CN114249520A - 一种含锰污泥深度脱水处理剂及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含锰污泥深度脱水处理剂，包括碱式氯化铝和聚季铵盐，其中污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：3‑10：1.4‑2.5；污泥为含锰污泥；聚季铵盐的链状结构为支链。本发明采用碱式氯化铝和聚季铵盐的组合及配比合理，利于污泥脱水且能确保滤液中锰含量得到最大限度地降低；整个处理剂呈中性，污泥处理过程中，减轻配套污水处理设施的损耗，从而降低生产成本；药剂投加量较少，且药剂的市场价格波动较小，成本控制较稳定。本发明还公开一种含锰污泥深度脱水处理方法，步骤精简及参数容易控制，易实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种含锰污泥深度脱水处理剂及处理方法。
背景技术
随着环保意识的加强，目前污泥量逐日增加，污泥处置不当，将会造成“二次污染”，这已成为备受关注的环境保护领域难题。
目前，国内外常用的成熟的污泥稳定工艺有：厌氧消化、好氧消化、热处理、加热干化和加碱稳定。常用的污泥处置是土地利用、焚烧、卫生填埋、堆肥、投海、建筑材料等。
针对含锰的污泥(尤其是市政污泥)，现有技术的处理方式是：将含水率80％的含锰污泥经过传统化学药剂调理后进入高压隔膜式板框压滤机深度脱水至含水率低于55％的泥饼。此种方式具有以下缺陷：在处理过程中，压滤液的各项化学成分复杂，锰含量高到1200mg/L，处置成本高，增加了配套污水处理厂稳定运行的难度；传统的化学药剂为硫酸亚铁和双氧水，药剂呈强酸性，整个调理过程中，设备设施均处于酸性环境中，对零配件等辅材损耗严重，增加了生产运行成本。
综上所述，急需一种操作方便且能适用于含锰污泥的药剂及处理方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种能适用于市政污泥处理、成本低且处理效果好的含锰污泥深度脱水处理剂，具体技术方案如下：
一种含锰污泥深度脱水处理剂，包括碱式氯化铝和聚季铵盐，其中污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：3-10：1.4-2.5；
所述污泥为含锰污泥；
所述聚季铵盐的链状结构为支链。
以上技术方案中优选的，所述污泥的含水率为92％-96％。
以上技术方案中优选的，所述污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：5-8：2.0-2.4。
以上技术方案中优选的，所述污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：6：2.3。
应用本发明的含锰污泥深度脱水处理剂，效果是：本发明采用碱式氯化铝和聚季铵盐的组合，两种药剂能改变悬浮溶液(一定含水率的污泥)中胶体表面电荷或立体结构，克服粒子间的斥力，并借助搅拌等外力使其相互碰撞，与污泥颗粒反应成团而发生沉淀，达到去稳定化的效果，利于污泥处理；两种药剂的配比合理，能改变表面与内部的水分分布情况，减少水分的吸附，从而改善污泥脱水性能；采用链状结构为支链的聚季铵盐，吸附架桥作用明显，结合碱式氯化铝和聚季铵盐的组配，使得含锰污泥颗粒容易沉淀，利于污泥脱水且能确保滤液中锰含量得到最大限度地降低；污泥处理过程中整个处理剂呈中性，减轻配套污水处理设施的损耗，从而降低生产成本；药剂投加量较少，药剂容易获得且市场价格波动较小，成本控制较稳定，利于工业化生产。
本发明还公开一种含锰污泥深度脱水处理方法，包括以下步骤：
第一步、调配污泥：获取污泥，并将污泥的含水率调整至92％-96％得到污泥M；
第二步、预热污泥：将污泥M在500-1200r/min搅拌速率下预热至40℃-65℃；
第三步、添加碱式氯化铝：恒温、搅拌条件下连续加入碱式氯化铝，加完后继续搅拌5-15分钟；
第四步、添加聚季铵盐：恒温、搅拌条件下连续加入聚季铵盐，加完后继续搅拌5-15分钟得到物料N；
第五步、压滤：将物料N进行压滤，得到滤液和泥饼；其中：泥饼的含水率不超过55％，滤液中锰含量不超过50mg/L。
以上技术方案优选的，所述第三步中碱式氯化铝的滴加速率为0.3-1g/min。
以上技术方案优选的，所述第四步中聚季铵盐的滴加速率为0.14-0.25g/min。
以上技术方案优选的，所述第五步中压滤为将物料N经过高低压泵输送至高压隔膜式板框压滤机进行压滤。
应用本发明的处理方法，效果是：
1、本发明的处理方法包括调配污泥、预热污泥、添加药剂(碱式氯化铝和聚季铵盐)以及压滤五大步骤，操作方便。
2、对污泥进行预热，加强污泥M中的分子运动速率，为后续处理打好基础；在搅拌条件下按序且按相应速率加入药剂(碱式氯化铝和聚季铵盐)，碱式氯化铝能改变污泥M(悬浮溶液)中胶体表面电荷，克服粒子间的斥力，在此基础上加入聚季铵盐，借助聚季铵盐的支链，使得污泥颗粒(胶体)因其电荷缘故迅速聚集在支链上实现沉淀，从而充分减少水分的吸附，从而改善污泥脱水性能，降低滤液中锰的含量。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照实施例，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下结合实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种含锰污泥深度脱水处理方法，该方法的处理剂包括碱式氯化铝和聚季铵盐，其中污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：3-10：1.4-2.5；所述污泥为含锰污泥；所述聚季铵盐的链状结构为支链，该聚季铵盐由东莞市凯威尔环保材料有限公司生产，其型号为KW3660。本实施例中污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：6：2.3。
本实施例的处理方法包括以下步骤：
第一步、调配污泥：获取污泥，并将污泥的含水率调整至92％-96％得到污泥M；
第二步、预热污泥：将污泥M在600r/min搅拌速率下预热至50℃；
第三步、添加碱式氯化铝：恒温(50℃)、搅拌条件下(600r/min)连续加入碱式氯化铝(滴加速率为0.6g/min)，加完后继续搅拌10分钟；
第四步、添加聚季铵盐：恒温(50℃)、搅拌条件下(600r/min)连续加入聚季铵盐(滴加速率为0.23g/min)，加完后继续搅拌10分钟得到物料N；
第五步、压滤：将物料N经过高低压泵输送至高压隔膜式板框压滤机进行压滤，得到滤液和泥饼。
本实施例中：高压隔膜式板框压滤机过滤面积是400m2，理论压榨前滤室深度35mm，最大液压保护压力29MPa，压紧工作压力20MPa，最大过滤工作压力1MPa，最大隔膜压榨压力2MPa；压滤机采用国产高低压定转子，成本如表1，可见，采用本发明的方案，能直接采用国内生产的高低压定转子，大大节省了成本。
将实施例1所得滤液和泥饼进行检测，如表2。
表1实施例1与对比例1中高低压定转子的单价及成本比对表
实施例2-3：
实施例2与实施例1不同之处在于：污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：3：1.4；恒温温度为40℃；碱式氯化铝的滴加速率为0.3g/min；聚季铵盐的滴加速率为0.16g/min。
实施例3与实施例1不同之处在于：污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：10：2.5(40：4：1)；恒温温度为65℃；碱式氯化铝的滴加速率为1g/min；聚季铵盐的滴加速率为0.25g/min。
将实施例2-3所得滤液和泥饼进行检测，如表2。
对比例1：
一种污泥处理方法，采用现有技术中的硫酸亚铁和双氧水组合进行处理，具体方案参见现有技术。污泥处理设备采用进口高低压定转子
将对比例1所得滤液和泥饼进行检测，如表2。
对比例2-5：
对比例2与实施例1不同之处在于：污泥与碱式氯化铝的质量比为100：2(即50：1)。
对比例3与实施例1不同之处在于：污泥与碱式氯化铝的质量比为100：12(即25：3)。
对比例4与实施例1不同之处在于：污泥与聚季铵盐的质量比为100：1。
对比例5与实施例1不同之处在于：污泥与聚季铵盐的质量比为100：3。
将对比例2-5所得滤液和泥饼进行检测，如表2。
对比例6-7：
对比例6-7与实施例1不同之处在于：对比例6-7分别为湖南凯涛环保科技有限公司生产的聚季铵盐和无锡维众水处理设备有限公司生产的聚季铵盐，且此二种聚季铵盐均为直链结构。
将对比例6-7所得滤液和泥饼进行检测，如表2。
将实施例1-3及对比例1-7的方案所得滤液及泥饼的含水率进行检测，如表2：
表2实施例1-3以及对比例1-7的滤液及泥饼检测结果
从表2可以看出：
1、本发明实施例1-3中碱式氯化铝和聚季铵盐的用量合理，使得污泥体系的Zeta电位值无限趋近与零，整个污泥体系达到电性平衡，利于污泥处理，所得滤液中锰含量低于100mg/l(最低能达到32mg/l)，且泥饼的含水率控制在55％以下，既能满足泥饼的含水率要求，又能确保滤液中锰含量低于100mg/l，可实现工业化生产。
2、采用现有技术中对比例1的方案，虽然滤饼含水率为53％，但是滤液中锰含量高达1200mg/l，锰含量过高，满足不了生产要求。
3、对比例2、4、6和7，滤饼的含水率高于55％，满足不了生产要求。且结合实施例1-3以及对比例6-7可知：采用不同的聚季铵盐，效果相差显著。从表2中可知，本发明实施例1的方案明显优于对比例6-7的方案，可见聚季铵盐的支链结构在本发明中起到实质上的作用(具体是：支链结构在捕捉和聚集污泥颗粒时形成面状，而三种直链吸附捕捉的污泥颗粒只有一条线，两者具体实质上的不同)且基于碱式氯化铝和聚季铵盐的组合使用，起到协同作用，污泥处理效果好(本发明的方案污泥中能是其污泥颗粒更好的脱稳，并有序捕捉，形成多且大的疏水通道，更有利于水分的脱出)。
4、对比例3中碱式氯化铝过量，影响到污泥体系的Zeta电位值，污泥体系所携带的正电荷量大于污泥体系所携带的负电荷量，余量正电荷会影响正常与污泥颗粒作用的正电荷的效果，从而使其效果会变差，导致滤液中锰含量过高，不符合生产要求。
5、对比例5中聚季铵盐过量，虽然滤饼的含水率(小于55％)以及锰含量(小于100mg/l)均能达到要求，与实施例1-3比较，污泥处理效果没有明显的提升，但是聚季铵盐的成本高，此方案会导致污泥的处理成本大大提高，不适合工业化应用。
6、结合实施例1-3及对比例1-7可知：采用本发明的方案实施例1-3，污泥处理过程中的pH呈中性，减轻配套污水处理设施的损耗，从而降低生产成本，如采用实施例1-3及对比例1的方案设备设施运行成本对比详见表3：
表3本发明实施例1-3及对比例1的方案设备设施运行成本对比表
由表3中热值数据可知，实施例1-3调理污泥后的热值比对比例1的热值高，可进行热量回收。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含锰污泥深度脱水处理剂，其特征在于，包括碱式氯化铝和聚季铵盐，其中污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：3-10：1.4-2.5；
所述污泥为含锰污泥；
所述聚季铵盐的链状结构为支链。
2.根据权利要求1所述的含锰污泥深度脱水处理剂，其特征在于，所述污泥的含水率为92％-96％。
3.根据权利要求2所述的含锰污泥深度脱水处理剂，其特征在于，所述污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：5-8：2.0-2.4。
4.根据权利要求3所述的含锰污泥深度脱水处理剂，其特征在于，所述污泥、碱式氯化铝和聚季铵盐的质量比为100：6：2.3。
5.一种含锰污泥深度脱水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、调配污泥：获取污泥，并将污泥的含水率调整至92％-96％得到污泥M；
第二步、预热污泥：将污泥M在500-1200r/min搅拌速率下预热至40℃-65℃；
第三步、添加碱式氯化铝：恒温、搅拌条件下连续加入碱式氯化铝，加完后继续搅拌5-15分钟；
第四步、添加聚季铵盐：恒温、搅拌条件下连续加入聚季铵盐，加完后继续搅拌5-15分钟得到物料N；
第五步、压滤：将物料N进行压滤，得到滤液和泥饼；其中：泥饼的含水率不超过55％，滤液中锰含量不超过50mg/L。
6.根据权利要求5所述的含锰污泥深度脱水处理方法，其特征在于，所述第三步中碱式氯化铝的滴加速率为0.3-1g/min。
7.根据权利要求5所述的含锰污泥深度脱水处理方法，其特征在于，所述第四步中聚季铵盐的滴加速率为0.14-0.25g/min。
8.根据权利要求5所述的含锰污泥深度脱水处理方法，其特征在于，所述第五步中压滤为将物料N经过高低压泵输送至高压隔膜式板框压滤机进行压滤。
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