CN115432908A - 污泥脱水药剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种污泥脱水药剂及其制备方法，所述污泥脱水药剂的制备方法包括以下步骤：将有机聚合物溶液滴加到淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物；调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时，得到第二混合物；向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，混合后，搅拌反应8～10小时，得到污泥脱水药剂。本申请解决了现有技术脱水后导致后续处理难度较高的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥脱水药剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着城镇化日益发展，环境所面临挑战也日益严峻，污水的产量日渐增长，伴随着污水的处理，副产物污泥的产量也越来越多。污泥是一种高含水率、固液混合的絮状物质，以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混有泥沙、纤维、动植物残体、重金属以及致病菌等，必须对其进行有效处理，否则极易对环境和公众健康产生威胁。
污泥处理工艺中，热水解厌氧消化作为一种污泥减量化、资源化、无害化的处理新技术，凭借其占地面积小、消化效率高、产气量大等优点，逐渐受到各方关注。具体而言，热水解厌氧消化工艺先采用高温(155℃～170℃)、高压(6bar)对污泥进行热水解与闪蒸处理，使污泥中的胞外聚合物和大分子有机物发生水解、并破解污泥中微生物的细胞壁，然后加水稀释降温，再送入厌氧消化系统中，进行消化处理。由于其消化后的污泥絮体明显减小，碱度及氨氮含量大幅提升，污泥的絮凝性能大幅下降，导致其过滤行为明显恶化，不易于脱水，因此需要对消化污泥进行调理后再进行脱水。
目前，污泥深度脱水常需要用到铁盐、铝盐等金属盐对污泥进行预处理，也即对污泥进行调理，以释放污泥中的毛细水、附着水和内部水，在改善污泥的脱水性能后，进一步借助压滤机等对污泥进行脱水，以使其含水率达到60％以下。然而，热水解厌氧消化污泥处理后的滤液需要送入厌氧氨氧化系统和再生水车间进行后续处理，脱水时添加的金属盐大大增加了滤液中的金属离子含量，进而容易造成厌氧氨氧化系统结垢及再生水车间超滤膜堵塞，严重影响厌氧氨氧化系统及再生水系统的正常运行。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种污泥脱水药剂及其制备方法，旨在解决现有技术脱水后导致后续处理难度较高的技术问题。
为实现上述目的，本申请提供一种污泥脱水药剂的制备方法，所述污泥脱水药剂的制备方法包括以下步骤：
将有机聚合物溶液滴加到淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物；
调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时，得到第二混合物；
向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，混合后，搅拌反应8～10小时，得到污泥脱水药剂。
可选地，所述有机聚合物溶液包括聚乙烯胺溶液，所述聚乙烯胺的分子量大于或等于3000，所述聚乙烯胺的离子度大于或等于80％。
可选地，所述聚乙烯胺溶液的质量浓度为2％～5％。
可选地，所述聚乙烯胺溶液的滴加速度小于或等于1mL/min。
可选地，所述第一混合物的反应过程中，对所述第一混合物以大于或等于500r/min的转速进行搅拌。
可选地，所述氯化钠溶液的浓度为1～3mol/L，所述第二混合物的反应过程中，对所述第二混合物以大于或等于800r/min的转速进行搅拌。
可选地，所述淀粉絮凝剂的分子量大于或等于5×106，所述淀粉絮凝剂的离子度大于或等于40％。
可选地，所述淀粉絮凝剂溶液的质量浓度为1％～2％。
可选地，所述有机聚合物溶液和所述淀粉絮凝剂溶液的质量比为1：2～1：7，所述氯化钠溶液和所述淀粉絮凝剂溶液的质量比为4：1～6：1。
进一步地，本申请还提供一种污泥脱水药剂，所述污泥脱水药剂采用如上所述的污泥脱水药剂的制备方法制备得到。
本申请提供了一种污泥脱水药剂及其制备方法，所述污泥脱水药剂的制备方法包括步骤：将有机聚合物溶液滴加到淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物；调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时，得到第二混合物；向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，混合后，搅拌反应8～10小时，得到污泥脱水药剂。通过上述技术方案，可以制备一种不含金属盐的污泥脱水药剂，且调理前后污泥的碱度及pH基本不变，一方面，可以有效避免因金属离子浓度过高造成后续处理的系统出现结垢、堵塞等情况，降低整体的工艺复杂度，另一方面，降低碱度消耗，可以简化后续厌氧氨氧化工艺的处理流程，最后相较于添加了金属盐的污泥脱水药剂，本申请制备的污泥脱水药剂进行污泥调理时的投加量可降低20％-30％，降低了污泥处理成本，即本申请制备的污泥脱水药剂可以在保证较好的脱水效果的前提下，还可以有效降低技术脱水后的后续处理难度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请污泥脱水药剂的制备方法的一实施例的流程示意图。
本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供一种污泥脱水药剂的制备方法，在本申请一种污泥脱水药剂的制备方法的一实施例中，所述污泥脱水药剂的制备方法包括：
步骤S10，将有机聚合物溶液滴加到淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物；
在本实施例中，需要说明的是，所述有机聚合物溶液是指以有机聚合物为原料配置的一定浓度的溶液，所述有机聚合物包括聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯磺酸盐、聚氧乙烯等，所述有机聚合物溶液的浓度可以根据实际需要或测试结果等进行确定，所述淀粉絮凝剂溶液是指以淀粉絮凝剂为原料配置的一定浓度的液体试剂，所述淀粉絮凝剂是指通过分子切断、重排、氧化或在淀粉分子中引入取代基所制得的性质发生变化的淀粉衍生物，在一种可实施的方式中，所述淀粉絮凝剂为接枝型阳离子淀粉絮凝剂，所述淀粉絮凝剂溶液的浓度可以根据实际需要或测试结果等进行确定。
具体地，按比例称取或量取预先制备好的有机聚合物溶液和淀粉絮凝剂溶液，将称取或量取的所述有机聚合物溶液缓慢滴加至称取或量取的所述淀粉絮凝剂溶液中，在向所述淀粉絮凝剂溶液滴加有机聚合物溶液的过程中可以不断进行搅拌、振荡或超声等混合操作，以使得有机聚合物溶液与淀粉絮凝剂溶液混合均匀，得到第一混合物，所述有机聚合物溶液的滴加速度可以根据实际需要或测试结果等进行确定。
可选地，所述有机聚合物溶液包括聚乙烯胺溶液，所述聚乙烯胺的分子量大于或等于3000，所述聚乙烯胺的离子度大于或等于80％。
在本实施例中，所述有机聚合物溶液包括聚乙烯胺溶液，所述聚乙烯胺溶液是指以聚乙烯胺为原料配置的一定浓度的液体试剂，所述聚乙烯胺是一种氨基直接连接在碳氢骨架上的水溶性阳离子聚合物，为了保证所述聚乙烯胺的絮凝效果，所述聚乙烯胺的分子量应大于或等于3000，所述聚乙烯胺的离子度应大于或等于80％。优选地，所述聚乙烯胺的分子量可以大于或等于3500，所述聚乙烯胺的离子度可以大于或等于90％。
可选地，所述聚乙烯胺溶液的质量浓度为2％～5％。
在本实施例中，所述聚乙烯胺溶液的质量浓度为2％～5％，例如2％、3％、4％、5％等。
可选地，所述聚乙烯胺溶液的滴加速度小于或等于1mL/min。
在本实施例中，将所述聚乙烯胺溶液以小于或等于1mL/min的速度，滴加至淀粉絮凝剂溶液中，优选地，将所述聚乙烯胺溶液以0.5～0.8mL/min的速度，例如，0.5mL/min、0.6mL/min、0.8mL/min等，逐滴滴加至淀粉絮凝剂溶液中。
可选地，所述淀粉絮凝剂的分子量大于或等于5×106，所述淀粉絮凝剂的离子度大于或等于40％。
在本实施例中，为了保证所述淀粉絮凝剂的絮凝效果，所述淀粉絮凝剂的分子量应大于或等于5×106，所述淀粉絮凝剂的离子度应大于或等于40％。优选地，所述淀粉絮凝剂的分子量可以大于或等于6×106，所述淀粉絮凝剂的离子度可以大于或等于45％。
可选地，所述淀粉絮凝剂溶液的质量浓度为1％～2％。
在本实施例中，所述淀粉絮凝剂溶液的质量浓度为1％～2％，例如1％、1.2％、1.5％、2％等。
可选地，所述有机聚合物溶液和所述淀粉絮凝剂溶液的质量比为1：2～1：7。
在本实施例中，所述有机聚合物溶液和所述淀粉絮凝剂溶液的质量比为1：2～1：7，例如，1:2、1:4、1:5、1:7等。
步骤S20，调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时，得到第二混合物；
在本实施例中，检测所述第一混合物的pH值，若所述第一混合物的pH值处于7～9的范围内，则开始计时，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时，即可得到第二混合物；若所述第一混合物的pH值不处于7～9的范围内，则向所述第二混合物中滴加酸液或碱液，将所述第一混合物的pH值调节至7～9的范围内，开始计时，使得所述第一混合物中的有机聚合物和淀粉絮凝剂在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时，例如，5小时、6小时、7小时等，即可得到第二混合物。
可选地，所述第一混合物的反应过程中，对所述第一混合物以大于或等于500r/min的转速进行搅拌。
在本实施例中，可以在将有机聚合物溶液滴加到淀粉絮凝剂溶液之前，就开始对所述淀粉絮凝剂溶液以大于或等于500r/min的转速进行搅拌，直至所述第一混合物中的有机聚合物和淀粉絮凝剂在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时后，停止或不停止搅拌。也可以在所述第一混合物中的有机聚合物和淀粉絮凝剂进行反应的5～7小时，对所述第一混合物以大于或等于500r/min的转速进行搅拌。以使得所述有机聚合物与所述淀粉絮凝剂充分混合反应。
步骤S30，向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，混合后，搅拌反应8～10小时，得到污泥脱水药剂。
在本实施例中，需要说明的是，所述氯化钠溶液是指以氯化钠为原料配置的一定浓度的液体试剂，所述氯化钠溶液的浓度可以根据实际需要或测试结果等进行确定，通过氯化钠溶液可以使聚乙烯胺与淀粉絮凝剂之间的聚合反应更充分。
具体地，按比例称取或量取预先制备好的氯化钠溶液，将称取或量取的所述氯化钠溶液加入所述第二混合物中，在向所述第二混合物中加入氯化钠溶液的过程中可以不断进行搅拌、振荡或超声等混合操作，以使得所述第二混合物与所述氯化钠溶液混合均匀，开始计时，所述第二混合物与所述氯化钠溶液搅拌反应8～10小时，例如，8小时、9小时、10小时等，得到污泥脱水药剂。
可选地，所述氯化钠溶液的浓度为1～3mol/L，所述第二混合物的反应过程中，对所述第二混合物以大于或等于800r/min的转速进行搅拌。
在本实施例中，所述氯化钠溶液的浓度为1～3mol/L，例如，1mol/L、2mol/L、3mol/L等。
可以在向所述第二混合物中加入氯化钠溶液之前，就开始对所述第二混合物以大于或等于800r/min的转速进行搅拌，直至所述第二混合物与氯化钠溶液搅拌反应8～10小时后，停止或不停止搅拌。也可以在所述第二混合物与氯化钠溶液进行反应的8～10小时，对所述第二混合物以大于或等于800r/min的转速进行搅拌。以使得所述第二混合物与所述氯化钠溶液充分混合反应。
可选地，所述氯化钠溶液和所述淀粉絮凝剂溶液的质量比为4：1～6：1。
在本实施例中，所述氯化钠溶液和所述淀粉絮凝剂溶液的质量比为4：1～6：1，例如，4:1、5:1、6:1等。
在本实施例中，提供了一种污泥脱水药剂及其制备方法，所述污泥脱水药剂的制备方法包括步骤：将有机聚合物溶液滴加到淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物；调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时，得到第二混合物；向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，混合后，搅拌反应8～10小时，得到污泥脱水药剂。通过上述技术方案，可以制备一种不含金属盐的污泥脱水药剂，且调理前后污泥的碱度及pH基本不变，一方面，可以有效避免因金属离子浓度过高造成后续处理的系统出现结垢、堵塞等情况，降低整体的工艺复杂度，另一方面，降低碱度消耗，可以简化后续厌氧氨氧化工艺的处理流程，最后相较于添加了金属盐的污泥脱水药剂，本申请制备的污泥脱水药剂进行污泥调理时的投加量可降低20％-30％，降低了污泥处理成本，即本申请制备的污泥脱水药剂可以在保证较好的脱水效果的前提下，还可以有效降低技术脱水后的后续处理难度。使用本实施例提供的污泥脱水药剂进行污泥调理时，加量低，调理工艺简单，调理前后污泥的碱度及pH基本不变，不增加干固量，生产过程无恶臭，不产生泡沫，进料泵的磨损小，解决了传统调理方式药剂投加量偏大且碱度消耗较高的问题，不影响泥饼后续资源化处置和滤液的厌氧氨氧化处理。
进一步地，本发明还提供了一种污泥脱水药剂，所述污泥脱水药剂采用如上所述的污泥脱水药剂的制备方法制备得到。本申请提供的污泥脱水药剂，解决了现有技术脱水后导致后续处理难度增大的技术问题。与现有技术相比，本发明实施例提供的污泥脱水药剂的有益效果与上述实施例的污泥脱水药剂的制备方法的有益效果相同，在此不做赘述。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的一种污泥脱水药剂的制备方法进行具体地描述。本发明实施例均采用商品化的市售原料。
实施例1
将分子量为3500且离子度为90％的聚乙烯胺，配置成质量浓度为2％的聚乙烯胺溶液100mL，将分子量为6×106且离子度为45％的淀粉絮凝剂，配置成质量浓度为2％的淀粉絮凝剂溶液400mL，配置浓度为1mol/L的氯化钠溶液2L。
开启搅拌器，以500r/min的转速对所述淀粉絮凝剂溶液进行搅拌，将聚乙烯胺溶液以0.6mL/min的速度，滴加到所述淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物，调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下反应5小时，得到第二混合物，将搅拌器的转速调节至800r/min，向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，反应8小时，关闭搅拌器，得到污泥脱水药剂。
将所述污泥脱水药剂加入到含水率94％的热水解消化污泥中，将污泥调理至较好状态，随后将污泥泵入隔膜板框压滤机进行脱水，压滤后泥饼含水率为57％，滤液碱度无消耗。
实施例2
将分子量为3000且离子度为80％的聚乙烯胺，配置成质量浓度为4％的聚乙烯胺溶液500mL，将分子量为5×106且离子度为40％的淀粉絮凝剂，配置成质量浓度为1％的淀粉絮凝剂溶液3.5L，配置浓度为3mol/L的氯化钠溶液21L。
开启搅拌器，以500r/min的转速对所述淀粉絮凝剂溶液进行搅拌，将聚乙烯胺溶液以0.8mL/min的速度，滴加到所述淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物，调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下反应6小时，得到第二混合物，将搅拌器的转速调节至800r/min，向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，反应9小时，关闭搅拌器，得到污泥脱水药剂。
将所述污泥脱水药剂加入到含水率94％的热水解消化污泥中，将污泥调理至较好状态，随后将污泥泵入隔膜板框压滤机进行脱水，压滤后泥饼含水率为54％，滤液碱度无消耗。
实施例3
将分子量为4000且离子度为95％的聚乙烯胺，配置成质量浓度为5％的聚乙烯胺溶液5L，将分子量为1×107且离子度为55％的淀粉絮凝剂，配置成质量浓度为1.5％的淀粉絮凝剂溶液10L，配置浓度为2mol/L的氯化钠溶液40L。
开启搅拌器，以500r/min的转速对所述淀粉絮凝剂溶液进行搅拌，将聚乙烯胺溶液以1mL/min的速度，滴加到所述淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物，调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下反应7小时，得到第二混合物，将搅拌器的转速调节至800r/min，向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，反应10小时，关闭搅拌器，得到污泥脱水药剂。
将所述污泥脱水药剂加入到含水率94％的热水解消化污泥中，将污泥调理至较好状态，随后将污泥泵入隔膜板框压滤机进行脱水，压滤后泥饼含水率为56％，滤液碱度无消耗。
对比例1
不使用污泥脱水药剂调理污泥，将含水率94％的热水解消化污泥泵入隔膜板框压滤机进行脱水，压滤后泥饼含水率为85％，滤液碱度无消耗。
对比例2
不使用污泥脱水药剂调理污泥，在含水率94％的热水解消化污泥中加入质量浓度为2％的淀粉絮凝剂溶液，将污泥调理至较好状态，将调理后污泥泵入隔膜板框压滤机进行脱水，压滤后泥饼含水率为77％，滤液碱度无消耗。
对比例3
不使用污泥脱水药剂调理污泥，在含水率94％的热水解消化污泥中加入质量浓度为5％的聚乙烯胺溶液，将污泥调理至较好状态，将调理后污泥泵入隔膜板框压滤机进行脱水，压滤后泥饼含水率为73％，滤液碱度无消耗。
对比例4
使用市售的氯化铁和聚丙烯酰胺配方的污泥脱水药剂，将含水率94％的热水解消化污泥调理至较好状态，将调理后污泥泵入隔膜板框压滤机进行脱水，压滤后泥饼含水率为60％，滤液碱度损失大于或等于5000mg/L。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利处理范围内。
Claims (10)
1.一种污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述污泥脱水药剂的制备方法包括以下步骤：
将有机聚合物溶液滴加到淀粉絮凝剂溶液中，得到第一混合物；
调节所述第一混合物的pH值，使得所述第一混合物在pH值7～9的条件下搅拌反应5～7小时，得到第二混合物；
向所述第二混合物中加入氯化钠溶液，混合后，搅拌反应8～10小时，得到污泥脱水药剂。
2.如权利要求1所述的污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述有机聚合物溶液包括聚乙烯胺溶液，所述聚乙烯胺的分子量大于或等于3000，所述聚乙烯胺的离子度大于或等于80％。
3.如权利要求2所述的污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯胺溶液的质量浓度为2％～5％。
4.如权利要求2所述的污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯胺溶液的滴加速度小于或等于1mL/min。
5.如权利要求1所述的污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述第一混合物的反应过程中，对所述第一混合物以大于或等于500r/min的转速进行搅拌。
6.如权利要求1所述的污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述氯化钠溶液的浓度为1～3mol/L，所述第二混合物的反应过程中，对所述第二混合物以大于或等于800r/min的转速进行搅拌。
7.如权利要求1所述的污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述淀粉絮凝剂的分子量大于或等于5×106，所述淀粉絮凝剂的离子度大于或等于40％。
8.如权利要求1所述的污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述淀粉絮凝剂溶液的质量浓度为1％～2％。
9.如权利要求1至8任一项所述的污泥脱水药剂的制备方法，其特征在于，所述有机聚合物溶液和所述淀粉絮凝剂溶液的质量比为1：2～1：7，所述氯化钠溶液和所述淀粉絮凝剂溶液的质量比为4：1～6：1。
10.一种污泥脱水药剂，其特征在于，所述污泥脱水药剂采用如权利要求1至9任一项所述的污泥脱水药剂的制备方法制备得到。
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