CN108191204A - 一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，包括以下步骤：（1）配备试剂：将硫酸亚铁铵溶液溶于NaH2EDTA溶液中，加入氨水，加热；（2）将上述配备试剂加入待调理的禽畜粪便污泥中，并加入氧化剂搅拌均匀；（3）再往禽畜粪便污泥中加入絮凝剂，慢速搅拌均匀，形成大颗粒絮体后调理结束；（4）将调理好的禽畜粪便污泥抽入板框压滤机中，压榨脱水成饼。本发明提供了一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，该工艺扩大了Fenton法的pH适用范围，该工艺适用范围广，可应用于pH在7‑12范围内的禽畜粪便污泥或其他中、碱性有机污泥，本发明脱水后禽畜粪便污泥含水率可达到50%‑65%，有利于成饼禽畜粪便污泥的运输处置。

Description

一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺
技术领域
本发明涉及污泥脱水技术领域，具体涉及一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺。
背景技术
禽畜粪便是一种资源，从氮、磷、钾养分资源来看，禽畜粪便在有机固体废弃物中占主要地位。禽畜粪便可以用作制造有机肥料或作为有机-无机复混肥的原料，堆肥是作为禽畜粪便处理的重要技术手段之一，历来受到国内外研究工作者及生产者重视并广泛采用，大量研究表明，要使禽畜粪便堆肥成功，降低粪便含水量以满足堆肥需要至关重要。
国内外研究降低粪便水分技术与方法很多，主要有：一是物理方法，主要手段为沉淀、离心、过滤或过筛、冷冻、直接烘干与焚烧等等；二是化学方法，主要是絮凝法；三是生物干燥法，这些方法耗能较多，或者需要添加木屑等垫料降低水分含量，如：生物干燥法，花费较大，操作困难。一直以来，对同样面临高含水量问题的污泥脱水研究较多，许多研究工作者在***研究污泥水分特征基础上，提出了有针对性脱水方案，取得了良好的脱水效果，然而针对禽畜粪便的水分特征与相应的脱水技术的研究，国内外则鲜有报道。
禽畜类粪便的pH大于7，呈微碱性，BOD、NH3-N和TP含量高，平均含水率在70%以上，以重力水、毛细管水和吸附水占主要部分，毛细管水、吸附水及结合水较难去除，以牛粪为例，吸附水、毛细管水含量占总水量的60%以上。研究表明纤维、胶体和胶体表面可变负电荷决定了禽畜粪便的水分特征，降低牛粪中的纤维、胶体以及改变胶体表面可变电荷量均可改变牛粪的持水特性，纤维和胶体形成致密的网状结构，而水溶性蛋白、胶体物质在网状结构中有利于水分的蓄积，胶体表面可变负电荷使溶液稳定。
对城市污水厂剩余污泥脱水性能改善的大量研究表明，强氧化物质能氧化破解污泥中的EPS即胞外聚合物，EPS是附着于污泥细菌细胞表面的不溶性有机物，具有胶体的性质。Fenton氧化是废水处理中最常用的深度氧化技术，且在污泥深度脱水应用方面也得到了一定的推广，而在禽畜粪便的污泥调理中则使用较少，这主要受限于其苛刻的酸性反应条件，Fenton氧化达到最佳反应效果是在pH=2-4时出现，当pH值大于4时，催化剂Fe会以氢氧化物或氧化物沉淀，失去催化性能，从而降低反应速度甚至无法进行反应。而实际禽畜粪便中含有大量的氨氮，偏弱碱性，若采用传统的Fenton方法处理，必须先投加大量的酸调解pH值至2-4，而脱水部分还需加碱回调pH并使铁沉淀出来，这样不仅提高了处理成本，还给出水带来了很高的盐度。
因此，使Fenton方法能在中、碱性条件下对禽畜污泥脱水性能进行改善，扩大Fenton法的pH适用范围是急需解决的问题。通过选择合适的Fe催化剂，在不改变污泥酸碱性的情况下，使其能在中、碱性条件下进行Fenton催化反应相当关键。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，该工艺扩大了Fenton法的pH适用范围，该工艺适用范围广，可应用于pH在7-12范围内的禽畜粪便污泥或其他中、碱性有机污泥，本发明脱水后禽畜粪便污泥含水率可达到50%-65%，有利于成饼禽畜粪便污泥的运输处置。
为实现发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，包括以下步骤：
（1）配备试剂：将硫酸亚铁铵溶液溶于NaH2EDTA溶液中，加入氨水，加热；
（2）将上述配备试剂加入待调理的禽畜粪便污泥中，并加入氧化剂搅拌均匀；
（3）再往禽畜粪便污泥中加入絮凝剂，慢速搅拌均匀，形成大颗粒絮体后调理结束；
（4）将调理好的禽畜粪便污泥抽入板框压滤机中，压榨脱水成饼。
优选为，所述硫酸亚铁铵和NaH2EDTA的物质的量之比为5:1-15:1。
优选为，所述硫酸亚铁铵的投加量为禽畜粪便污泥固含物的5%-15%。
优选为，所述氨水添加量以保持禽畜粪便污泥pH在8-9之间为准。
优选为，配备试剂时加入氨水后，在80-90℃条件下加热30min。
优选为，所述氧化剂添加量为禽畜粪便污泥固含物的3%-10%，氧化剂搅拌反应时间为30-180min。
优选为，所述氧化剂包括过硫酸钠、双氧水和过硫酸钾。
优选为，所述絮凝剂的添加量为禽畜粪便污泥固含物的2‰-5‰。
优选为，所述絮凝剂为PAC、PAM、PACM、PFCM、PCAT、PCFT中的一种或几种。
优选为，板框压滤脱水所采用的滤布为单丝斜纹尼龙滤布，透气度控制在200-600×10-3M3/M2·s。
本发明的有益效果是：
1、本发明在不改变禽畜粪便污泥pH值的情况下，能采用类Fenton技术对中、碱性禽畜粪便污泥的脱水性能进行改善，扩大了Fenton法的pH适用范围；
2、本发明脱水后禽畜粪便的pH保持不变，过滤液的pH也保持不变，对于中性和弱碱性的粪便污泥的后续污泥和废水处置影响不大；
3、本发明脱水后禽畜粪便污泥含水率可达到50%-65%，有利于成饼禽畜粪便污泥的运输处置；
4、本发明脱水后过滤液的BOD、NH3-N和TP等污染物的去除率能达到80%以上，减小了污染物后续处理的压力；
5、本发明适用范围广，可应用于pH在7-12范围内的禽畜粪便污泥或其他中、碱性有机污泥。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，包括以下步骤：
（1）配备试剂：将硫酸亚铁铵溶液溶于NaH2EDTA溶液中，加入氨水，加热；
（2）将上述配备试剂加入待调理的禽畜粪便污泥中，并加入氧化剂搅拌均匀；
（3）再往禽畜粪便污泥中加入絮凝剂，慢速搅拌均匀，形成大颗粒絮体后调理结束；
（4）将调理好的禽畜粪便污泥抽入板框压滤机中，压榨脱水成饼。
具体的，所述硫酸亚铁铵和NaH2EDTA的物质的量之比为5:1-15:1，所述硫酸亚铁铵的投加量为禽畜粪便污泥固含物的5%-15%。
具体的，所述氨水添加量以保持禽畜粪便污泥pH在8-9之间为准，配备试剂时加入氨水后，在80-90℃条件下加热30min。
具体的，所述氧化剂添加量为禽畜粪便污泥固含物的3%-10%，氧化剂搅拌反应时间为30-180min，所述氧化剂包括过硫酸钠、双氧水和过硫酸钾。
具体的，所述絮凝剂的添加量为禽畜粪便污泥固含物的2‰-5‰，所述絮凝剂为PAC、PAM、PACM、PFCM、PCAT、PCFT中的一种或几种。
具体的，板框压滤脱水所采用的滤布为单丝斜纹尼龙滤布，透气度控制在200-600×10-3M3/M2·s。
实施例2
一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，包括以下步骤：
a.取0.4 kg的NaH2EDTA溶于水中，再加入4.57 kg 6水硫酸亚铁铵，加入适量氨水，保持pH在8-9之间，在80-90℃条件下加热，反应30min，为后续实验做准备；
b.取100 kg含固率为8%的牛粪污泥，测得pH为7.68，将上述溶液加入待调理的禽畜粪便污泥中，并加入0.188 L的30%的双氧水，搅拌均匀，反应30-180 min；
c. 待上述反应结束后，取32 g CPAM溶于水中，溶解后倒入上述溶液中，慢速搅拌均匀，形成大颗粒絮体后调理结束；
d. 将调理好的污泥抽入板框压滤机中，板框压滤机的腔室大小为400×400×38 mm，在0.6MPa的压力下进料1.5h，1.5MPa的压力下压榨30min，成饼，含水率为58.3%。
实施例3
一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，包括以下步骤：
a. 取2.3 kg的NaH2EDTA溶于水中，再加入25 kg 6水硫酸亚铁铵，加入适量氨水，保持pH在8-9之间，在80-90℃条件下加热，反应30min，为后续实验做准备；
b. 取500 kg固含为8%的牛粪污泥，测得pH为7.78，将上述溶液加入待调理的禽畜粪便污泥中，并加入1 L的30%的双氧水，搅拌均匀，反应30-180 min；
c. 待上述反应结束后，取150 g CPAM溶于水中，溶解后倒入上述溶液中，慢速搅拌均匀，形成大颗粒絮体后调理结束；
d. 将调理好的污泥抽入板框压滤机中，板框压滤机的腔室大小为800×800×28 mm，在0.6MPa的压力下进料1.5h，1.5MPa的压力下压榨30min，成饼，含水率为55.6%。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，本发明可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）配备试剂：将硫酸亚铁铵溶液溶于NaH2EDTA溶液中，加入氨水，加热；
（2）将上述配备试剂加入待调理的禽畜粪便污泥中，并加入氧化剂搅拌均匀；
（3）再往禽畜粪便污泥中加入絮凝剂，慢速搅拌均匀，形成大颗粒絮体后调理结束；
（4）将调理好的禽畜粪便污泥抽入板框压滤机中，压榨脱水成饼。
2.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：所述硫酸亚铁铵和NaH2EDTA的物质的量之比为5:1-15:1。
3.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：所述硫酸亚铁铵的投加量为禽畜粪便污泥固含物的5%-15%。
4.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：所述氨水添加量以保持禽畜粪便污泥pH在8-9之间为准。
5.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：配备试剂时加入氨水后，在80-90℃条件下加热30min。
6.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：所述氧化剂添加量为禽畜粪便污泥固含物的3%-10%，氧化剂搅拌反应时间为30-180min。
7.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：所述氧化剂包括过硫酸钠、双氧水和过硫酸钾。
8.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：所述絮凝剂的添加量为禽畜粪便污泥固含物的2‰-5‰。
9.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：所述絮凝剂为PAC、PAM、PACM、PFCM、PCAT、PCFT中的一种或几种。
10.如权利要求1所述的碱性禽畜粪便污泥脱水工艺，其特征在于：板框压滤脱水所采用的滤布为单丝斜纹尼龙滤布，透气度控制在200-600×10-3M3/M2·s。
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