CN102399047A - 一种钙基污泥的脱水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钙基污泥的脱水方法，包括：将钙基污泥输入到反应器，加入电解质和表面活性剂，加热搅拌，进行水热结晶反应。污泥中的钙盐颗粒在体系中重结晶，使晶体颗粒长大；同时胶体颗粒脱稳，分散程度变大，释放出更多的结合水，从而提高污泥的脱水性能，反应完后的污泥采用机械脱水处理。采用本发明处理后污泥与单独机械脱水后污泥相比，体积可以减少15％-70％，处理后的污泥便于运输和后续处理。

Description

一种钙基污泥的脱水方法
技术领域
本发明涉及污泥脱水技术，特别是一种钙基污泥的脱水方法。 
背景技术
钙基污泥主要为使用钙基中和剂和沉淀剂处理废水所产生的污泥。在废水处理中中和沉淀阶段常采用一些钙基中和剂和沉淀剂，特别是在处理酸性废水和含氟废水的过程中均会产生钙基污泥。常用的钙基中和剂有石灰、电石渣、石灰石等；而工程中常用到的钙基沉淀剂主要为氯化钙等无机钙盐。石灰、电石渣、石灰石、氯化钙等钙基中和剂和沉淀剂来源广泛，价格低廉，使用范围很广。当废水中含有磷酸根、硫酸根、氟和重金属时，处理后的污泥中主要成分分别为磷酸钙、硫酸钙、氟化钙、金属氢氧化物等晶体。钙基中和剂和沉淀剂所含的惰性杂质、过量的中和剂和沉淀剂以及废水中可能含有的其他有机/无机悬浮物也会进入污泥，使得钙基污泥的成分变得十分复杂。由于中和反应的速率很快，中和沉淀的产物，如磷酸钙、硫酸钙、氟化钙等晶体粒度较小，呈悬浊状、胶体状，不易沉降。为了达到较好的沉淀效果，通常在中和之后加入混凝剂(如聚合氯化铝、聚合硫酸铁)和助凝剂(如聚丙烯酰胺)，因此处理后的污泥中还含有混凝剂的水解产物、助凝剂等。 
目前，钙基污泥一般采用常规机械脱水处理，如带式脱水机、板框压滤机和离心脱水等。由于中和及沉淀处理产物晶体颗粒较小，比表面积大，不易脱水；同时大多数的污泥絮体的颗粒大小位于胶体的范围，十分稳定，由于胶体表面的电荷相斥阻碍了絮体间的进一步絮集；此外，胶体颗粒对水分子的强烈吸附而形成了较厚的水化层，也阻碍了絮体间的进一步聚集。通过机械脱水只能去除一部分水分，脱水后的污泥含水率一般为65％-85％，含水率仍较高，且污泥多为粘浆状，不利于运输和后续处理。国内对污泥脱水技术的研究主要针对生化处理后的剩余活性污泥，活性污泥主要成分为有机物，脱水采用的方法，如石灰调理法、厌氧消化法等， 不适用于主要成分为无机物的钙基污泥。因此需要寻找一种新的方法对钙基污泥进行处理，通过破坏污泥颗粒的稳定性、破坏颗粒外表的水化层、增大污泥颗粒的粒径，释放出颗粒间一部分的结合水，从而提高后续的机械脱水效率。 
发明内容
本发明提供了一种工艺简明、处理效果好的钙基污泥的脱水方法。 
一种钙基污泥脱水的方法，包括以下步骤：将钙基污泥输入到反应器，加入电解质和表面活性剂破坏污泥的胶体稳定性和颗粒的水化层，加热搅拌进行水热反应，增大污泥颗粒粒径，降低粒间水含量，反应完后的污泥采用机械脱水处理。 
所述的钙基污泥为使用钙基中和剂和沉淀剂处理废水所产生的污泥；输入反应器的污泥含水率为85％-98％。 
所述的电解质为氯化钙、氯化镁、氯化钾、硝酸、盐酸或硫酸中的一种，所述的电解质相对于污泥的浓度为0.01-1.0mol/L。 
由于钙基污泥为无机的钙盐，通常是表面带正电荷的，故本发明的表面活性剂优选阴离子表面活性剂，尤其优选十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠或椰油基羟乙基磺酸钠。所述的表面活性剂的浓度为0.001-0.1mol/L。 
所述的水热反应条件为：水热反应温度60-100℃；水热反应时间1-8h。 
所述的机械脱水为带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机。 
本发明的反应机理： 
钙基污泥中絮体结合水(水化层)的多少以及晶体颗粒的大小是污泥脱水难易程度的重要影响因素。一般来说，絮体中结合水越少，晶体颗粒越大，污泥脱水效果越好。在水热条件下，电解质的加入，可以改变污泥颗粒胶体表面电荷，导致压缩双电层，使胶体稳定性发生变化，分散程度变大从而释放出更多的结合水。表面活性剂的加入改变了污泥颗粒表面电荷分布，促使污泥絮体结构变化，有利于释放结合水，提高污泥的脱水性能。同时，在电解质存在的水热体系条件下，污泥中原有较小的晶体颗粒，如磷酸钙、硫酸钙、氟化钙等晶体，发生重结晶，晶体颗粒加大，污泥的 脱水性能得到提高；水热条件下，电解质与表面活性剂对于污泥颗粒的作用比常温条件下更为明显。 
本发明的有益效果： 
1、本发明通过投加电解质、阴离子表面活性剂破环污泥絮体的稳定性，从而释放结合水，同时水热条件下钙盐颗粒重结晶，增大了晶体颗粒，有利于污泥脱水。 
2、采用本发明的工艺方法处理污泥，与单独机械脱水后的污泥相比，体积可以减少15％-70％。 
3、处理后的污泥基本已稳定化，便于运输和后续处理。 
附图说明
图1为本发明的反应机理中电解质的加入导致压缩双电层的示意图。 
图2为本发明的反应机理中阴离子表面活性剂的加入使絮体破裂的示意图。 
图3为本发明的反应机理中电解质存在的水热体系下，污泥颗粒发生重结晶的示意图。 
具体实施方式
实施例1： 
将石灰中和处理的电镀废水污泥输入反应器，加入0.02mol/L的盐酸和0.01mol/L的十二烷基苯磺酸钠，加热搅拌反应。反应完成后，用板框压滤机对污泥进行脱水处理。 
输入反应器的污泥含水率：90％ 
加热温度：90℃ 
水热反应时间：6h 
处理效果：单独用板框压滤机脱水后污泥的含水率为60％，强化脱水后污泥含水率为50％，污泥体积减少了26.3％。 
(由于钙基污泥中成分复杂，主要为无机钙盐，此处设干污泥比重为2.5kg/L，水的比重为1.0kg/L。 
设有Akg的污泥，不做此脱水方法的处理单独用板框压滤机脱水后污泥的含水率为60％，则其中水的体积为V水＝0.6A/1.0＝0.6AL，干污泥的体 积为V干泥＝0.4A/2.5＝0.16AL，总体积为V1＝0.76AL。 
强化脱水后污泥含水率为50％，由于干污泥重量不变仍为0.4A，则水的重量也为0.4A，则其中水的体积为V水＝0.4A/1.0＝0.4AL，干污泥的体积为V干泥＝0.4A/2.5＝0.16AL，总体积为V2＝0.56AL。 
则污泥体积的减少为(V1-V2)/V1＝26.3％。) 
实施例2： 
将电石渣中和处理的矿山酸性废水污泥输入反应器，加入0.05mol/L的氯化钙和0.02mol/L的α-烯烃磺酸钠(型号AOSn/92，品牌为上海棋成)，加热搅拌反应。反应完成后，用带式压滤机对污泥进行脱水处理。 
输入反应器的污泥含水率：90％ 
加热温度：80℃ 
水热反应时间：4h 
处理效果：单独用带式压滤机脱水后污泥的含水率为75％，强化脱水后污泥含水率为40％，污泥体积减少了68.6％ 
实施例3： 
将石灰中和处理的酸洗磷化废水污泥输入反应器，加入0.01mol/L的硫酸和0.005mol/L的椰油基羟乙基磺酸钠(商品名伊捷邦A，型号SCI75，品牌为吉林伊捷思)，加热搅拌反应。反应完成后，用板框压滤机对污泥进行脱水处理。 
输入反应器的污泥含水率：92％ 
加热温度：100℃ 
水热反应时间：2h 
处理效果：单独用板框压滤机脱水后污泥的含水率为70％，强化脱水后污泥含水率为60％，污泥体积减少了18.6％ 
实施例4： 
将石灰石中和处理的矿山酸性废水污泥输入反应器，加入0.1mol/L的氯化镁和0.1mol/L的α-烯烃磺酸盐α-烯烃磺酸钠(型号AOSn/92，品牌为上海棋成)，加热搅拌反应。反应完成后，用离心脱水机对污泥进行脱 水处理。 
输入反应器的污泥含水率：95％ 
加热温度：60℃ 
水热反应时间：1h 
处理效果：单独用离心脱水机脱水后污泥的含水率为85％，强化脱水后污泥含水率为65％，污泥体积减少了62.8％ 
实施例5： 
将氯化钙沉淀处理的氟化工含氟酸性废水污泥输入反应器，加入0.05mol/L的硝酸和0.01mol/L的十二烷基苯磺酸钠，加热搅拌反应。反应完成后，用板框压滤机对污泥进行脱水处理。 
输入反应器的污泥含水率：94％ 
加热温度：80℃ 
水热反应时间：8h 
处理效果：单独用离心脱水机脱水后污泥的含水率为74％，强化脱水后污泥含水率为55％，污泥体积减少了50％ 
实施例6： 
将石灰石中和处理的电镀废水污泥输入反应器，加入0.02mol/L的氯化钾和0.01mol/L的椰油基羟乙基磺酸钠(商品名伊捷邦A，型号SCI75，品牌为吉林伊捷思)，加热搅拌反应。反应完成后，用带式压滤机对污泥进行脱水处理。 
输入反应器的污泥含水率：96％ 
加热温度：60℃ 
水热反应时间：4h 
处理效果：单独用离心脱水机脱水后污泥的含水率为78％，强化脱水后污泥含水率为65％，污泥体积减少了42.8％ 

Claims (10)

1.一种钙基污泥的脱水方法，包括：将钙基污泥输入到反应器，加入电解质和表面活性剂，加热搅拌，进行水热结晶反应，反应完后的污泥采用机械脱水处理，所述的钙基污泥为使用钙基中和剂和沉淀剂处理废水所产生的污泥。
2.根据权利要求1所述的钙基污泥的脱水方法，其特征在于：输入反应器的污泥含水率为85％-98％。
3.根据权利要求1所述的钙基污泥的脱水方法，其特征在于：所述的电解质为氯化钙、氯化镁、氯化钾、硝酸、盐酸或硫酸中的一种。
4.根据权利1所述的方法，其特征在于：所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的钙基污泥的脱水方法，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐或脂肪酸磺烷基酯。
6.根据权利要求1所述的钙基污泥的脱水方法，其特征在于：所述的电解质的浓度为0.01-0.1mol/L。
7.根据权利要求1所述的钙基污泥的脱水方法，其特征在于：所述的表面活性剂的浓度为0.001-0.1mol/L。
8.根据权利要求1所述的钙基污泥的脱水方法，其特征在于：所述的水热反应温度为60-100℃。
9.根据权利要求1所述的钙基污泥的脱水方法，其特征在于：所述的水热反应时间为1-8h。
10.根据权利要求1所述的钙基污泥的脱水方法，其特征在于：所述的机械脱水包括带式压滤机、板框压滤机、离心脱水机。
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