CN113307463B - 一种复合添加剂强化污泥电压滤脱水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合添加剂强化污泥电压滤脱水的方法，属于污泥脱水处理技术领域。具体是在经过预处理的污泥中加入混凝剂，搅拌，然后加入絮凝剂，继续搅拌，得到混合物后通过电压滤机进行脱水。采用本发明脱水后的污泥不会产生二次污染，脱水后的污泥含水率低，可做肥料原料、燃料原料或建筑材料的原料，节能环保。

Description

一种复合添加剂强化污泥电压滤脱水的方法
技术领域
本发明属于污泥脱水处理技术领域，具体涉及一种复合添加剂强化污泥电压滤脱水的方法。
背景技术
污泥高含水率是制约着污泥处理处置的瓶颈，含水率高的污泥不仅体积庞大，而且所含的大量有机质、重金属和有害微生物也容易腐化或释放到环境中，引起二次污染，对于污泥后续的填埋、焚烧、资源化利用等都造成不利的影响。由于水分与污泥颗粒结合的特性，传统机械污泥的脱水装置比如带压机或压滤机等加压式脱水机或离心脱水机，这些装置都无法将含水率降低到足够低，得到的脱水污泥的含水率最低在80％左右。因此，污泥深度脱水是污泥处理首要目的。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种复合添加剂强化污泥电压滤脱水的方法，使用PAC和PAM复合添加剂强化市政污泥电压滤脱水，该方法具有设备简单，易于工程上大规模应用，适合建立大规模工业化水处理设备等优点。
为实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案：
一种复合添加剂强化污泥电压滤脱水的方法，包括以下步骤：
在经过预处理的污泥中加入混凝剂，搅拌，然后加入絮凝剂，继续搅拌，得到混合物后通过电压滤机进行脱水，最后分别对排出的废水和泥饼进行回收处理。
优选的，所述预处理为将污泥经板框压滤机压滤，工作压力为1.0-2.5MPa。经板框压滤机压滤后的污泥的含水率为80-85％。
优选的，所述混凝剂为聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝、硫酸铁和改性活化硅酸中的一种。
优选的，所述混凝剂为细度小于100目，添加量为污泥质量的1‰-2‰。
优选的，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)、丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚丙烯酸钠中的一种。聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)。
优选的，所述絮凝剂细度小于100目，添加量为污泥质量的0.12‰-0.6‰。
优选的，所述电压滤机的工作压力为0-2Mpa，工作时间为20min，电压为10-40V，电流为2-6A。按照实际操作面积计算，电压为125-500V/m2，电流为25-75A/m2。
优选的，所述电压滤机工作形式为三段式，具体为：0-4min为0Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为2Mpa。
经过电压滤机脱水处理后的泥饼(污泥)含水率为40％左右。
优选的，所述污泥为市政污泥。
本发明还提供一种复合添加剂，由混凝剂和絮凝剂组合而成。
优选的，混凝剂为聚合氯化铝，絮凝剂为聚丙烯酰胺，混凝剂和絮凝剂质量比为(1-2)：(0.12-0.6)。
本发明还提供一种利用上述方法得到的干化污泥。
本发明还提供一种干化污泥在肥料原料、燃料原料和建筑材料中的应用。
电压滤脱水工艺是在传统的污泥加压脱水过程中施加电场，改善污泥分离过程，降低能耗，增加污泥的最终干固体含量，加速污泥脱水动力学。电渗透脱水机理主要是由外加电场与粒子表面附近液体中离子电荷密度的相互作用所决定的。因此，在电场作用下，离子化的流动液体在固液界面上传播，通过粘性动量传递驱动中心通道内的中性液体，从而保证了水的位移。电极上的电化学反应也会影响污泥的脱水速率、孔隙率、弹性及形态等性质。由不溶性物质制成的电极上可能发生的电化学反应是基于电解水，产生明显的水合氢离子和氢氧化物电解离子和气体:
阳极：2H2O→4H+ (aq)+O2(g)+4e-
阴极：2H2O+2e-→2OH- (aq)+H2(g)
加压电渗透脱水技术作为一种新型、绿色、高效的固液分离技术，具有良好的脱水性能、灵活性高、无污染、可控性强等优点。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.PAC的带正电的水解产物吸附在带负电的胶体颗粒表面，部分或全部中和胶体颗粒表面电荷，使胶体脱稳并相互碰撞粘结生长为大颗粒；再对已凝聚的次生粗大颗粒进行吸附架桥并形成较大的絮体，在絮体的沉降过程中卷扫其它胶体颗粒后共同沉降，在脱水过程中，电荷中和效应仍然可以通过压缩电双层和削弱污泥水的表面张力来降低污泥颗粒水合壳层的厚度，增强自由含水量；此外，混凝剂可以破坏污泥网络结构，削弱其深层脱水的捕水能力。
2.再投加絮凝剂PAM主要是利用其长分子链结构，在污泥颗粒间架桥形成一种多孔、稳定且粒径更大的污泥颗粒结构，这种结构够让水分通过，并且将污泥颗粒稳定在既定的位置，整个污泥颗粒的粒径也增大，从而提高了污泥的脱水性能。
3.三段式电压滤方法在初始阶段单一的电场作用可以实现污泥物质的转移分配，使得小颗粒物和有机物如EPS转移到阳极，水分转移到阴极，虽然在这个阶段，由于没有压力，脱水效果并不明显，但随后的压力过滤阶段有着显著的效果，保证了脱水的连续性。另外，由于电极的电解反应，产生的气体(O2和H2)影响电极板与污泥的接触，随着反应的进行，阳极污泥的含水率明显降低，电阻变大，因此，通过后续加压保证污泥与板面的正常接触，提高脱水效果，但过高的压力也可能堵塞污泥颗粒之间的孔隙，导致过滤阻力增加，影响水分的迁移。
4.本发明采用先加PAC再加PAM与电压滤工艺联用可将污泥含水率从80％以上降至40％左右，有利于污泥后续的减量化、无害化、资源化，不会产生二次污染，脱水后的污泥含水率低，可做肥料原料、燃料原料或建筑材料的原料，节能环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明经电压滤处理后的污泥含水率对比图。
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，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。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。
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具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明经电压滤处理后的污泥含水率对比图。
实施例1
取污泥处理厂已用工作压力为2MPa的板框压滤机脱水后含水率为79.2％的污泥，先添加污泥质量1.6‰的PAC，搅拌均匀，再添加污泥质量0.2‰的PAM，送至电压滤机内进行干化脱水，运行电压16V，运行电流3.2A，机械压力0-4min为0Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为2Mpa。脱水后，污泥含水率降低至39.8％。
实施例2
取污泥处理厂已用工作压力为2.5MPa的板框压滤机脱水后含水率为83％的污泥，先添加污泥质量1‰的硫酸铝，搅拌均匀，再添加污泥质量0.6‰的聚丙烯酸钠，送至电压滤机内进行干化脱水，运行电压16V，运行电流3.2A，机械压力0-4min为0Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为2Mpa。脱水后，污泥含水率达到43.7％。
实施例3
取污泥处理厂已用工作压力为1MPa的板框压滤机脱水后含水率为85％的污泥，先添加污泥质量2‰的硫酸铁，搅拌均匀，再添加污泥质量0.12‰的PAM，送至电压滤机内进行干化脱水，运行电压10V，运行电流2A，机械压力0-4min为0Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为2Mpa。脱水后，污泥含水率达到42.6％。
实施例4
取污泥处理厂已用工作压力为2.2MPa的板框压滤机脱水后含水率为80％的污泥，先添加污泥质量1.4‰的改性活化硅酸，搅拌均匀，再添加污泥质量0.4‰的聚丙烯酸，送至电压滤机内进行干化脱水，运行电压40V，运行电流3.2A，机械压力0-4min为0Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为2Mpa。脱水后，污泥含水率达到41.9％。
实施例5
取污泥处理厂已用工作压力为2MPa的板框压滤机脱水后含水率为82％的污泥，先添加污泥质量1.4‰的PAC，搅拌均匀，再添加污泥质量0.4‰的丙烯酰胺，送至电压滤机内进行干化脱水，运行电压40V，运行电流6A，机械压力0-4min为0Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为2Mpa。脱水后，污泥含水率达到40.1％。
实施例6
同实施例1，区别在于，同时加入PAC和PAM。
脱水后，污泥含水率达到40.6％。
实施例7
同实施例1，区别在于，先加入PAM，后加PAC。
脱水后，污泥含水率达到46.5％。
实施例8
同实施例1，区别在于，不加入PAM。
脱水后，污泥含水率达到55.1％。
实施例9
同实施例1，区别在于，不加入PAC。
脱水后，污泥含水率达到56.9％。
实施例10
同实施例1，区别在于，不加PAC和PAM，直接将压滤后的污泥送至电压滤机内进行干化脱水。
脱水后，污泥含水率达到61.6％。
图2为实施例1、7-10含水率柱状图，可以明显看出，采用实施例1方法脱水后的污泥含水率最低。
对比例1
同实施例1，区别在于，机械压力为0Mpa，作用20min。
脱水后，污泥含水率达到75.5％。
对比例2
同实施例1，区别在于，机械压力为1Mpa，作用20min。
脱水后，污泥含水率达到53.1％。
对比例3
同实施例1，区别在于，机械压力0-4min为0Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为1Mpa。
脱水后，污泥含水率达到47.9％。
对比例4
同实施例1，区别在于，机械压力0-4min为1Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为2Mpa。
脱水后，污泥含水率达到50.2％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种复合添加剂强化污泥电压滤脱水的方法，其特征在于，所述复合添加剂为PAC与PAM；所述方法的具体步骤如下：
取污泥处理厂已用工作压力为2MPa的板框压滤机脱水后含水率为79.2％的污泥，先添加污泥质量1.6‰的PAC，搅拌均匀，再添加污泥质量0.2‰的PAM，送至电压滤机内进行干化脱水，运行电压16V，运行电流3.2A，机械压力0-4min为0Mpa，4-6min为1Mpa，6-20min为2Mpa；
所述PAC细度小于100目；
所述PAM细度小于100目；
所述污泥为市政污泥。
2.一种利用权利要求1所述方法得到的干化污泥。
3.一种利用权利要求2所述的干化污泥在肥料原料、燃料原料或建筑材料中的应用。
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