CN110330213B - 一种用于污泥脱水的高效复合调理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于污泥脱水的高效复合调理剂，其由以下重量份数的组分组成：氧化钙20～30份、改性壳聚糖20～30份，沸石30～50份，硬脂酸淀粉酯10～15份，海藻酸钙3～5份。使用本调理剂可以有效吸附废水中阳离子及有机污染物质，改善污泥脱水性能，同时还具有杀灭污泥中病原菌的能力。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种用于污泥脱水的高效复合调理剂。
背景技术
污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，导致污泥的体积十分庞大，对后续处理工序和运输带来很大的困难并大幅增加了处理费用，而且由于水分与污泥颗粒结合的特性，采用机械方法脱除具有一定的限制，污泥中的有机质含量、灰分比例特别是絮凝剂的添加量对于最终含固率有着重要影响。一般来说，采用机械脱水可以获得20%－30%的含固率，所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍然较高，具有流体性质，其处置难度和成本仍然较高。
目前除采用机械脱水方法外，常采用的方法是用一种或几种化学药剂对污泥进行调理，从而改变污泥颗粒的性质，便于污泥中所含水分的去除。最常用的污泥脱水剂是阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)，CPAM虽然具有较好的污泥脱水效果，但其大量用作污泥脱水剂的CPAM在自然条件下很难降解，对环境造成了二次污染，而且在CPAM合成过程中使用的大量表面活性剂等有机溶剂也会对环境造成污染。同时污泥中还含有丰富的有机质、大量病原菌、寄生虫（卵）、重金属、盐类以及难以降解的有毒有害物质，单独使用CPAM无法有效的对污泥进行调理，所以仍需要找到一种既有较好的污泥脱水性能，又对环境带来的影响较小，而且污泥处理费用也较低的新型污泥脱水剂，成为目前研究的热点。
发明内容
针对上述不足，本发明公开了一种用于污泥脱水的高效复合调理剂，使用本调理剂可以有效吸附废水中阳离子及有机污染物质，改善污泥脱水性能，同时还具有杀灭污泥中病原菌的能力。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种用于污泥脱水的高效复合调理剂，其由以下重量份数的组分组成：氧化钙20～30份、改性壳聚糖20～30份，沸石30～50份，硬脂酸淀粉酯10～15份，海藻酸钙3～5份；
所述改性壳聚糖的制备方法，其包括如下步骤：
（1）称取等摩尔的壳聚糖和1-羟甲基-5,5-二甲基海因溶解于体积分数为1%的乙酸溶液中，在100℃油浴环境下搅拌反应24～32小时，减压蒸馏去除溶剂乙酸后得到黏稠物；
（2）将步骤（1）中得到的黏稠物滴加至体积分数为0.1%的丙酮溶液中，搅拌至溶液呈乳白色，过滤除去絮状杂质后，抽滤得到固体，然后用无水乙醇洗涤固体2～3次，再于45℃下真空干燥48小时，即可得到改性壳聚糖。
上述用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按照配方的量称取沸石浸泡在质量分数为5%的盐酸溶液中5～6小时，接着用浓度为0.5mol/L碳酸钠溶液洗涤至中性，然后在100～120℃下干燥1～2小时，过250～300目筛得到沸石粉末；
（2）按照配方的量称取硬脂酸淀粉酯和海藻酸钙溶解于去离子水中得到混合液Ⅰ，接着将步骤（1）中得到的沸石粉末缓慢加入混合液中，在30～40℃下搅拌24～36小时得到混合液Ⅱ；将沸石活化后和硬脂酸淀粉酯在海藻酸钙的作用下进行交联，改变沸石表面电性，使其能够通过静电中和和吸附架桥两方面作用捕捉带负电的微小污泥胶体，避免胶体在过滤介质表面形成孔隙非常小的膜阻止水通过影响脱水，提高了沸石对污泥处理效率。
（3）按照配方的量称取氧化钙和改性壳聚糖缓慢加入至步骤（2）中得到的混合液Ⅱ，在20～30℃下搅拌24～48小时，离心分离得到沉淀，用去离子水洗涤沉淀2～3次，然后在50～60℃下真空干燥2～4小时，即可得到用于污泥脱水的高效复合调理剂。
其中，步骤（2）将沸石活化后和硬脂酸淀粉酯在海藻酸钙的作用下进行交联，改变沸石表面电性，使其能够通过静电中和和吸附架桥两方面作用捕捉带负电的微小污泥胶体，避免胶体在过滤介质表面形成孔隙非常小的膜阻止水通过影响脱水，提高了沸石对污泥处理效率。
进一步，上述制备方法的步骤（2）中所述搅拌的转速为400～600r/min。
进一步，上述制备方法的步骤（3）中所述的真空干燥是在真空度为0.8～1.2MPa的条件下进行的。
本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：
1、本发明方法将沸石和硬脂酸淀粉酯改***联后，再与改性壳聚糖、氧化钙混合，在它们共同作用下进一步提高了污泥调理剂的吸附作用，处理污泥后可以大幅降低污泥的比阻，有利于机械压滤脱水，经过一次压滤即可使污泥的含水率下降至60%左右，提高污泥脱水的效率，降低了脱水工艺的能耗。
2、本发明的采用改性壳聚糖和沸石共同作用，有效吸附污泥中的阳离子及有机污染物质，便于滤液的回收利用；同时添加氧化钙配合使用，改善污泥的酸性环境，避免形成污泥絮体的胞外聚合物发生溶解，从而有利于污泥的脱水。
3、本发明中使用的改性壳聚糖还具有抗菌性能，可以有效杀灭污泥中的病原菌和寄生卵。
4、本发明的用于污泥脱水的高效复合调理剂制备方法简单，复合调理剂处理污泥的效果好，适合在不同规模的污水处理厂里推广应用。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1：
一种用于污泥脱水的高效复合调理剂，其由以下重量份数的组分组成：氧化钙25份、改性壳聚糖30份，沸石40份，硬脂酸淀粉酯13份，海藻酸钙3份；
所述改性壳聚糖的制备方法，其包括如下步骤：
（1）称取等摩尔的壳聚糖和1-羟甲基-5,5-二甲基海因溶解于体积分数为1%的乙酸溶液中，在100℃油浴环境下搅拌反应28小时，减压蒸馏去除溶剂乙酸后得到黏稠物；
（2）将步骤（1）中得到的黏稠物滴加至体积分数为0.1%的丙酮溶液中，搅拌至溶液呈乳白色，过滤除去絮状杂质后，抽滤得到固体，然后用无水乙醇洗涤固体2次，再于45℃下真空干燥48小时，即可得到改性壳聚糖。
本实施例所述用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按照配方的量称取沸石浸泡在质量分数为5%的盐酸溶液中5小时，接着用浓度为0.5mol/L碳酸钠溶液洗涤至中性，然后在120℃下干燥2小时，过300目筛得到沸石粉末；
（2）按照配方的量称取硬脂酸淀粉酯和海藻酸钙溶解于去离子水中得到混合液Ⅰ，接着将步骤（1）中得到的沸石粉末缓慢加入混合液Ⅰ中，在35℃下搅拌30小时得到混合液Ⅱ；所述搅拌的转速为400r/min；
（3）按照配方的量称取氧化钙和改性壳聚糖缓慢加入至步骤（2）中得到的混合液Ⅱ，在25℃下搅拌36小时，离心分离得到沉淀，用去离子水洗涤沉淀2次，然后在60℃下在真空度为1.0MPa的条件下干燥4小时，即可得到用于污泥脱水的高效复合调理剂。
实施例2：
一种用于污泥脱水的高效复合调理剂，其由以下重量份数的组分组成：氧化钙20份、改性壳聚糖25份，沸石50份，硬脂酸淀粉酯10份，海藻酸钙5份；
所述改性壳聚糖的制备方法，其包括如下步骤：
（1）称取等摩尔的壳聚糖和1-羟甲基-5,5-二甲基海因溶解于体积分数为1%的乙酸溶液中，在100℃油浴环境下搅拌反应24小时，减压蒸馏去除溶剂乙酸后得到黏稠物；
（2）将步骤（1）中得到的黏稠物滴加至体积分数为0.1%的丙酮溶液中，搅拌至溶液呈乳白色，过滤除去絮状杂质后，抽滤得到固体，然后用无水乙醇洗涤固体3次，再于45℃下真空干燥48小时，即可得到改性壳聚糖。
本实施例所述用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按照配方的量称取沸石浸泡在质量分数为5%的盐酸溶液中6小时，接着用浓度为0.5mol/L碳酸钠溶液洗涤至中性，然后在100℃下干燥1.5小时，过250目筛得到沸石粉末；
（2）按照配方的量称取硬脂酸淀粉酯和海藻酸钙溶解于去离子水中得到混合液Ⅰ，接着将步骤（1）中得到的沸石粉末缓慢加入混合液Ⅰ中，在30℃下搅拌32小时得到混合液Ⅱ；所述搅拌的转速为550r/min；
（3）按照配方的量称取氧化钙和改性壳聚糖缓慢加入至步骤（2）中得到的混合液Ⅱ，在20℃下搅拌42小时，离心分离得到沉淀，用去离子水洗涤沉淀3次，然后在50℃下在真空度为0.8MPa的条件下干燥3小时，即可得到用于污泥脱水的高效复合调理剂。
实施例3：
一种用于污泥脱水的高效复合调理剂，其由以下重量份数的组分组成：氧化钙30份、改性壳聚糖20份，沸石30份，硬脂酸淀粉酯15份，海藻酸钙5份；
所述改性壳聚糖的制备方法，其包括如下步骤：
（1）称取等摩尔的壳聚糖和1-羟甲基-5,5-二甲基海因溶解于体积分数为1%的乙酸溶液中，在100℃油浴环境下搅拌反应32小时，减压蒸馏去除溶剂乙酸后得到黏稠物；
（2）将步骤（1）中得到的黏稠物滴加至体积分数为0.1%的丙酮溶液中，搅拌至溶液呈乳白色，过滤除去絮状杂质后，抽滤得到固体，然后用无水乙醇洗涤固体2次，再于45℃下真空干燥48小时，即可得到改性壳聚糖。
本实施例所述用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按照配方的量称取沸石浸泡在质量分数为5%的盐酸溶液中5.5小时，接着用浓度为0.5mol/L碳酸钠溶液洗涤至中性，然后在110℃下干燥1.5小时，过300目筛得到沸石粉末；
（2）按照配方的量称取硬脂酸淀粉酯和海藻酸钙溶解于去离子水中得到混合液Ⅰ，接着将步骤（1）中得到的沸石粉末缓慢加入混合液Ⅰ中，在40℃下搅拌36小时得到混合液Ⅱ；所述搅拌的转速为600r/min；
（3）按照配方的量称取氧化钙和改性壳聚糖缓慢加入至步骤（2）中得到的混合液Ⅱ，在30℃下搅拌24小时，离心分离得到沉淀，用去离子水洗涤沉淀3次，然后在56℃下在真空度为1.2MPa的条件下干燥2小时，即可得到用于污泥脱水的高效复合调理剂。
实施例4：
一种用于污泥脱水的高效复合调理剂，其由以下重量份数的组分组成：氧化钙28份、改性壳聚糖24份，沸石45份，硬脂酸淀粉酯12份，海藻酸钙4份；
所述改性壳聚糖的制备方法，其包括如下步骤：
（1）称取等摩尔的壳聚糖和1-羟甲基-5,5-二甲基海因溶解于体积分数为1%的乙酸溶液中，在100℃油浴环境下搅拌反应26小时，减压蒸馏去除溶剂乙酸后得到黏稠物；
（2）将步骤（1）中得到的黏稠物滴加至体积分数为0.1%的丙酮溶液中，搅拌至溶液呈乳白色，过滤除去絮状杂质后，抽滤得到固体，然后用无水乙醇洗涤固体3次，再于45℃下真空干燥48小时，即可得到改性壳聚糖。
本实施例所述用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按照配方的量称取沸石浸泡在质量分数为5%的盐酸溶液中6小时，接着用浓度为0.5mol/L碳酸钠溶液洗涤至中性，然后在120℃下干燥1小时，过250目筛得到沸石粉末；
（2）按照配方的量称取硬脂酸淀粉酯和海藻酸钙溶解于去离子水中得到混合液Ⅰ，接着将步骤（1）中得到的沸石粉末缓慢加入混合液Ⅰ中，在38℃下搅拌24小时得到混合液Ⅱ；所述搅拌的转速为450r/min；
（3）按照配方的量称取氧化钙和改性壳聚糖缓慢加入至步骤（2）中得到的混合液Ⅱ，在28℃下搅拌48小时，离心分离得到沉淀，用去离子水洗涤沉淀2次，然后在60℃下在真空度为0.9MPa的条件下干燥3小时，即可得到用于污泥脱水的高效复合调理剂。
实验例：
选取广西南宁市某污水处理厂浓缩池中的含水率为98%的污泥作为处理对象，分别将实施例1～4中所述的用于污泥脱水的高效复合调理剂与污泥按照重量比为5:100的比例进行混合，搅拌30分钟后采用常规的污泥比阻测定方法进行污泥比阻的测定，然后经压滤机脱水后按照常规方法测定污泥的含水率，并采用常规方法检测滤液中镉、铅、铬离子浓度；同时将氧化钙作为对比例，使用氧化钙与污泥按照重量比为5:100的比例进行混合，搅拌30分钟后采用常规的污泥比阻测定方法进行污泥比阻的测定，然后经压滤机脱水后按照常规方法测定污泥的含水率，并采用常规方法检测滤液中镉、铅、铬离子浓度；具体实验结果见表1。
由上述实验数据可见，本发明的用于污泥脱水的高效复合调理剂可以大幅降低污泥的比阻，污泥经过一次压滤就可以将含水率降至60%左右，而且滤液中金属阳离子也大幅减少，有利于简化后续的污泥和滤液处理工序，提高污泥处理效率。
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 (3)
1.一种用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法，其特征在于：所述用于污泥脱水的高效复合调理剂由以下重量份数的组分组成：氧化钙20～30份、改性壳聚糖20～30份，沸石30～50份，硬脂酸淀粉酯10～15份，海藻酸钙3～5份；
所述改性壳聚糖的制备方法，其包括如下步骤：
（S1）称取等摩尔的壳聚糖和1-羟甲基-5,5-二甲基海因溶解于体积分数为1%的乙酸溶液中，在100℃油浴环境下搅拌反应24～32小时，减压蒸馏去除溶剂乙酸后得到黏稠物；
（S2）将步骤（S1）中得到的黏稠物滴加至体积分数为0.1%的丙酮溶液中，搅拌至溶液呈乳白色，过滤除去絮状杂质后，抽滤得到固体，然后用无水乙醇洗涤固体2～3次，再于45℃下真空干燥48小时，即可得到改性壳聚糖；
所述用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法包括如下步骤：
（1）按照配方的量称取沸石浸泡在质量分数为5%的盐酸溶液中5～6小时，接着用浓度为0.5mol/L碳酸钠溶液洗涤至中性，然后在100～120℃下干燥1～2小时，过250～300目筛得到沸石粉末；
（2）按照配方的量称取硬脂酸淀粉酯和海藻酸钙溶解于去离子水中得到混合液Ⅰ，接着将步骤（1）中得到的沸石粉末缓慢加入混合液中，在30～40℃下搅拌24～36小时得到混合液Ⅱ；
（3）按照配方的量称取氧化钙和改性壳聚糖缓慢加入至步骤（2）中得到的混合液Ⅱ，在20～30℃下搅拌24～48小时，离心分离得到沉淀，用去离子水洗涤沉淀2～3次，然后在50～60℃下真空干燥2～4小时，即可得到用于污泥脱水的高效复合调理剂。
2.根据权利要求1所述的用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法，其特征在于：在所述制备方法的步骤（2）中所述搅拌的转速为400～600r/min。
3.根据权利要求1所述的用于污泥脱水的高效复合调理剂的制备方法，其特征在于：在所述制备方法的步骤（3）中所述的真空干燥是在真空度为0.8～1.2MPa的条件下进行的。
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