加，搅拌均匀，得到复合絮凝剂。
将来自不同污水处理厂的含水率不同的污泥进行均质搅拌，调节含水率为98％。首先在污泥中投加污泥干基0.1％的烷基多糖苷水溶液，搅拌均匀；然后投加干基污泥3％的复合调理助剂，搅拌均匀；最后投加干基污泥0.2‰复合絮凝剂，快速搅拌均匀后静止。将调理好的污泥泵入板框压滤机进行机械压滤脱水。
结果：脱水后，检测泥饼的含水率，采用本发明所述的复合调理药剂和脱水方法可将污泥含水率降至56.9％。
实施例4：
制备一种污泥高效脱水复合调理药剂，包括以下内容：
(1)将烷基多糖苷加到水中，快速搅拌5min后，调低搅拌速度至60r/min，再搅拌5min，配制得到质量浓度为10％的烷基多糖苷水溶液；
(2)选取氧化钙和过氧化钙作为复合调理助剂，按质量比2：1混合制成复合调理助剂；
(3)先将聚铁配制成溶液，再依次加入阳离子聚丙烯酰胺和羟基聚合硅酸氯化铝，按质量比1：2：1的比例投加，搅拌均匀，得到复合絮凝剂。
将来自不同污水处理厂的含水率不同的污泥进行均质搅拌，调节含水率为98％。首先在污泥中投加污泥干基2.0％的烷基多糖苷水溶液，搅拌均匀；然后投加干基污泥15.0％的复合调理助剂，搅拌均匀；最后投加干基污泥1.0‰复合絮凝剂，快速搅拌均匀后静止。将调理好的污泥泵入板框压滤机进行机械压滤脱水。
结果：脱水后，检测泥饼的含水率，采用本发明所述的复合调理药剂和脱水方法可将污泥含水率降至55.2％。
对比例1：
本对比例为实施例4的对比例，在不添加破壁调理剂烷基多糖苷的情况下考察调理助剂和絮凝剂的脱水效果：
(1)选取氧化钙和过氧化钙作为复合调理助剂，按质量比2：1混合制成复合调理助剂；
(3)先将聚铁配制成溶液，再依次加入阳离子聚丙烯酰胺和羟基聚合硅酸氯化铝，按质量比1：2：1的比例投加，搅拌均匀，得到复合絮凝剂。
将来自不同污水处理厂的含水率不同的污泥进行均质搅拌，调节含水率为98％。直接在污泥中投加干基污泥15.0％的调理助剂，搅拌均匀；然后投加干基污泥1.0‰复合絮凝剂，快速搅拌均匀后静止。将调理好的污泥泵入板框压滤机进行机械压滤脱水。
结果：脱水后，检测泥饼的含水率，仅采用调理助剂和絮凝剂调理的方法可将污泥含水率降至67.5％。但是并不能将污泥的含水率降至60％以下，由此说明本发明技术方案中烷基多糖苷和调理助剂能够发挥协同效应，在显著降低无机调理剂用量的情况下具有很好的脱水效果，可以将污泥的含水率从98％降至60％以下，大大降低污了污泥后续处理的难度。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污泥高效脱水复合调理药剂，其特征在于，包括破壁调理剂、调理助剂及絮凝剂，所述破壁调理剂为烷基多糖苷。
2.根据权利要求1所述的一种污泥高效脱水复合调理药剂，其特征在于，所述烷基多糖苷化学结构式为(C6H11O6)nR，其中R为C8～C16，n＝1～3。
3.根据权利要求1所述的一种污泥高效脱水复合调理药剂，其特征在于，所述调理助剂选自氧化钙、过氧化钙、氢氧化钙或氢氧化钠中的一种或几种的复配物。
4.根据权利要求3所述的一种污泥高效脱水复合调理药剂，其特征在于，所述调理助剂选择为氧化钙与过氧化钙的混合物，所述氧化钙、过氧化钙的质量比为(1-2)：(0.1-1)。
5.根据权利要求1所述的一种污泥高效脱水复合调理药剂，其特征在于，所述絮凝剂选自阳离子聚丙烯酰胺、聚铁或羟基聚合硅酸氯化铝中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的一种污泥高效脱水复合调理药剂，其特征在于，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚铁和羟基聚合硅酸氯化铝的混合物，所述的阳离子聚丙烯酰胺、聚铁和羟基聚合硅酸氯化铝的质量比为(0.2-1)：(1-2)：(0.1-1)。
7.权利要求1-6中任一项所述污泥高效脱水复合调理药剂的应用，其特征在于，所述污泥高效脱水复合调理药剂应用于城镇污水处理厂污泥的高效脱水调理。
8.根据权利要求7所述污泥高效脱水复合调理药剂的应用，其特征在于，使用时，所述破壁调理剂、调理助剂及絮凝剂依次加入污泥中。
9.根据权利要求8所述污泥高效脱水复合调理药剂的应用，其特征在于，使用时所述破壁调理剂制成质量浓度为0.5-10％的破壁调理剂水溶液，破壁调理剂水溶液的加入量为污泥干基的0.1-2.0％；所述调理助剂投加量为干基污泥的3-15％；所述絮凝剂投加量为干基污泥的0.2-1‰。
10.根据权利要求8所述污泥高效脱水复合调理药剂的应用，其特征在于，所述污泥高效脱水复合调理药剂与机械压滤复合使用，在含水率为95-98％的污泥中，首先加入破壁调理剂水溶液对污泥进行破壁处理，再加入调理助剂，协助强化破壁处理的效果，然后加入絮凝剂，经过处理的污泥，经机械压滤，含水率降至60％以下。
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