CN103466915B - 用于城市污泥深度脱水的组合物及脱水方法 - Google Patents
用于城市污泥深度脱水的组合物及脱水方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于城市污泥深度脱水的组合物，其包含以下质量份数的组分：组分，1：0.04～0.10质量份，组分2：0.04～0.06质量份和组分3：0.84～0.92质量份，共计1质量份；组分1中包含pH值调节剂，组分2中包含破胶剂，组分3包含脱水剂；pH值调节剂为酸或碱；破胶剂为极性有机物，所脱水剂为矿物盐。用该组合物对城市污泥进行深度脱水时，先取湿污泥1质量份，在10℃～50℃温度和常压下，加入组合物0.5～3质量份进行混合破胶调理，调理过程中进行机械拌混，然后固液分离，直至湿污泥含水率降至50%～30%。本发明具有无污染、不减少污泥中有机质含量、能耗低、过滤液可重复使用，成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，尤其涉及一种用于污泥深度脱水的组合物及脱水方法。
背景技术
我国城镇污水厂普遍采用机械方式对污泥进行脱水，脱水污泥含水率一般在77%～83%，呈假凝胶状态，称之为“湿污泥”。湿污泥含水率高，有机物含量高，重金属含量较高，病菌、寄生虫（卵）含量高。湿污泥若不经过减量化及无害化处理，任意弃置，简单填埋，容易污染空气、土壤和水源，严重威胁人体健康和环境安全。所以，污水处理厂的湿污泥必须进行减量化、无害化、稳定化、资源化处理和处置。
要解决污水处理厂的湿污泥处理处置问题，首先要突破湿污泥低成本深度脱水的技术瓶颈，将其含水率由80%左右降至60%以下，实现减量化，否则难以实现资源化利用。
CN102408178A号中国专利文献公开了一种污泥深度脱水的方法，包括：a.将浓缩污泥用酸调节pH值到2.5～3.5；b.加铁盐，加H2O2或过氧乙酸后快速搅拌；c.加骨架材料，将污泥pH值调至6.8～7.2；d.污泥脱水。该技术方案的内容主要有三点：调pH值后加入化学试剂，加骨架材料，调回pH值后机械脱水；其缺点是既要消耗酸碱、化学试剂，又需要加入无机物骨架材料，降低了污泥有机质含量，还需要进行机械脱水。CN102432153A号中国专利文献公开了一种磁性污泥深度脱水复合改性剂的制备方法，其是以纳米磁性Fe3O4、阴离子聚丙烯酰胺（PAM）和二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）为原料，制备了一种用于污泥深度脱水的磁性污泥改性剂。该改性剂脱水后可以回收利用，只是污泥脱水效果有限，污泥脱水成本高。CN102795755A号中国专利文献公开了一种“污泥深度脱水***及污泥深度脱水方法”，其通过添加絮凝剂对污泥进行调质处理，再进行机械脱水处理。CN102358679A号中国专利文献公开了一种污泥调理剂及使用该调理剂对污泥进行深度脱水的方法，其是用固体废弃物做污泥调理剂，该污泥调理剂由重量百分比为40%～70%的菱苦土与重量百分比为30%～60%的石灰石研磨成粉后在900℃～1000℃灼烧1h～2h后制成；使用该污泥调理剂的深度脱水方法可使污泥含水率快速降低至60%以下，但缺点是显著降低了污泥有机质的含量。CN103073170A号中国专利文献公开了一种基于磁性超强吸水剂的污泥深度脱水方法，其采用破胶调理污泥与胶体脱水剂结合进行深度脱水。
总体来看，围绕污泥深度脱水，我国已公开的专利文献都有描述和涉及，其或者采用高压机械力和热力进行强制脱水，能耗高，效果不理想；或者采用化学药剂、絮凝剂进行调质，再进行机械强制脱水，化学药剂不能重复循环利用；或者加入大量骨架材料无机物，降低了污泥中有机质含量，使其资源化利用价值大打折扣。现有的污泥深度脱水方法还有待进一步改进和完善。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无污染、不减少污泥中有机质含量、能耗低、过滤液可重复使用、成本低的用于城市污泥深度脱水的组合物，还提供一种操作简单、实用、可实现污泥快速脱水的脱水方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种用于城市污泥深度脱水的组合物，所述组合物包含以下质量份数的组分：
组分1：0.04～0.10质量份，
组分2：0.04～0.06质量份，和
组分3：0.84～0.92质量份；
上述组分1、组分2和组分3共计1质量份；其中：组分1包含浓度为5.0wt%～20wt%的pH值调节剂，组分2包含浓度为0.5wt%～3.0wt%的破胶剂，组分3包含浓度为10wt%～20wt%脱水剂；
所述pH值调节剂主要为酸或碱；所述破胶剂主要为极性有机物，所述脱水剂主要为矿物盐。
上述的用于城市污泥深度脱水的组合物中，所述组分1的作用主要是调节污泥胶体颗粒的带电性质，降低颗粒间的排斥力，其pH值调节剂在组分1中的浓度优选在10wt%～15wt%范围内调整，而组分1在组合物中的配比优选0.06～0.09质量份。酸主要指硫酸、盐酸或磷酸，也可用低分子量有机酸；所述碱优选用无机氢氧化物，如熟石灰、烧碱等。具体的，本领域技术人员可根据污泥来源和性质确定pH值调节剂的具体成分。
上述的用于城市污泥深度脱水的组合物中，所述组分2是湿污泥“假凝胶”结构的破坏者之一，破胶剂在组分2中的浓度优选在1wt%～2wt%范围内调整。所述极性有机物优选为C2—C12有机酸盐，特别优选如乙酸钠，乙酸钙等。
上述的用于城市污泥深度脱水的组合物中，优选的，所述组分3的用量以将组合物的水势调整成低于-3MPa（优选-3.0MPa～-3.5MPa）为控制标准（液体或物料水势可采用WP4水势测量仪测量），以便使污泥所含水分在低水势场中深度脱水，达到所期望的含水率要求。矿物盐优选为氯化钙、氯化钠、氯化镁等中的一种或两种的混合物。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种用上述的组合物对城市污泥进行深度脱水的方法，包括以下步骤：取湿污泥1质量份，在10℃～50℃温度和常压下，加入所述的组合物0.5～3质量份进行混合破胶调理，调理过程中对湿污泥和组合物进行机械拌混，然后再进行（机械式）固液分离，直至湿污泥含水率降至50%～30%（污泥含水率可用污泥水分分析仪测量），完成脱水处理。
上述本发明的技术方案中，混合破胶调理中的物料包含湿污泥及本发明上述的脱水组合物，该混合破胶调理的目的是破坏污泥假凝胶结构，改良湿污泥的性质，释放大部分污泥假凝胶间隙水，使其后续的机械式固液分离变得容易进行，进而达到对湿污泥减容、减量化的目的。
上述的方法中，优选的，所述机械式固液分离的任务主要是将混合破胶调理后得到的悬浮混合物进行有效的固液分离，产生半干污泥和脱水稀释液体，优选为真空过滤分离法、压滤分离法或离心分离法。
上述的方法中，优选的，经机械式固液分离后的脱水稀释液体中含有“三剂”（即pH值调节剂、破胶剂和脱水剂）物质，经补充pH值调节剂、破胶剂和/或脱水剂后可重新作为所述组合物进行循环使用。经机械式固液分离后的半干污泥可以用于堆肥、做低热值燃料、土壤改良剂、复合材料的填充料等。经机械固液分离单元得到的液体为稀释脱水工作物，其在补加一定量的“三剂”后，又可重新成为符合深度脱水要求的脱水工作物，循环利用，达到节约资源、降低处理成本的目的。
上述的方法中，所述混合破胶调理前的湿污泥含水率为75%～83%，一般是指由污水处理厂经过机械方法脱水后的产物，属于特别适用于本发明方法进行深度脱水的对象。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用“混合破胶调理——机械固液分离”的二单元工艺分阶段连续实施，本发明自制的脱水组合物脱水效果好、可循环利用。另外，本发明的方法不包含高压脱水过程和热力脱水过程等步骤，能将其含水率降至50%～30%。总体而言，本发明的脱水组合物和脱水方法没有增加或采用化学有害物，不会减少污泥中的有机质含量，脱水用的组合物可循环利用，可以在较低能耗、极低处理成本情况下使污泥进行深度脱水，达到污泥减量化和后续进行废物利用的目的。
具体实施方式
以下结合说明书具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种本发明的用于城市污泥深度脱水的组合物，该组合物包含以下质量份数的组分：
组分1：0.04质量份，
组分2：0.04质量份，和
组分3：0.92质量份；
共计1质量份；其中：组分1包含浓度为5.0wt%的pH值调节剂；组分2包含浓度为3.0wt%的破胶剂；组分3包含浓度为10wt%～20wt%脱水剂（以矿物盐将组合物的水势调整成-3.0MPa为控制标准）；
pH值调节剂主要为盐酸；破胶剂为乙酸钙，矿物盐主要为氯化钙，用氯化钙调整上述组合物的水势达到-3.0MPa。
用本实施例上述的组合物对城市污泥进行深度脱水的方法，包括以下步骤：取含水率80%的湿污泥1份，加入本实施例上述的组合物1.5份，在25℃温度和常压下机械拌混6min～10min，得固液悬浮混合物；将悬浮混合物导入真空过滤机，在负压为-0.05～-0.09MPa范围内进行过滤，分别收集滤饼（即半干污泥）和滤液（脱水稀释液体）；滤饼含水率约50%。
取滤液总量60%的滤液，补充加入上述的“三剂”（pH值调节剂、破胶剂和脱水剂），使“三剂”的含量达到上述组合物中的配方要求，构成新鲜的脱水组合物进入下一个循环进行重复利用。
实施例2：
一种本发明的用于城市污泥深度脱水的组合物，该组合物包含以下质量份数的组分：
组分1：0.10质量份，
组分2：0.06质量份，和
组分3：0.84质量份；
共1质量份；其中：组分1包含浓度为20wt%的pH值调节剂；组分2包含浓度为0.5wt%的破胶剂；组分3包含浓度为10wt%～20wt%脱水剂（以矿物盐将组合物的水势调整成-3.5MPa为控制标准）；
pH值调节剂主要为硫酸；破胶剂主要为乙酸钠，矿物盐主要为氯化钠，用氯化钠调整上述组合物的水势达到-3.5MPa。
用本实施例上述的组合物对城市污泥进行深度脱水的方法，包括以下步骤：取含水率82%的湿污泥1份，加入本实施例上述的组合物3.0份，在35℃温度和常压下机械拌混1min，得固液悬浮混合物；将悬浮混合物导入板框压滤机中，在压力为5MPa～10MPa范围内进行压滤，分别收集滤饼（即半干污泥）和滤液（脱水稀释液体）；滤饼含水率约30%。
取滤液总量65%的滤液，补充加入上述的“三剂”（pH值调节剂、破胶剂和脱水剂），使“三剂”的含量达到上述组合物中的配方要求，构成新鲜的脱水组合物进入下一个循环进行重复利用。
实施例3：
一种本发明的用于城市污泥深度脱水的组合物，该组合物包含以下质量份数的组分：
组分1：0.08质量份，
组分2：0.05质量份，和
组分3：0.87质量份；
组分1、组分2和组分3共计1质量份；其中：组分1包含浓度为10wt%的pH值调节剂；组分2包含浓度为2.0wt%的破胶剂；组分3包含浓度为10wt%～20wt%脱水剂（以矿物盐将组合物的水势调整成-3.2MPa为控制标准）；
pH值调节剂由磷酸配制而成；破胶剂主要为乙酸钙，矿物盐主要为氯化镁，用氯化镁调整上述组合物的水势达到-3.2MPa。
用本实施例上述的组合物对城市污泥进行深度脱水的方法，包括以下步骤：取含水率77%的湿污泥1份，加入本实施例上述的组合物1份，在10℃温度和常压下机械拌混20min，得固液悬浮混合物；将悬浮混合物导入离心机中，在3000r/min～4000r/min范围内进行离心固液分离，分别收集固体渣（即半干污泥）和清液（脱水稀释液体）；固体渣含水率约40%。
取滤液总量65%的滤液，补充加入上述的“三剂”（pH值调节剂、破胶剂和脱水剂），使“三剂”的含量达到上述组合物中的配方要求，构成新鲜的脱水组合物进入下一个循环进行重复利用。
实施例4：
一种本发明的用于城市污泥深度脱水的组合物，该组合物包含以下质量份数的组分：
组分1：0.10质量份，
组分2：0.04质量份，和
组分3：0.86质量份；
组分1、组分2和组分3共计1质量份；其中：组分1包含浓度为15.0wt%的pH值调节剂；组分2包含浓度为2.5wt%的破胶剂；组分3包含浓度为10wt%～20wt%脱水剂（以矿物盐将组合物的水势调整成-3.0MPa为控制标准）；
pH值调节剂主要为氢氧化钠；破胶剂主要为乙酸钠，矿物盐主要为氯化钙，用氯化钙调整上述组合物的水势达到-3.0MPa。
用本实施例上述的组合物对城市污泥进行深度脱水的方法，包括以下步骤：取含水率80%的湿污泥1份，加入本实施例上述的组合物1.2份，在25℃温度和常压下机械拌混10min，得固液悬浮混合物；将悬浮混合物导入离心机中，在3000r/min～4000r/min范围内进行离心固液分离，分别收集固体渣（即半干污泥）和清液（脱水稀释液体）；固体渣含水率约45%。
取滤液总量65%的滤液，补充加入上述的“三剂”（pH值调节剂、破胶剂和脱水剂），使“三剂”的含量达到上述组合物中的配方要求，构成新鲜的脱水组合物进入下一个循环进行重复利用。
Claims (7)
1.一种用于城市污泥深度脱水的组合物，其特征在于，所述组合物包含以下质量份数的组分：
组分1：0.04～0.10质量份，
组分2：0.04～0.06质量份，和
组分3：0.84～0.92质量份；
上述组分1、组分2和组分3共计1质量份；其中：组分1中包含浓度为5.0wt%～20wt%的pH值调节剂，组分2中包含浓度为0.5wt%～3.0wt%的破胶剂，组分3包含浓度为10wt%～20wt%脱水剂；
所述pH值调节剂主要为酸或碱；所述破胶剂主要为极性有机物，所述极性有机物为乙酸钠或乙酸钙；所述脱水剂主要为矿物盐，所述矿物盐为氯化钙、氯化镁、氯化钠、硫酸钠、硫酸铵中的一种或两种的混合物，所述脱水剂的用量以矿物盐将组合物的水势调整成低于-3MPa为控制标准。
2.根据权利要求1所述的用于城市污泥深度脱水的组合物，其特征在于，所述酸为硫酸、盐酸、磷酸或低分子量有机酸，所述碱为无机氢氧化物；所述pH值调节剂在组分1中的浓度为10wt%～15wt%，组分1在组合物中的配比为0.06～0.09质量份。
3.根据权利要求1或2所述的用于城市污泥深度脱水的组合物，其特征在于，所述破胶剂在组分2中的浓度为1wt%～2wt%。
4.一种用权利要求1～3中任一项所述的组合物对城市污泥进行深度脱水的方法，包括以下步骤：取湿污泥1质量份，在10℃～50℃温度和常压下，加入所述的组合物0.5～3质量份进行混合破胶调理，调理过程中对湿污泥和组合物进行机械拌混，然后再进行固液分离，直至湿污泥含水率降至50%～30%，完成深度脱水处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：经机械式固液分离后的脱水稀释液体经补充pH值调节剂、破胶剂和/或脱水剂后重新作为所述组合物进行循环使用。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述混合破胶调理前的湿污泥含水率为75%～83%。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述固液分离为真空过滤分离法、压滤分离法或离心分离法。
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