CN115849654A - 一种污泥脱水调理剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥脱水调理剂及其应用，属于城市生活污水污泥资源化利用技术领域。本发明所述污泥脱水调理剂包括污泥基生物炭、分散剂和生物酶；所述污泥基生物炭为以城市生活污泥为制备原料的污泥基生物炭。本发明应用于制备污泥脱水调理剂，具体包括以下步骤：1)生物酶降解破壁；2)污泥颗粒分散；3)生物絮凝；4)形成“刚性骨架”渗水通道；5)压滤脱水。本发明通过与生物酶、分散剂和污泥基生物炭的协同使用，可实现污泥的高效脱水，调理工艺简单快捷，脱水后的污泥含水率降至50％以下，能实现污泥减量化，环境效益好，有利于后续污泥资源化利用。

Description

一种污泥脱水调理剂及其应用

技术领域

本发明涉及城市生活污水污泥资源化利用技术领域，尤其是涉及一种污泥脱水调理剂及其应用。

背景技术

污泥脱水即是脱出污泥中的水分使其含水率降低到一定程度。而污泥脱水的方式为通过外加能量或药剂以改变污泥絮体结构，使污泥中水更易分离，达到最终脱水的目的。根据水分与污泥颗粒的结合方式可将污泥中的水分为束缚水和自由水，其中束缚水又根据其结合力的不同细分为间隙水、表面水、结合水。自由水与污泥颗粒依附关系较小，束缚水与污泥颗粒结合紧密，脱除不同形态水分所需的能量不同。自由水在脱水过程中较容易去除，束缚水是限制污泥脱水效率的重要因素之一，去除该部分水分需要较大的能量，去除各种水时污泥含水率的变化趋势与之相关。

污泥的脱水性能与其絮体的组分、性质密切相关，如污泥胞外聚合物(EPS)及表面电荷的变化、粒径分布的变化等都会对污泥脱水起决定作用。总结污泥脱水的限制因素，主要分为以下三种：胶体颗粒物的难沉降性能、EPS对水的高亲和力以及污泥固体的强压缩性。其中混凝或絮凝作用有利于提高污泥的沉降性能，用不同的技术释放EPS中的水分，添加骨架构架物有利于减弱污泥的可压缩性。污泥颗粒具有双电子层结构，双电子层是指胶核外的吸附层和扩散层，即污泥中含有大量的胶体分子，胶体分子聚合而成的胶体微粒称为胶核，通常将胶核和吸附层合在一起称为胶粒，胶粒与扩散层形成胶团。而污泥胶粒一般带负电，当加入阳离子电解质时，阳离子就会涌入扩散层甚至吸附层，增加双电子层的阳离子浓度，使扩散层变薄，胶核表面的负电性降低，双电层间距变小被压缩，颗粒间的静电斥力就会降低，胶粒聚集能力增强，沉降性能增强。EPS是活性污泥的最重要组成部分之一，它的分子量、化学性质和结构对污染物去除和污泥特性有特殊的重要性。EPS主要为蛋白质、多糖等高分子物质的统称，影响污泥絮凝、沉降和脱水等性质。EPS含量的变化导致污泥处理难度增大由于以下几个因素：细胞间斥力增加、减弱了污泥颗粒絮凝性能；EPS中亲水性物质保留大量的水并增加了间隙水的含量；形成的稳定类胶体结构阻止水从絮体孔中渗出；在过滤介质与污泥泥饼之间形成薄层堵塞水的通道；污泥粘度增加等。污泥颗粒因其复杂的胶体结构特性，使污泥在机械脱水过程中，因污泥胶体特性，体积逐渐减小的速率逐渐减小，过滤介质表面逐渐被胶状泥饼覆盖，使污泥进一步压滤脱水难度增大，污泥的比阻会随压力的增加逐渐增大。由于污泥的高压缩性导致污泥颗粒受到压力时容易变形，滤饼增厚同时也导致泥饼与滤布接触的过滤孔隙堵塞，最终降低了污泥的脱水性能。如何提高污泥泥饼的孔隙率降低可压缩性成为研究的新方向，其研究内容主要集中在选用价廉易得且具有高的孔隙率和坚硬结构的环境友好作为过滤助剂并充当骨架构建体以降低污泥的压缩性。

机械脱水仅能使自由水和存在于污泥颗粒之间的部分间隙水去除，毛细水和污泥颗粒之间的结合力较强需借助较高的机械作用力和能量；内部结合水的含量与污泥中微生物细胞所占的比例有关，而使用机械方法去除这部分水是行不通的，往往需采用高温加热和冷冻等措施。高温加热一般采用热干化，在热干化中提供的热能能够破坏污泥细胞内结合水，实现深度脱水。但热干化技术多利用蒸汽、烟通气等，造成处理成本高、尾气量大、冷却水量大，同时，还存在着易产生臭气及粉尘二次污染以及存在粉尘爆炸的风险等问题。污泥的热干化方式投资和运行成本普遍较高，污泥热干化项目一般设备投资约20-50万元/吨湿污泥，运行成本200-300元/t湿污泥以上，由此导致污泥热干化的项目建设要求和条件较高，不利于广泛地推广应用。

为了降低深度脱水成本，现在较多的是应用化学调理结合板框压滤机技术进行深度脱水，其总体运行成本低于热干化技术。现有的化学调理剂中，常用的有三氯化铁、生石灰和粉煤灰等组成的无机调理剂，但该类调理剂相对于80％含水率的污泥，要达到较好的脱水效果，对设备和工序要求高，调理剂的总添加量占污泥比20％以上，污泥增容问题较严重，实际上并未实现污泥的减量化。此外，还有些调理剂将无机调理剂与聚丙烯酰胺复合使用，虽可在一定程度上减少调理剂的总添加量，但由于聚丙烯酰胺是粘稠性浆体，会影响过滤以及后续处理的效果，且存在难降解等污染问题。

污泥脱水调理技术仍存在下面的三大不足与缺点：一.调理剂加入量较大，污泥的增容量较大，严重影响污泥的后续资源化利用，且亦不利于污泥的后续安全处置。二.污泥调理工艺较为复杂，不适合大规模污泥调理深度脱水应用。三.经济与环境效益相对较差，投资与运行费用较高。

因此，提供一种污泥脱水调理剂，以提升污泥的脱水率非常重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种污泥脱水调理剂，实现了污泥的高效脱水，调理工艺简单快捷，脱水后的污泥含水率降至50％以下。

本发明的第二方面，提供了一种上述污泥脱水调理剂的应用。

根据本发明的第一方面，提出了一种污泥脱水调理剂，所述污泥脱水调理剂包括污泥基生物炭、分散剂和生物酶。

根据本发明第一方面实施例的污泥脱水调理剂，至少具有如下有益效果：

本发明通过生物酶、分散剂和污泥基生物炭的协同作用，与单一调理剂相比，具有明显的增效性，可实现污泥的高效脱水，调理工艺简单快捷，脱水后的污泥含水率降至50％以下，能实现污泥减量化，环境效益好，有利于后续污泥资源化利用。

根据本发明的一些实施方式，所述污泥基生物炭中具有孔，所述孔的孔径为2～100nm。

由此，所述污泥基生物炭内部通连通，微孔发展形成中孔，有效提升了污泥基生物炭的比表面积，有利于在作为污泥调理剂使用过程中在污泥体系内部形成水扩散通道，有利于水分的排出，促进脱水，且骨架结构稳定，可有效维持脱水通道顺利排水。

根据本发明的一些实施方式，所述污泥基生物炭为以城市生活污泥为制备原料的污泥基生物炭。

根据本发明的一些实施方式，所述污泥基生物炭的制备方法包括以下步骤：

将城市生活污泥进行第一次热解处理后，洗涤、干燥，破碎后以碱浸渍，再进行第二次热解处理即得污泥基生物炭。

通过第一次热解处理使所述城市生活污泥中的有机物缩聚交联炭化，得到的固体产物再通过第二次热解处理可以提高污泥基生物碳的收率和比表面积；通过两次热解在源头上提高了污泥的能量品味，解决了污泥高水分低热值的问题。

根据本发明的一些实施方式，所述城市生活污泥含水率为90％～100％。

优选地，所述城市生活污泥含水率约为93～99％。

更优选地，所述城市生活污泥含水率约为95.3％。

根据本发明的一些实施方式，所述第一次热解的氛围为99.99％的氮气或者氩气的惰性氛围。

根据本发明的一些实施方式，所述第一次热解处理的温度为200℃～400℃。

优选地，所述第一次热解处理的温度为250℃。

根据本发明的一些实施方式，所述第一次热解处理的时间为1～3h。

优选地，所述第一次热解处理的时间为1.5h。

根据本发明的一些实施方式，所述洗涤步骤为用超纯水洗涤所述第一次热解所得产物，反复2～3次。

所述洗涤的目的是洗去多余杂质。

根据本发明的一些实施方式，所述干燥处理的温度为100℃～120℃。

根据本发明的一些实施方式，所述干燥梳理的仪器为烘箱。

根据本发明的一些实施方式，所述污泥基生物炭的制备方法还包括在所述破碎处理后过200目筛。

根据本发明的一些实施方式，所述浸渍的条件为：在5～30wt％碱性溶液中浸泡，静置0.5～3d。

优选地，所述浸渍的条件为：在10wt％碱性溶液中浸泡，静置1d。

根据本发明的一些实施方式，所述碱性溶液为KOH溶液和NaOH溶液中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述浸渍的固液比为1g:1～2g。

根据本发明的一些实施方式，所述浸渍采用的方法是等体积浸渍法。

根据本发明的一些实施方式，所述等体积浸渍法的步骤为：S1：测定破碎后的生物炭的吸水率：取10g破碎后的生物炭称重记为m₁，用去离子水浸泡1小时后取出沥干水分，并用吸水纸擦干表面游离水，称重记为m₂，则吸水率＝(m₂-m₁)/m₁*100％，即单位质量载体(载体就是热解后的经破碎过筛的污泥基生物炭)可吸收的水的质量，由于水的密度约为1g/ml，因此吸水率也可以看做单位质量载体能吸收的溶液的体积；S2：配浸渍液：将需要浸渍的载体称重记为m₃，计算出浸渍需要的活性组分的质量，将其配成体积为m₃*吸水率的等体积浸渍溶液浸渍：将载体置于容器中，将等体积浸渍液加入，搅拌均匀。

根据本发明的一些实施方式，所述第二次热解处理的氛围为纯度≥99.99％的氮气或者氩气的惰性氛围。

根据本发明的一些实施方式，所述第二次热解处理的条件为：热解恒温为500℃～600℃，热解恒温停留25～35min。

优选地，所述第二次热解处理的条件为：热解恒温为550℃～580℃，热解恒温停留28～33min。

更优选地，所述第二次热解处理的条件为：热解恒温为550℃，热解恒温停留30min。

根据本发明的一些实施方式，所述生物酶为中性蛋白酶、中温淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、蜗牛酶、溶菌酶中的至少一种。

优选地，所述生物酶为中性蛋白酶、中温淀粉酶和纤维素酶质量比为1～3:1～3:1～3的混合酶。

优选地，所述生物酶为溶菌酶和蜗牛酶质量比为1～3:1～3的混合酶。

优选地，所述生物酶为中性蛋白酶，纤维素酶，脂肪酶，蜗牛酶，溶菌酶质量比为1～3：1～3:1～3:1～3:1～3的混合酶。

优选地，所述生物酶为中温淀粉酶，纤维素酶，蜗牛酶，溶菌酶质量比为1～3:1～3:1～3:1～3的混合酶。

根据本发明的一些实施方式，所述生物酶液体的质量浓度为1％～3％。

根据本发明的一些实施方式，所述分散剂包括木制磺酸盐和聚烷基芳烃磺酸盐。

根据本发明的一些实施方式，所述木制磺酸盐为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述聚烷基芳烃磺酸盐为萘磺酸盐甲醛缩合物、烷基萘磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺树脂磺酸盐缩合物中的至少一种。

木质素磺酸盐是一种含大量负电基团的多环高分子有机物，对高价金属离子有较强的亲和力，能使污水中的金属离子快速沉降，利于金属回收，并且有良好的扩散性能，能溶于任何硬度的水中，水溶液化学稳定性好，可生物降解。

聚烷基芳烃磺酸盐系属于阴离子表面活性剂，其分子结构的特点是亲水基团由磺酸盐基构成，疏水基团由有机烃基构成，整个分子极性很强。

根据本发明的一些实施方式，所述木制磺酸盐和聚烷基芳烃磺酸盐的质量比为2～5:1。

根据本发明的一些实施方式，所述生物膜由纤维素载体和聚酯载体中的至少一种，以及霉菌曲霉属菌种组成。

优选地，所述生物膜由聚酯载体和霉菌曲霉属菌种组成。

霉菌曲菌属的细胞壁包含半乳糖甘露聚糖，随着霉菌的成长半乳糖甘露聚糖会释放到外界中，半乳甘露聚糖这种水溶性有机高分子能够改良絮体结构、加大絮体密度、能够大大改善污泥沉降性能，有利于后续污泥脱水。

根据本发明的第二方面，提出了一种上述污泥脱水调理剂在污泥脱水中的应用。

根据本发明的一些实施方式，所述污泥脱水方法采用所述的污泥基生物炭作为污泥脱水调理剂的制备原料。

根据本发明的一些实施方式，所述污泥脱水方法包括以下步骤：

S1.以所述生物酶酶解待处理污泥；

S2.将步骤S1所得污泥和分散剂混合；

S3.以所述生物膜处理步骤S2所得污泥；

S4.以所述污泥基生物炭调理步骤S3所得污泥；

S5.将步骤S4所得污泥进行压滤脱水。

S5.将S4步骤处理后的污泥经压滤后，得到深度脱水的泥饼。

根据本发明第二方面实施例的应用，至少具有如下有益效果：

本发明首先通过生物酶降解释放EPS中的水分，然后通过化学分散剂和生物处理的混凝或絮凝作用提高污泥的沉降性能，最后添加经过活化处理的污泥热解产生的固态残渣减弱污泥的可压缩性，通过上述化学和生物调理与刚性骨架的复合作用能有效破坏污泥中的絮体结构和提高污泥的渗透性，尽可能的释放吸附水、结合水和胞内水，提高污泥的脱水性能，最终使得污泥含水率达到50％以下。

根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述生物酶纯重的添加量为污泥干基的0.5～1％；

优选地，步骤S1中，所述生物酶的添加量为污泥干基的0.7～0.9％。

根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述酶解的时间为60～180min。

优选地，步骤S1中，所述酶解的时间为90～120min。

中性蛋白酶、中温淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、蜗牛酶、溶菌酶能够降解胞外多聚物EPS中多糖和蛋白质等物质，使EPS降解，破坏EPS的结构，从而使EPS中的结合水转变为自由水，EPS结构的破坏，使EPS中的自由水流出，污泥脱水性能得到改善。

首先进行酶解处理能对微生物进行破壁，对EPS等大分子有机物质进行降解，改变污泥絮体结构，有利于后续分散剂进行分散，能够降低后续分散剂(化学药剂)的用量和成本。

根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，所述分散剂的添加量为污泥干基重量的0.2～0.6％。

优选地，步骤S2中，所述分散剂添加量为污泥干基重量的0.3～0.5％。

根据本发明的一些实施方式，所述步骤S2的反应时间为5～15min。

优选地，所述步骤S2的反应时间为10～12min。

污泥中加入木质素磺酸盐后，木质素磺酸盐的憎水基团定向吸附于污泥颗粒的表面，亲水基团指向水溶液，组成了单分子或多分子的吸附膜，使污泥颗粒因表面相同电荷相互排斥而被分散，从颗粒间释放出多余的水分，以达到脱水的目的。

当污泥中加入萘磺酸盐甲醛聚合物后，萘磺酸盐甲醛聚合物分子的疏水基团定向吸附在污泥微团表面，亲水基团在微团外排成一层保护层，微团表面双电层电网迅速增加，由于同种电荷相互排斥，使已经包裹着水的污泥絮状粒子被分散，释放出包裹水。

本发明提供的污泥脱水方法中，通过步骤的调整，以及分散剂使用，减少了传统絮凝剂聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的使用，减少了二次污染，具有明显的环境效益。

根据本发明的一些实施方式，所述步骤S3的处理时间为12～24h。

优选地，所述步骤S3的处理时间为16～19h。

生物膜处理的价格便宜，可重复循环利用，可降解有机污染物，生物膜中的细胞由于群体效应，具有较强的抗毒性能力，比游离细胞的抗毒性能力要强50～500倍，生物膜对水质变动具有较强的适应能力。

根据本发明的一些实施方式，步骤S4中，所述污泥基生物炭的加入量分别相当于污泥干基重量的25～100％。

优选地，步骤S4中，所述污泥基生物炭的加入量分别相当于污泥干基重量的60～80％。

根据本发明的一些实施方式，所述步骤S4的反应时间为5～15min。

优选地，所述步骤S4的反应时间为8～12min。

根据本发明的一些实施方式，在步骤S5中，所述压滤处理的条件为：进料压力为1.6MPa，压榨压力为1.8MPa。

若无特殊说明，本发明的“约”实际表示的含义是允许误差在±2％的范围内，例如约100实际是100±2％×100。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

板框压滤机：B^M _A900-U；山东景津压滤机集团有限公司。

比表面积分析仪：3H-2000-A；贝士德仪器科技(北京)有限公司。

城市生活污泥来源：白石港水质净化中心。

泥饼含水率的测试方法：《CJ/T221-2005城市污水处理厂污泥检验方法》。

处理前城市生活污泥的比表面积：6.08m²/g。

具体实施方式中所用污泥的性质、参数如表1所示。

表1城市生活污泥原始样品检测结果

表2实施例1中第二次热解后污泥基生物炭主要元素含量(wt％)

实施例1

本实施例制备了一种污泥基生物炭，具体步骤为：

将城市生活污泥进行第一次热解处理，热解温度250℃，热解时间1.5h，升温前通入纯度≥99.99％的氮气或者氩气形成惰性氛围；

然后用超纯水反复洗涤经过热解获得的污泥基生物炭以除去杂质，并在烘箱中于105℃条件下干燥，将干燥后的污泥基生物炭破碎，过200目筛，获取筛下物，污泥基生物炭粉末利用等体积浸渍法，浸渍10wt％KOH溶液进行活化，常温下静置1d；

然后进行第二次热解处理，热解恒温为550℃，热解恒温停留30min，升温前通入99.99％的氮气或者氩气形成惰性氛围，得到污泥基生物炭。

本实施例还提供了一种使用本实施例所得污水调理剂进行污泥脱水的方法，上述污泥脱水的方法的步骤为：

S1.第一次反应调节：向待处理污泥中加入浓度为2wt％生物酶，加入分散液10mMTris-HCl(pH8.0)，生物酶为中性蛋白酶，中温淀粉酶，纤维素酶质量比为1:1:1的混合酶；生物酶的加入量相当于污泥干基重量的0.8％，反应时间为120min。

S2.第二次反应调节：向S1步骤处理后的污泥中加入分散剂，分散剂为木质素磺酸钠和萘磺酸盐甲醛缩合物；木质素磺酸钠和萘磺酸盐甲醛缩合物的质量比为3:1；分散剂添加量为污泥干基重量的0.4％，反应时间为10min。

S3.第三次反应调节：向S2步骤处理后的污泥进行生物膜处理，生物膜由聚酯载体和霉菌曲霉属菌种组成，处理时间为18h。

S4.第四次反应调节：向S3步骤处理后的污泥中加入污泥基生物炭，污泥生物的添加量为污泥干基重量的75％，处理时间为10min。

S5.将S4步骤处理后的污泥采用板框压滤机进行污泥深度脱水，进料压力1.6MPa，压榨压力1.8MPa，得到深度脱水的泥饼。

实施例2

本实施例制备了一种污泥基生物炭，具体步骤为：

将城市生活污泥进行第一次热解处理，热解温度250℃，热解时间1.5h，升温前通入纯度≥99.99％的氮气或者氩气形成惰性氛围；

然后用超纯水反复洗涤经过热解获得的污泥基生物炭以除去杂质，并在烘箱中于105℃条件下干燥，将干燥后的污泥基生物炭破碎，过200目筛，获取筛下物，污泥基生物炭粉末利用等体积浸渍法，浸渍10wt％KOH溶液进行活化，常温下静置1d；

然后进行第二次热解处理，热解恒温为550℃，热解恒温停留30min，升温前通入99.99％的氮气或者氩气形成惰性氛围，得到污泥基生物炭。

本实施例还提供了一种使用本实施例所述污水调理剂进行污泥脱水的方法，上述污泥脱水的方法的步骤为：

S1.第一次反应调节：向待处理污泥中加入浓度为2wt％生物酶，加入分散液10mMTris-HCl(pH8.0)，生物酶为溶菌酶和蜗牛酶质量比为1:1的混合酶；生物酶的加入量相当于污泥干基重量的0.7％，反应时间为100min。

S2.第二次反应调节：向S1步骤处理后的污泥中加入分散剂，分散剂为木质素磺酸钠和萘磺酸盐甲醛缩合物；木质素磺酸钠和萘磺酸盐甲醛缩合物的质量比为4:1；分散剂添加量为污泥干基重量的0.5％，反应时间为10min。

S3.第三次反应调节：向S2步骤处理后的污泥进行生物膜处理，生物膜由纤维素载体和/或聚酯载体和霉菌曲霉属菌种组成，处理时间为16h。

S4.第四次反应调节：向S3步骤处理后的污泥中加入污泥基生物炭，污泥生物的添加量为污泥干基重量的80％，处理时间为8min。

S5.将S4步骤处理后的污泥采用板框压滤机进行污泥深度脱水，进料压力1.6MPa，压榨压力1.8MPa，得到深度脱水的泥饼。

实施例3

本实施例制备了一种污泥基生物炭，具体步骤为：

将城市生活污泥进行第一次热解处理，热解温度250℃，热解时间1.5h，升温前通入纯度≥99.99％的氮气或者氩气形成惰性氛围；

然后用超纯水反复洗涤经过热解获得的污泥基生物炭以除去杂质，并在烘箱中于105℃条件下干燥，将干燥后的污泥基生物炭破碎，过200目筛，获取筛下物，污泥基生物炭粉末利用等体积浸渍法，浸渍10wt％KOH溶液进行活化，常温下静置1d；

然后进行第二次热解处理，热解恒温为550℃，热解恒温停留30min，升温前通入99.99％的氮气或者氩气形成惰性氛围，得到污泥基生物炭。

本实施例还提供了一种使用本实施例所述污水调理剂进行污泥脱水的方法，上述污泥脱水的方法的步骤为：

S1.第一次反应调节：向待处理污泥中加入浓度为2wt％生物酶，加入分散液10mMTris-HCl(pH8.0)，生物酶为中性蛋白酶，纤维素酶、脂肪酶、蜗牛酶和溶菌酶质量比为1:1:1:1:1的混合酶；生物酶的加入量相当于污泥干基重量的0.9％，反应时间为90min。

S2.第二次反应调节：向S1步骤处理后的污泥中加入分散剂，分散剂为木质素磺酸钠和萘磺酸盐甲醛缩合物；木质素磺酸钠和萘磺酸盐甲醛缩合物的质量比为2:1；分散剂添加量为污泥干基重量的0.4％，反应时间为12min。

S3.第三次反应调节：向S2步骤处理后的污泥进行生物膜处理，生物膜由纤维素载体和/或聚酯载体和霉菌曲霉属菌种组成，处理时间为19h。

S4.第四次反应调节：向S3步骤处理后的污泥中加入污泥基生物炭，污泥生物的添加量为污泥干基重量的60％，处理时间为12min。

S5.将S4步骤处理后的污泥采用板框压滤机进行污泥深度脱水，进料压力1.6MPa，压榨压力1.8MPa，得到深度脱水的泥饼。

实施例4

本实施例制备了一种污泥基生物炭，具体步骤为：

将城市生活污泥进行第一次热解处理，热解温度250℃，热解时间1.5h，升温前通入纯度≥99.99％的氮气或者氩气形成惰性氛围；

然后用超纯水反复洗涤经过热解获得的污泥基生物炭以除去杂质，并在烘箱中于105℃条件下干燥，将干燥后的污泥基生物炭破碎，过200目筛，获取筛下物，污泥基生物炭粉末利用等体积浸渍法，浸渍10wt％KOH溶液进行活化，常温下静置1d；

然后进行第二次热解处理，热解恒温为550℃，热解恒温停留30min，升温前通入99.99％的氮气或者氩气形成惰性氛围，得到污泥基生物炭。

本实施例还提供了一种使用本实施例所述污水调理剂进行污泥脱水的方法，上述污泥脱水的方法的步骤为：

S1.第一次反应调节：向待处理污泥中加入浓度为2wt％生物酶，加入分散液10mMTris-HCl(pH8.0)，生物酶为中温淀粉酶、纤维素酶、蜗牛酶和溶菌酶质量比为1:1:1:1的混合酶；生物酶的加入量相当于污泥干基重量的0.5％，反应时间为105min。

S2.第二次反应调节：向S1步骤处理后的污泥中加入分散剂，分散剂为木质素磺酸钠和萘磺酸盐甲醛缩合物；木质素磺酸钠和萘磺酸盐甲醛缩合物的质量比为5:1；分散剂添加量为污泥干基重量的0.3％，反应时间为12min。

S3.第三次反应调节：向S2步骤处理后的污泥进行生物膜处理，生物膜由纤维素载体和/或聚酯载体和霉菌曲霉属菌种组成，处理时间为19h。

S4.第四次反应调节：向S3步骤处理后的污泥中加入污泥基生物炭，污泥生物的添加量为污泥干基重量的60％，处理时间为12min。

S5.将S4步骤处理后的污泥采用板框压滤机进行污泥深度脱水，进料压力1.6MPa，压榨压力1.8MPa，得到深度脱水的泥饼。

对比例1

一种污泥基生物炭在制备复合污泥脱水调理剂中的应用，具体包括和实施例1的区别在于：不包括步骤S1，即不添加生物酶进行降解破壁。

对比例2

一种污泥基生物炭在制备复合污泥脱水调理剂中的应用，具体包括和实施例1的区别在于：不包括步骤S1，即不添加分散剂。

对比例3

一种污泥基生物炭在制备复合污泥脱水调理剂中的应用，具体包括和实施例1的区别在于：不包括步骤S1，即不进行生物膜处理。

对比例4

一种污泥基生物炭在制备复合污泥脱水调理剂中的应用，具体包括和实施例1的区别在于：不包括步骤S4，即不添加污泥基生物炭。

对比例5

一种污泥基生物炭在制备复合污泥脱水调理剂中的应用，具体包括和实施例1的区别在于：热解原料为赤泥。

表3对比例5中赤泥主要元素含量(wt％)

测试例

本测试例测试了实施例和对比例所得泥饼中的含水率和泥饼的比表面积，具体测试方法为：《CJ/T221-2005城市污水处理厂污泥检验方法》，测试结果如表4所示。

表4经处理后的泥饼含水率及对应测试例中热解生物炭充当污泥脱水调理剂时的比表面积

项目	泥饼含水率(％)	比表面积(m<sup>2</sup>/g)
			实施例1	47.5％	160
实施例2	48.3％	152
			实施例3	48.6％	143
实施例4	48.1％	136
			对比例1	58.8％	160
对比例2	56.7％	160
			对比例3	54.7％	160
对比例4	61.2％	/
			对比例5	53.6％	98

由表3实验结果表明，本发明实施例1～4最终泥饼含水率均达到了50％以下，相对于对比例5，在污泥脱水调理中起“碳骨架”作用的热解生物炭的比表面积，在其它测试例中得到了有效提升。结合对比例1～4结果可知，本发明通过生物酶、分散剂、污泥基生物炭的协同作用，具有明显的增效性，实现了污泥的高效脱水，能实现污泥减量化，有利于后续污泥资源化利用。结合对比例5实验结果，本发明采用城市生活污泥作为制备原料，比以赤泥为制备原料的污泥基生物炭脱水率高，因此，本发明可以广泛应用于化工、市政等行业的污水、污泥处理，特别是适用于城镇污水厂生活污泥的处理。

上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种污泥脱水调理剂，其特征在于，所述污泥脱水调理剂包括污泥基生物炭、分散剂和生物酶。

2.根据权利要求1所述的一种污泥脱水调理剂，其特征在于，所述污泥基生物炭的制备方法包括以下步骤：

将城市生活污泥进行第一次热解处理后，洗涤、干燥，破碎后以碱浸渍，再进行第二次热解处理即得污泥基生物炭。

3.根据权利要求1所述的污泥脱水调理剂，其特征在于，所述生物酶为中性蛋白酶、中温淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、蜗牛酶、溶菌酶中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的污泥脱水调理剂，其特征在于，所述生物膜由纤维素载体和聚酯载体中的至少一种，以及霉菌曲霉属菌种组成。

5.根据权利要求1所述的污泥脱水调理剂，其特征在于，所述分散剂为木制磺酸盐和聚烷基芳烃磺酸盐。

6.根据权利要求5所述的污泥脱水调理剂，其特征在于，所述木制磺酸盐和聚烷基芳烃磺酸盐的质量比为2～5:1。

7.根据权利要求2所述的污泥脱水调理剂，其特征在于，所述浸渍的条件为：在5～30wt％碱性溶液中浸泡，静置0.5～3d。

8.根据权利要求2所述的污泥脱水调理剂，其特征在于，所述第二次热解处理的条件为：所述热解的恒温温度为500℃～600℃，所述热解的恒温停留时长为25～35min。

9.一种如权利要求1～5任一项所述的污泥脱水调理剂在污泥脱水中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其他特征在于，所述污泥脱水的方法括以下步骤：

S1.以所述生物酶酶解待处理污泥；

S2.将步骤S1所得污泥和所述分散剂混合；

S3.以所述生物膜处理步骤S2所得污泥；

S4.以所述污泥基生物炭调理步骤S3所得污泥；

S5.将步骤S4所得污泥进行压滤脱水。