CN107298520B - 一种污泥低温干化预处理药剂及其制备方法、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污泥低温干化预处理药剂及其制备方法、使用方法，所述污泥低温干化预处理药剂的成分及质量百分含量如下，Fe2(SO4)3：5%‑15%；Al2(SO4)3·18H2O：10%‑20%；MnSO4：1%‑5%；Na4P2O7·10H2O：0.1%‑1%；H2O2：25%‑40%；余量为水。本发明的污泥低温干化预处理药剂能够在污泥低温干化前破坏污泥的胶团结构，使污泥内部的结合水转化为自由水，并且能够分解污泥的有机质，在污泥颗粒之间形成空隙，从而使得污泥内部的水分更容易脱出，提高后续污泥低温干化的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种预处理药剂，尤其涉及一种在污泥低温干化操作中所使用到的预处理药剂及其制备方法、使用方法，属于污泥处理领域。
背景技术
污泥是一种在污水处理过程中所产生的固体沉淀物质，目前，对污泥的主要处置方式有填埋、土地利用(如堆肥)和焚烧等，但无论采用上述何种处置方式，都需要先对污泥进行脱水处理。
由于城市生活污泥中的有机物含量高，其固体颗粒呈胶状结构且拥有高度亲水性，易与水分子以不同的形式结合在一起，这就使得污泥中的水分难以完全脱除。
具体而言，污泥中的水分可简单地分为自由水和结合水。其中，结合水与固体颗粒间存在键结，活动能力较低，需要借助机械力或化学反应才能被移除，而自由水不受固体颗粒束缚，较容易脱出。一般情况下，结合水约占污泥总水量的30％左右。
污泥脱水常用的方法包括机械脱水和干化脱水两种，相比较而言，机械脱水后污泥的含水率最低只能达到60％，而干化脱水污泥的含水率则可以达到10％，正是由于二者脱水效果的显著差异，因此越来越多的加工企业选择采用干化脱水的方式进行污泥脱水。再加上高温干化易产生臭气，会对环境造成污染，为了克服这一问题，低温干化脱水逐渐成为了业界主流。
目前常见的低温干化脱水技术，其基本操作过程是采用低温干化设备直接将污泥送入除湿干化机内进行干化。尽管这一技术能够获得更高的脱水率，但相应的，低温干化脱水所需的时间较长，能耗较高，整体效率较低。上述这些操作缺陷都是由污泥的结构及成分特性所决定的，由于污泥是絮凝状的胶体固体微团，成分结构复杂，有机质含量高，亲水能力强，其中的结合水很难直接脱出。只有破坏污泥的胶团结构，使污泥内部的结合水转变为自由水，或者分解污泥中的有机质，才能让污泥内部的水分在外力的作用下更容易的脱出。
综上所述，如何通过对污泥进行相应的预处理操作，从而有效地提升污泥低温干化脱水的效率、大幅度地缩短低温干化脱水所需的加工时间，就为了本领域内技术人员所亟待解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种在污泥低温干化操作中所使用到的预处理药剂及其制备方法、使用方法。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：
一种污泥低温干化预处理药剂，其成分及质量百分含量为——
Fe2(SO4)3：5％-15％；
Al2(SO4)3.18H2O：10％-20％；
MnSO4：1％-5％；
Na4P2O7.10H2O：0.1％-1％；
H2O2：25％-40％；
余量为水。
优选地，所述污泥低温干化预处理药剂的成分及质量百分含量为——
Fe2(SO4)3：10％；
Al2(SO4)3.18H2O：15％；
MnSO4：3％；
Na4P2O7.10H2O：0.6％；
H2O2：35％；
余量为水。
优选地，所述污泥低温干化预处理药剂的成分及质量百分含量为——
Fe2(SO4)3：15％；
Al2(SO4)3.18H2O：20％；
MnSO4：5％；
Na4P2O7.10H2O：1％；
H2O2：40％；
余量为水。
本发明还揭示了一种上述污泥低温干化预处理药剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3.18H2O、MnSO4、Na4P2O7.10H2O按比例溶解于水，并使用磁力搅拌器搅拌1～2h；
S2、将完成搅拌的溶液静置24～48h，等待熟化；
S3、向熟化后的溶液中滴入少量稀硫酸，将溶液的PH值调节至1～2；
S4、向溶液中加入H2O2，并缓慢搅拌均匀。
本发明还揭示了一种使用上述污泥低温干化预处理药剂的污泥低温干化预处理方法，包括如下步骤：
S1、将污泥低温干化预处理药剂装入喷洒设备中，并均匀地喷洒于污泥表面；
S2、静置2～5min，等待污泥进行预处理反应，随后采用膨胀剂法测量污泥内部结合水的相对质量分数；
S3、检测完毕后，将已经过预处理的污泥送入低温干化设备中，等待后续低温干化处理。
优选地，在S1中，所述污泥低温干化预处理药剂的添加量为污泥质量的2‰-3％。
本发明的突出效果为：本发明的污泥低温干化预处理药剂能够在污泥低温干化前破坏污泥的胶团结构，使污泥内部的结合水转化为自由水，并且能够分解污泥的有机质，在污泥颗粒之间形成空隙，从而使得污泥内部的水分更容易脱出，提高后续污泥低温干化的效率。同时，本发明中的污泥低温干化预处理药剂的组成成分清晰，制备方法相对简单，生产成本较低，为其后续的大规模推广应用提供了物质基础。此外，本发明的污泥低温干化预处理药剂可以广泛地应用于对各类污泥干化脱水的预处理过程中，适用范围广、兼容性强，具体很高的使用及推广价值。
以下是对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
具体实施方式
本发明揭示了一种在污泥低温干化操作中所使用到的预处理药剂及其制备方法、使用方法。
具体而言，一种污泥低温干化预处理药剂，其成分及质量百分含量如下，Fe2(SO4)3：5％-15％；Al2(SO4)3.18H2O：10％-20％；MnSO4：1％-5％；Na4P2O7.10H2O：0.1％-1％；H2O2：25％-40％；余量为水。
所述污泥低温干化预处理药剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3.18H2O、MnSO4、Na4P2O7.10H2O按比例溶解于水，并使用磁力搅拌器搅拌1～2h；
S2、将完成搅拌的溶液静置24～48h，等待熟化；
S3、向熟化后的溶液中滴入少量稀硫酸，将溶液的PH值调节至1～2这一区间范围内；
S4、向溶液中加入H2O2，并缓慢搅拌均匀，即得到所述污泥低温干化预处理药剂。
需要特别说明的是，在S3中，向熟化后的溶液中滴入少量稀硫酸以调节溶液的PH值，这一操作的目的在于防止溶液中沉淀的产生，从而确保后续的药剂制备过程能够顺利进行。
使用所述污泥低温干化预处理药剂的污泥低温干化预处理方法，包括如下步骤：
S1、将污泥低温干化预处理药剂装入喷洒设备中，并均匀地喷洒于污泥表面；
S2、静置2～5min，等待污泥进行预处理反应，随后采用膨胀剂法测量污泥内部结合水的相对质量分数；
S3、检测完毕后，将已经过预处理的污泥送入低温干化设备中，等待后续低温干化处理。
需要补充说明的是，在S1中，所述污泥低温干化预处理药剂的添加量为污泥质量的2‰-3％。
此外，为了保证S1中，所述污泥低温干化预处理药剂与污泥能够充分结合，因此需要使得所述喷洒设备喷洒出的药剂液滴尽可能的小，在本实施例中，所述喷洒设备喷洒出的药剂液滴呈雾状，此时，所述污泥低温干化预处理药剂与污泥的结合效果最佳。
以下便结合两个具体的实施例对上述污泥低温干化预处理药剂、及其制备方法、使用方法进行详细说明。
实施例1
所述污泥低温干化预处理药剂，其成分及质量百分含量如下，Fe2(SO4)3：10％；Al2(SO4)3.18H2O：15％；MnSO4：3％；Na4P2O7.10H2O：0.6％；H2O2：35％；余量为水。
其制备方法如下:
S1、将Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3.18H2O、MnSO4、Na4P2O7.10H2O按上述溶解于水，并使用磁力搅拌器搅拌1h；
S2、将完成搅拌的溶液静置24h，等待熟化；
S3、向熟化后的溶液中滴入少量稀硫酸，将溶液的PH值调节至1～2；这一区间范围内。
S4、向溶液中加入H2O2，并缓慢搅拌均匀，即得到所述污泥低温干化预处理药剂。
使用上述污泥低温干化预处理药剂的污泥低温干化预处理方法如下：
S1、将污泥低温干化预处理药剂装入喷洒设备中，并均匀地喷洒于含水率87％的污泥表面，所述污泥低温干化预处理药剂的添加量为污泥质量的2％。
所述喷洒设备喷洒出的药剂液滴呈雾状，药剂与污泥反应，破坏污泥的胶团结构，使污泥内部的结合水转化为自由水。
S2、静置2min，等待污泥进行预处理反应，随后采用膨胀剂法测量污泥内部结合水的相对质量分数(wC(水分),结合水质量/干基质量)。
经测量，污泥内部结合水的相对质量由200％下降至20％。并且该药剂能够氧化污泥的有机物，释放出氧气在污泥内部形成空隙结构。在污泥经过2min的预处理反应后，在同种工况下，预处理过的污泥比没有预处理的污泥每小时多脱水15％，干化到相同的含水率时间缩短25％。
由此可以证明，本发明的污泥低温干化预处理药剂能够显著地提升污泥低温干化的效率。
S3、检测完毕后，将已经过预处理的污泥送入低温干化设备中，等待后续低温干化处理。
实施例2
所述污泥低温干化预处理药剂，其成分及质量百分含量如下，Fe2(SO4)3：15％；Al2(SO4)3.18H2O：20％；MnSO4：5％；Na4P2O7.10H2O：1％；H2O2：40％；余量为水。
其制备方法如下:
S1、将Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3.18H2O、MnSO4、Na4P2O7.10H2O按上述溶解于水，并使用磁力搅拌器搅拌2h；
S2、将完成搅拌的溶液静置36h，等待熟化；
S3、向熟化后的溶液中滴入少量稀硫酸，将溶液的PH值调节至1～2；这一区间范围内。
S4、向溶液中加入H2O2，并缓慢搅拌均匀，即得到所述污泥低温干化预处理药剂。
使用上述污泥低温干化预处理药剂的污泥低温干化预处理方法如下：
S1、将污泥低温干化预处理药剂装入喷洒设备中，并均匀地喷洒于含水率90％的污泥表面，所述污泥低温干化预处理药剂的添加量为污泥质量的6‰。
所述喷洒设备喷洒出的药剂液滴呈雾状，药剂与污泥反应，破坏污泥的胶团结构，使污泥内部的结合水转化为自由水。
S2、静置3min，等待污泥进行预处理反应，随后采用膨胀剂法测量污泥内部结合水的相对质量分数(wC(水分),结合水质量/干基质量)。
经测量，污泥内部结合水的相对质量由270％下降至15％。并且该药剂能够氧化污泥的有机物，释放出氧气在污泥内部形成空隙结构。在污泥经过3min的预处理反应后，在同种工况下，预处理过的污泥比没有预处理的污泥每小时多脱水20％，干化到相同的含水率时间缩短30％。
由此同样可以证明，本发明的污泥低温干化预处理药剂能够显著地提升污泥低温干化的效率。
S3、检测完毕后，将已经过预处理的污泥送入低温干化设备中，等待后续低温干化处理。
本发明的污泥低温干化预处理药剂能够在污泥低温干化前破坏污泥的胶团结构，使污泥内部的结合水转化为自由水，并且能够分解污泥的有机质，在污泥颗粒之间形成空隙，从而使得污泥内部的水分更容易脱出，提高后续污泥低温干化的效率。同时，本发明中的污泥低温干化预处理药剂的组成成分清晰，制备方法相对简单，生产成本较低，为其后续的大规模推广应用提供了物质基础。此外，本发明的污泥低温干化预处理药剂可以广泛地应用于对各类污泥干化脱水的预处理过程中，适用范围广、兼容性强，具体很高的使用及推广价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.一种污泥低温干化预处理药剂，其特征在于：
所述污泥低温干化预处理药剂的成分及质量百分含量为——
Fe2(SO4)3：10%；
Al2(SO4)3.18H2O：15%；
MnSO4：3%；
Na4P2O7.10H2O：0.6%；
H2O2：35% ；
余量为水；
所述污泥低温干化预处理药剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3.18H2O、MnSO4、Na4P2O7.10H2O按上述溶解于水，并使用磁力搅拌器搅拌1h；
S2、将完成搅拌的溶液静置24h，等待熟化；
S3、 向熟化后的溶液中滴入少量稀硫酸，将溶液的PH值调节至1~2；
S4、向溶液中加入H2O2，并缓慢搅拌均匀；
使用所述污泥低温干化预处理药剂的污泥低温干化预处理方法，包括如下步骤：
S1、将污泥低温干化预处理药剂装入喷洒设备中，并均匀地喷洒于含水率87%的污泥表面，所述污泥低温干化预处理药剂的添加量为污泥质量的2%；
S2、静置2min，等待污泥进行预处理反应，随后采用膨胀剂法测量污泥内部结合水的相对质量分数；
S3、检测完毕后，将已经过预处理的污泥送入低温干化设备中，等待后续低温干化处理。
2.一种污泥低温干化预处理药剂，其特征在于：
所述污泥低温干化预处理药剂的成分及质量百分含量为——
Fe2(SO4)3：15%；
Al2(SO4)3.18H2O：20%；
MnSO4：5%；
Na4P2O7.10H2O：1%；
H2O2：40% ；
余量为水；
所述污泥低温干化预处理药剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3.18H2O、MnSO4、Na4P2O7.10H2O按上述溶解于水，并使用磁力搅拌器搅拌2h；
S2、将完成搅拌的溶液静置36h，等待熟化；
S3、 向熟化后的溶液中滴入少量稀硫酸，将溶液的PH值调节至1~2；
S4、向溶液中加入H2O2，并缓慢搅拌均匀；
使用所述污泥低温干化预处理药剂的污泥低温干化预处理方法，包括如下步骤：
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