CN104692612B - 造纸污泥脱水复合絮凝剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种絮凝剂，特别涉及一种用于造纸污泥脱水的絮凝剂。本发明提供一种絮凝剂，其由无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂、表面活性剂、活化剂和团聚剂组成；本发明的造纸污泥专用复合型絮凝剂，能够提高造纸污泥的脱水性，提高了造纸污泥的活性，改善了造纸污泥的团聚性能，降低了成本。

Description

造纸污泥脱水复合絮凝剂

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种用于造纸污泥处理的复合絮凝剂。

背景技术

造纸废水处理的污泥量大，一般是同等规模市政污水处理厂的5～10倍。据调查，每年我国制浆造纸企业产生的污泥量500余万吨。造纸废水处理***的污泥可分为初级污泥、二级污泥、三级污泥和混合污泥共4种。初级污泥由筛渣和大量无机填料组成，可形成比较硬的泥饼，易脱水，脱水后干度较高；二级污泥常称为活性污泥，一般为采用生物化学的方法去除呈胶体状态和溶解状态的有机污染物，主要由蛋白质组成，较难脱水；三级污泥主要为废水深度处理过程中絮凝沉淀产生的污泥，很难脱水，以上污泥混合之后的污泥称为混合污泥，混合污泥含水率会高达96-99.8%。

造纸污泥中的颗粒主要为胶体颗粒，具有复杂的结构，与水的结合力很强。按水分在污泥中存在的形式可分为间隙水、毛细水、表面吸附水和内部结合水。间隙水是污泥颗粒包围着的游离水分，不与固体直接结合，容易分离，仅利用重力作用就能将其分离出来；毛细结合水是由于毛细力的作用在固体颗粒接触表面上形成的水分，约占总含水量的15-25%，具有较强的结合力，借助较高的机械作用力可去除约10%的毛细结合水；表面吸附水是在表面张力作用下吸附的水分，约占总含水量的2-%。胶体颗粒全部带有相同性质的电荷，相互排斥，妨碍颗粒的聚集、长大，且保持稳定状态，只能通过加入絮凝剂中和电荷，使颗粒呈不稳定状态，黏附在一起，最后沉降下来；内部结合水是指包含在造纸污泥中微生物细胞体内的水分，无法用机械方法去除。

现有技术中造纸污泥通常需要加入化学试剂进行化学调理才能达到较高的脱水效率，一般常用的化学试剂包括有机高分子絮凝剂和无机絮凝剂，常用的有机高分子絮凝剂有聚丙烯酰胺，无机絮凝剂有氯化铝、氯化铁、聚合氯化铝、聚硅酸铝、聚合氯化铝铁等；但研究显示，添加调理剂只能提高脱水速度，对污泥脱水量并没有太多增加；单一絮凝剂只能针对造纸污泥中一种或两种类型的水产生作用，实际对脱水量影响有限；现有技术中也有无机和有机絮凝剂搭配使用的技术，但目前检索到的技术方案均不具备全面脱除各种类水的能力，对水的脱除量没有显著的增加；因此迫切需要寻找新的调理药剂来改变造纸污泥的脱水程度。

除此之外，现有技术中絮凝剂种类繁多，各种无机或有机絮凝剂以及带有各种功能基团的絮凝剂的种类可能达到数万种，但这些絮凝剂在组合搭配时，由于各絮凝剂之间的协同作用或增效作用的机理不明确，现有技术中无法给出絮凝剂之间进行搭配或配合的指示或指导，仅仅依靠反复的组合和尝试获得效果较好的絮凝剂带有一定的偶然性和不可预见性，且失败的机率较高；现有技术中已有的商品化絮凝剂还存在价格高的问题，导致了污泥处理的运行成本偏高；

本发明为克服上述缺陷，提出了一种全新的可以提高污泥脱水量和脱水速率的絮凝剂，该种絮凝剂依据不同絮凝剂种类的絮凝特性，包括分子结构、电子团结构以及所具有的功能基团的特性等理化性质，从增强分子协同，促进组分电子架构优化等方面出发，结合污泥中水的存在状态等多方面考虑，选择出适于污泥中各类水的脱除的具有特定配合和增强效应的絮凝剂组分，所选择的成分相互配合、相互协同，且成本低廉，可以极大地促进污泥中水的脱除。

发明内容

本发明针对现有技术中污泥絮凝剂所具有的脱水率不高、运行成本较高的缺陷，旨在提供一种新型复配絮凝剂。该新型造纸污泥专用复合型絮凝剂，能够提高造纸污泥的脱水性，提高了造纸污泥的活性，改善了造纸污泥的团聚性能，降低了成本。

本发明的絮凝剂由以下组分组成：无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂、表面活性剂、活化剂、团聚剂。

其中，无机絮凝剂优选包括铁或铝的无机盐；

所述有机絮凝剂优选包括阳离子改性基团的有机絮凝剂；进一步的有机絮凝剂优选包括阳离子型高分子有机絮凝剂或两性高分子有机絮凝剂；由于污泥通常带有负电荷，因此选择带有阳离子基团的高分子絮凝剂以中和上述负电荷，使污泥颗粒吸附在上述阳离子基团上形成大的絮体；

所述生物絮凝剂可以选择NOC-1絮凝剂或用P．Alcaligene菌培育生物絮凝剂，进一步的所述微生物絮凝剂优选从造纸废水产生的好氧活性污泥的上清液中筛选出具有良好絮凝性的生物菌种，其筛选方法可以采用现有技术中常规的生物絮凝剂培养方法；

所述表面活性剂优选高分子的两性表面活性剂，更优选阳离子CTAB表面活性剂或十六烷基三甲基氯化铵；表面活性剂具有的两性和增溶作用，其对污泥胞外有机物具有较好的提取效果，且在电中和作用和长碳链结构下，表面活性剂能降低污泥絮体负电荷，并通过长碳链对污泥再凝聚，使污泥的脱水性能得到较大改善；

所述活化剂优选锌盐或铜盐，如氯化锌，硫酸锌，氯化铜等；活化剂可以增大污泥空隙，提高污泥水流通道的大小，有利于表面水和间隙水的脱除，加入盐可使污泥细胞外盐度提高，利于胞内水的外渗和脱除；

所述团聚剂优选固体废渣，包括粉煤灰、石英砂、炉渣等硬质颗粒，其可以提高污泥颗粒之间的间隙，硬质颗粒的加入使得压滤或机械脱水时颗粒碰撞机率增大，进一步挤压或造成细胞的破裂从而促进细胞内结合水的脱除；

上述絮凝剂各组分的重量配比优选无机絮凝剂10-40%、有机絮凝剂10-40%、生物絮凝剂5-20%、表面活性剂5-10%、活化剂5-10%、团聚剂5-10%；

进一步的优选无机絮凝剂25%、有机絮凝剂25%、生物絮凝剂20%、表面活性剂10%、活化剂10%、团聚剂10%；

本发明的絮凝剂具有以下优点：

1.本发明的絮凝剂利用不同种类絮凝剂的絮凝性质的不同，多方位、多角度促使污泥中各类水的脱除，加入的无机絮凝剂可作为骨架，使污泥絮体在脱水时保持多孔，阻止絮体的崩溃，降低泥饼的可压缩性；加入有机絮凝剂则改善污泥颗粒表面电荷和界面活性，能大幅度提高污泥过滤速度；

2.本发明絮凝剂中加入的生物絮凝剂在保证絮凝效果的前提下还可以降低使用成本，生物絮凝剂本身环保可降解，特别利用土著菌中含有的絮凝性微生物，其对造纸污泥具有更好的适应性；

3.本发明的絮凝剂具有独特地表面活性，其可以降低表面张力，增大固/液界面接触角，从而降低毛细压力；同时本发明絮凝剂具有正电荷，而污泥颗粒表面带有负电荷，通过电荷间互相作用，使得絮凝剂更好的吸附于污泥颗粒表面，从而中和颗粒表面带有的负电荷，并压缩胶体双电层，使污泥颗粒表面水化膜厚度减弱；

4.本发明的絮凝剂具有的长碳链结构可以通过吸附架桥作用，将污泥中大量的微小颗粒通过絮凝作用，絮凝成直径在5-10mm的密实的大絮团，从而大大减少污泥絮体中毛细管的数量，并使得毛细管的半径增大；本发明的絮凝剂大大增加了污泥絮体中大空隙的数量，使得污泥絮体中流通通道更为通畅，也明显降低了污泥絮体中毛细水的压力，使得部分难于脱除的毛细水转化成容易去除的自由水；

5.本发明加入活化剂和团聚剂，与上述絮凝剂产生协同作用，可实现脱水性能增效的效果，有利于充分发挥各絮凝剂的功能和作用；

6.本发明的絮凝剂加入了无机硬质颗粒，利用颗粒之间的挤压碰撞可以使胞内水更好的释放出来，并在其它絮凝剂的配合作用下将脱出的水转化成游离水，因而多种絮凝剂的复合使用可以很好地改善污泥的脱水性能。

7.本发明的絮凝剂能够对表面吸附水和内部结合水进行改性调质处理，通过改变其原有性质，破坏其联结，使内部结合水变为毛细结合水，表面吸附水变为间隙水，再经重力脱水和机械脱水将水分脱出，进一步提高污泥脱水效率，试验结果表面，采用本发明的絮凝剂处理造纸污泥，在常规的脱水手段下，污泥含水率可降低至20%—30%，而采用常规的絮凝剂含水率一般只能降低到50-60%左右。

8.本发明的絮凝剂成本低廉，适用性好，且绿色环保。

具体实施方式

选择含水率为90%的造纸污泥作为试验对象，配置如下重量组成的絮凝剂（参见表1）：

表1

将上述配置得到的A、B、C、D四种絮凝剂按65千克/吨造纸污泥的量加入到试验对象中，与现有的造纸污泥絮凝剂进行对比，试验结果如下（见表2）：

表2

从以上试验结果可以看出选用本发明絮凝剂时，造纸污泥的含水率降低到22%，选用现有的造纸污泥絮凝剂时，造纸污泥的含水率仅降低到56%。

以上所述的絮凝剂，仅仅是本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的范围内，可以轻易想到相同或相似的变化或替换方式均在本发明的保护范围内，本发明未作详细表述的内容属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (9)

1.一种造纸污泥脱水复合絮凝剂，其由以下重量百分比的组分组成：

无机絮凝剂10-40%；

有机絮凝剂10-40%；

生物絮凝剂5-20%；

表面活性剂5-10%；

活化剂5-10%；

团聚剂5-10%，其中所述生物絮凝剂选择NOC-1絮凝剂或用P．Alcaligene菌培育的生物絮凝剂。

2.如权利要求1所述的絮凝剂，其中所述无机絮凝剂包括铁或铝的无机盐。

3.如权利要求1所述的絮凝剂，其中所述有机絮凝剂是包括阳离子改性基团的有机絮凝剂。

4.如权利要求3所述的絮凝剂，其中所述包括阳离子改性基团的有机絮凝剂包括阳离子型高分子有机絮凝剂或两性高分子有机絮凝剂。

5.如权利要求1所述的絮凝剂，其中所述生物絮凝剂为从造纸废水产生的好氧活性污泥的上清液中筛选出的具有良好絮凝性的生物菌种培育而成。

6.如权利要求1所述的絮凝剂，其中所述表面活性剂为阳离子CTAB表面活性剂或十六烷基三甲基氯化铵。

7.如权利要求1所述的絮凝剂，其中所述活化剂为锌盐或铜盐。

8.如权利要求1所述的絮凝剂，其中所述团聚剂为固体废渣，包括粉煤灰、石英砂、炉渣中任一种。

9.如权利要求1所述的絮凝剂，上述絮凝剂各组分的重量百分比为无机絮凝剂25%、有机絮凝剂25%、生物絮凝剂20%、表面活性剂10%、活化剂10%、团聚剂10%。