CN110092569A - 一种污泥脱水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污泥脱水处理技术领域，具体公开了一种污泥脱水方法，在剩余污泥中直接加入无机混凝剂、有机絮凝剂及生物质粉末进行调质，将调质后的污泥再进行后续脱水处理；所述无机絮凝剂为氯化钙；所述有机絮凝剂为壳聚糖、壳聚糖盐酸盐及壳聚糖季铵盐中的至少一种。本发明通过使用氯化钙、壳聚糖及其衍生物及生物质粉末联合调质污泥，不但可以简化污泥处理工艺，而且改善了污泥脱水性能，可使压滤后的泥饼含水率降至60％以下，降低了污泥处置成本。

Description

一种污泥脱水方法
技术领域
本发明涉及污泥脱水处理技术领域，具体涉及一种复合型绿色调质剂对污泥进行联合调质的方法。
背景技术
活性污泥是污水生物处理过程中不可避免的副产物，其组成十分复杂，含有大量的有机物质、病原微生物、重金属、氮、磷等富营养化元素及其它有害物质，如不适当处置将对环境造成极大的危害。污泥的处理处置应按照“减量化、稳定化、无害化、资源化”的方式，其中“减量化”是首要目的，因此，污泥脱水是污泥处理中的重中之重。
目前，国内污水处理厂采用化学调质(如聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)等)加机械压滤的方式，但这些调质剂会带来重金属污染，具有生物毒性，且难降解，大量使用对环境具有潜在危害，不利于污泥的后续处理和资源化利用。中国专利文件“一种城市污泥脱水调理剂”(CN101967035A)公布了一种由阴离子型PAM与壳聚糖组成的污泥调理剂，提高了污泥的脱水性能，但PAM难降解，在污泥脱水过程中易产生二次污染。授权公告号CN101985386A的中国专利文献公开了“一种生活污泥脱水用调理剂及调理方法”，在常温常压条件下，向待处理污泥中依次加入聚合硫酸铝、生石灰和竹炭，搅拌反应至少5分钟后再依次加入所述聚丙烯酰胺和季铵盐，搅拌至少3分钟，最后压滤即可。但该污泥调理方法涉及的原料多存在二次污染，且竹炭来源并不广泛。“一种复合型污泥脱水调理剂及其应用方法”(CN105948457A)的中国专利文献公开了一种复合型污泥脱水调理剂，由污泥调理剂A和污泥调理剂B复配而成，污泥调理剂A由下述重量份的组份复配而成：粉煤灰20～30份、生石灰粉10～20份、氧化镁10～20份、聚合氯化铝铁20～30份，污泥调理剂B为壳聚糖的醋酸溶液。但污泥调理剂的组分也较多，加入粉煤灰后的污泥不利于资源化利用，且该发明也未涉及污泥脱水速率的提高。
因此，国内外正积极研究开发高效、安全、低成本的污泥脱水调理剂，其中天然、无毒、易降解的壳聚糖及其衍生物越来越受到人们的关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对传统污泥调质剂存在的二次污染，脱水效果不明显等问题，提供一种消耗少、清洁环保、脱水效果较好的污泥调质剂。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种污泥脱水方法，在剩余污泥中直接加入无机混凝剂、有机絮凝剂及生物质粉末进行调质，将调质后的污泥再进行后续脱水处理；所述无机絮凝剂为氯化钙；所述有机絮凝剂为壳聚糖、壳聚糖盐酸盐及壳聚糖季铵盐中的至少一种。
优选地，所述有机絮凝剂为脱乙酰度大于90％的壳聚糖、脱乙酰度大于90％的壳聚糖盐酸盐及脱乙酰度大于95％的壳聚糖季铵盐中的至少一种。
优选地，所述生物质为花生壳或玉米芯。
优选地，所述生物质粉末为过50目筛的含水率小于6％的粉末。
优选地，所述氯化钙的投加量为污泥干重的0.01～10％；所述有机絮凝剂的投加量为污泥干重的0.01％～5％；所述生物质粉末的投加量为污泥干重的0.01～20％。
优选地，所述氯化钙的投加量为污泥干重的0.1～8％；所述有机絮凝剂的投加量为污泥干重的0.1％～2％；所述生物质粉末的投加量为污泥干重的0.1～10％。
优选地，所述氯化钙的投加量为污泥干重的1～5％；所述有机絮凝剂的投加量为污泥干重的0.25％～1％；所述生物质粉末的投加量为污泥干重的2～10％。
优选地，所述调质为搅拌，搅拌时间为0.5～30min。
优选地，所述搅拌包括快搅拌和慢搅拌，快搅拌转速为150～400r/min，搅拌时间为0.5～5min；慢搅拌转速为20～150r/min，搅拌时间为1～10min。
优选地，所述的快搅拌转速为150～200r/min，搅拌时间为0.5～1min；慢搅拌转速为100～150r/min，搅拌时间为2～5min。
优选地，所述有机絮凝剂为壳聚糖、壳聚糖盐酸盐及壳聚糖季铵盐的混合，三者的质量比为(1～4)：(0.5～3)：(1～3)。
所述剩余污泥不经处理，具体是指：污泥的浓度、温度、pH值均不作处理。
由于污泥颗粒表面带负电荷，CaCl2溶于水后，带正电的Ca2+与污泥颗粒表面负电荷发生中和，降低了污泥颗粒间的排斥力，更易于污泥的脱稳聚集以及泥水分离。物理调理剂，也称为助滤剂或骨架构建体，加入到污泥中能形成坚硬的、可渗透的框架结构，即使在高压作用下仍能保持多孔结构，为污泥中的水分提供更多的孔道，有助于水分的排出，将其与絮凝剂联合使用，不仅能提高过滤速度，而且能减少助滤剂的投加量。因此，本发明即通过使用氯化钙、壳聚糖及其衍生物及花生壳联合调质污泥，改善污泥综合脱水性能，为生产实际提供更优的调质方法。
本发明的有益之处在于：
(1)本发明采用的复合调质剂对污泥进行调质的方法，不但可以简化污泥处理工艺，而且改善了污泥脱水性能，可使压滤后的泥饼含水率降至60％以下，降低了污泥处置成本。
(2)本发明采用的壳聚糖及其衍生物无毒害，易生物降解；氯化钙及花生壳投加量少，不增容，并且具有清洁环保，不会产生二次污染等特点，有利于污泥的后续处理和资源化利用。
(3)本发明采用的生物质粉末，在污泥中能形成坚硬的、可渗透的框架结构，起到骨架构建体的作用，为污泥中的水分提供更多的孔道，有助于水分的排出；由于污泥颗粒表面带负电荷，CaCl2溶于水后，带正电的Ca2+与污泥颗粒表面负电荷发生中和，降低了污泥颗粒间的排斥力，更易于污泥的脱稳聚集以及泥水分离；而壳聚糖及其衍生物是一种带正电荷的高分子絮凝剂，具有絮凝和架桥作用以及一定的电荷中和作用，使污泥凝聚成更大的絮体，从而使污泥的综合脱水性能得到改善。因此，三类调质剂复合时起到了很好的协同作用。
具体实施方式
由于各地污水水质和所采取的处理工艺存在差异，产生的剩余污泥性质有所不同，而且不同厂家的天然高分子絮凝剂的参数和性能也有所区别，因此在不违背本发明实质和所附权利要求范围的前提下，可以对本发明的一些参数进行适当调整，以适应具体的情况。下面结合实例对本发明作进一步详述：
实施例1：
污泥取自广州市某污水处理厂二沉池的剩余污泥，基本性质如下：含水率为97.3±0.3％，污泥毛细吸水时间为60.3±2.1s，pH为6.6±0.2。
取100ml污泥置于250ml的烧杯中，其中氯化钙(分析纯)投加量为污泥干重的1％，壳聚糖盐酸盐(脱乙酰度为90％)的投加量为污泥干重的0.1％，壳聚糖季铵盐(脱乙酰度为95％)的投加量为污泥干重的0.05％，壳聚糖(脱乙酰度为90％)投加量为污泥干重的0.1％，花生壳投加量为污泥干重的10％，搅拌条件为先以200r/min的转速搅拌30s，再以100r/min的转速搅拌2min，污泥毛细吸水时间变为27.6s，下降率为54.23％；压滤后的泥饼含水率为57.69％。
实施例2：
污泥取自广州市某污水处理厂二沉池的剩余污泥，基本性质如下：含水率为97.3±0.3％，污泥毛细吸水时间为60.3±2.1s，pH为6.6±0.2。
取100ml污泥置于250ml的烧杯中，氯化钙投加量为污泥干重的2％，壳聚糖盐酸盐(脱乙酰度为90％)的投加量为污泥干重的0.4％，壳聚糖季铵盐(脱乙酰度为95％)的投加量为污泥干重的0.3％，壳聚糖(脱乙酰度为90％)投加量为污泥干重的0.3％，花生壳投加量为污泥干重的4％，搅拌条件为先以150r/min的转速搅拌30s，再以50r/min的转速搅拌2min，调质后污泥毛细吸水时间变为15.4s，下降率为74.46％；压滤后的泥饼含水率为59.75％。
实施例3：
污泥取自广州市某污水处理厂二沉池的剩余污泥，基本性质如下：含水率为97.3±0.3％，毛细吸水时间为60.3±2.1s，pH为6.6±0.2。
取100ml污泥置于250ml的烧杯中，氯化钙投加量为污泥干重的5％，壳聚糖盐酸盐(脱乙酰度为90％)的投加量为污泥干重的0.2％，壳聚糖季铵盐(脱乙酰度为95％)的投加量为污泥干重的0.1％，壳聚糖(脱乙酰度为90％)投加量为污泥干重的0.2％，花生壳投加量为污泥干重的2％，搅拌条件为先以150r/min的转速搅拌1min，再以50r/min的转速搅拌5min，调质后污泥毛细吸水时间变为22.4s，下降率为62.85％；压滤后的泥饼含水率为58.32％。
实施例4：
污泥取自广州市某污水处理厂二沉池的剩余污泥，基本性质如下：含水率为97.3±0.3％，毛细吸水时间为60.3±2.1s，pH为6.6±0.2。
取100ml污泥置于250ml的烧杯中，壳聚糖季铵盐投加量为污泥干重的0.25％，搅拌条件为先以100r/min的转速搅拌50s，再以50r/min的转速搅拌3min，调质后污泥毛细吸水时间为28.9s，下降率为55.21％；压滤后的泥饼含水率为64.58％。
对比例1：污泥取自广州市某污水处理厂二沉池的剩余污泥，基本性质如下：含水率为97.3±0.3％，毛细吸水时间为60.3±2.1s，pH为6.6±0.2。
取100ml污泥置于250ml的烧杯中，阳离子聚丙烯酰胺投加量为污泥干重的0.4％，搅拌条件为先以200r/min的转速搅拌30s，再以50r/min的转速搅拌2min，调质后污泥毛细吸水时间为27.01s，下降率为55.21％；压滤后的泥饼含水率为70.78％。
对比例2：污泥取自广州市某污水处理厂二沉池的剩余污泥，基本性质如下：含水率为97.3±0.3％，毛细吸水时间为60.3±2.1s，pH为6.6±0.2。
取100ml污泥置于250ml的烧杯中，FeCl3投加量为污泥干重的330％，搅拌条件为先以180r/min的转速搅拌30s，再以50r/min的转速搅拌2min，调质后污泥毛细吸水时间为36.56s；下降率为39.37％；压滤后的泥饼含水率为68.34％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污泥脱水方法，其特征在于，在剩余污泥中直接加入无机混凝剂、有机絮凝剂及生物质粉末进行调质，将调质后的污泥再进行后续脱水处理；所述无机絮凝剂为氯化钙；所述有机絮凝剂为壳聚糖、壳聚糖盐酸盐及壳聚糖季铵盐中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机絮凝剂为脱乙酰度大于90％的壳聚糖、脱乙酰度大于90％的壳聚糖盐酸盐及脱乙酰度大于95％的壳聚糖季铵盐中的至少一种；所述生物质为花生壳或玉米芯。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生物质粉末为过50目筛的含水率小于6％的粉末。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述氯化钙的投加量为污泥干重的0.01～10％；所述有机絮凝剂的投加量为污泥干重的0.01％～5％；所述生物质粉末的投加量为污泥干重的0.01～20％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氯化钙的投加量为污泥干重的0.1～8％；所述有机絮凝剂的投加量为污泥干重的0.1％～2％；所述生物质粉末的投加量为污泥干重的0.1～10％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氯化钙的投加量为污泥干重的1～5％；所述有机絮凝剂的投加量为污泥干重的0.25％～1％；所述生物质粉末的投加量为污泥干重的2～10％。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调质为搅拌，搅拌时间为0.5～30min。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述搅拌包括快搅拌和慢搅拌，快搅拌转速为150～400r/min，搅拌时间为0.5～5min；慢搅拌转速为20～150r/min，搅拌时间为1～10min。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的快搅拌转速为150～200r/min，搅拌时间为0.5～1min；慢搅拌转速为100～150r/min，搅拌时间为2～5min。
10.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述有机絮凝剂为壳聚糖、壳聚糖盐酸盐及壳聚糖季铵盐的混合，三者的质量比为(1～4)：(0.5～3)：(1～3)。
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