CN111320355A - 一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，首先将甘蔗渣通过机械粉碎、超声粉碎得到含微纳米级甘蔗渣的滤液，然后加入丙烯酰胺进行接枝，然后浓缩干燥得到白色粉末(高分子絮凝剂)，将该白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙混合并研磨过筛后，即可得到用于污泥脱水的高效絮凝剂。本发明的用于污泥脱水的高效絮凝剂，主要由高分子絮凝剂和无机沉淀剂两部分组成，污泥脱水效果非常好，且本发明利用成本非常低的甘蔗渣作为主要原料(占絮凝剂总量的50％以上)，相比传统的絮凝剂，成本显著降低，具有非常好的经济价值。

Description

一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法。
背景技术
污泥脱水技术主要分为自然干化脱水和机械脱水两大类。自然干化脱水是将污泥摊置到由级配砂石铺垫的干化场上，通过蒸发、渗透和清液溢流等方式实现脱水。这种脱水方式适于村镇小型污水处理厂的污泥处理，维护管理工作量很大，且产生大范围的恶臭。机械脱水是利用机械设备进行污泥脱水，因而占地少，与自然干化相比，恶臭影响也较小，但运行维护费用较高。污泥的进一步脱水则称污泥干化，干化污泥的含水率低于百分之十。
由于污泥颗粒带一定的电荷，脱水性能很差，通常采用化学调理方法，投加脱水絮凝剂使污泥胶质颗粒表面法神化学反应，中和污泥胶质微粒所带的电荷，促使污泥微粒凝聚成较大的颗粒絮体，同时使水从污泥颗粒中分离出来，强化脱水作用。目前污泥处理的絮凝剂费用为污水处理厂的主要费用，因此有必要研究一种成本低、效果好，且安全无毒的污泥脱水絮凝剂。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
A、甘蔗渣的前处理：将甘蔗渣原料用清水冲洗干净，用30-50℃烘箱对甘蔗渣进行烘干处理，对烘干后的固体物质进行反复机械粉碎5-7次后，过25目筛，取筛下物；
B、将机械粉碎好的甘蔗渣进一步超声波粉碎：以水为溶剂，超声功率为1500-2000W，料液比为1：(6-10)的条件下进一步超声波粉碎8-15min后，过800目筛，得含甘蔗渣的滤液；
C、在含甘蔗渣的滤液中加入丙烯酰胺和氧化石墨烯，通入氮气后，在60-70℃条件下，在机械搅拌作用下滴加过硫酸铵，滴加完毕后反应40-60min；然后通过减压蒸馏浓缩，低温烘干，得到白色粉末；
D、将步骤C中的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙混合均匀后，研磨并过600目筛，取筛下物，即可。
优选的，所述的步骤B中，过800目筛得到的滤渣与步骤A中的筛下物混合后再次进行超声波粉碎。
优选的，所述的步骤C中，所述的含甘蔗渣的滤液中甘蔗渣的质量分数为3-8％。
优选的，所述的步骤C中，所述的丙烯酰胺和氧化石墨烯的加入量与甘蔗渣的质量比分别为(0.5-1)：1和(0.01-0.03)：1。
优选的，所述的步骤C中，所述的过硫酸铵的加入量与甘蔗渣的质量比为(0.05-0.1)：1。
优选的，所述的步骤D中，所述的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的质量比为(60-75)：(4-6)：(6-10)：(15-20)。
优选的，所述的步骤D中，所述的氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的粒径为250目。
进一步优选的，本发明的用于污泥脱水的高效絮凝剂，应用时，在含水量为60-90％(质量分数)的污泥中加入量为0.5-1％(质量分数)。
甘蔗是制糖的主要原料之一。经过榨糖之后剩下的甘蔗渣，约有50％的纤维可以用来造纸。不过，其中尚有部分蔗髓(髓细胞)没有交织力，制浆过程前应予除去。甘蔗渣纤维长度约为0.65－2.17mm，宽度是21－28μm。其纤维形态虽然比不上木材和竹子，但是比稻、麦草纤维则略胜一筹。浆料可以配入部分木浆后，抄制胶版印刷纸、水泥袋纸等。本发明利用成本非常低的甘蔗渣作为主要原料(占絮凝剂总量的50％以上)，相比传统的絮凝剂，成本显著降低。
本发明的有益之处在于：本发明的用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，首先将甘蔗渣通过机械粉碎、超声粉碎得到含微纳米级甘蔗渣的滤液，然后加入丙烯酰胺进行接枝，然后浓缩干燥得到白色粉末(高分子絮凝剂)，将该白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙混合并研磨过筛后，即可得到用于污泥脱水的高效絮凝剂。
本发明在接枝过程中加入微量的氧化石墨烯，一方面氧化石墨烯可以作为接枝的模板，加大反应过程中的接触面积，从而提升接枝效率；另一方面部分氧化石墨烯还会接枝进入接枝好的高分子体系中，显著提升后续得到的高分子絮凝剂的脱水效果。
本发明的用于污泥脱水的高效絮凝剂，主要由高分子絮凝剂和无机沉淀剂两部分组成，污泥脱水效果非常好，且本发明利用成本非常低的甘蔗渣作为主要原料(占絮凝剂总量的50％以上)，相比传统的絮凝剂，成本显著降低，具有非常好的经济价值。
具体实施方式
实施例1
一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
A、甘蔗渣的前处理：将甘蔗渣原料用清水冲洗干净，用38℃烘箱对甘蔗渣进行烘干处理，对烘干后的固体物质进行反复机械粉碎6次后，过25目筛，取筛下物；
B、将机械粉碎好的甘蔗渣进一步超声波粉碎：以水为溶剂，超声功率为1800W，料液比为1：8的条件下进一步超声波粉碎10min后，过800目筛，得含甘蔗渣的滤液；
C、在含甘蔗渣的滤液中加入丙烯酰胺和氧化石墨烯，通入氮气后，在65℃条件下，在机械搅拌作用下滴加过硫酸铵，滴加完毕后反应45min；然后通过减压蒸馏浓缩，低温烘干，得到白色粉末；所述的丙烯酰胺和氧化石墨烯的加入量与甘蔗渣的质量比分别为0.8：1和0.025：1；所述的过硫酸铵的加入量与甘蔗渣的质量比为0.07：1；
D、将步骤C中的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙混合均匀后，研磨并过600目筛，取筛下物，即可；所述的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的质量比为72：5：8：20。
所述的步骤B中，过800目筛得到的滤渣与步骤A中的筛下物混合后再次进行超声波粉碎。
所述的步骤C中，所述的含甘蔗渣的滤液中甘蔗渣的质量分数为5.5％。
所述的步骤D中，所述的氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的粒径为250目。
实施例2
一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
A、甘蔗渣的前处理：将甘蔗渣原料用清水冲洗干净，用50℃烘箱对甘蔗渣进行烘干处理，对烘干后的固体物质进行反复机械粉碎5次后，过25目筛，取筛下物；
B、将机械粉碎好的甘蔗渣进一步超声波粉碎：以水为溶剂，超声功率为2000W，料液比为1：6的条件下进一步超声波粉碎8min后，过800目筛，得含甘蔗渣的滤液；
C、在含甘蔗渣的滤液中加入丙烯酰胺和氧化石墨烯，通入氮气后，在70℃条件下，在机械搅拌作用下滴加过硫酸铵，滴加完毕后反应40min；然后通过减压蒸馏浓缩，低温烘干，得到白色粉末；所述的丙烯酰胺和氧化石墨烯的加入量与甘蔗渣的质量比分别为1：1和0.01：1；所述的过硫酸铵的加入量与甘蔗渣的质量比为0.1：1；
D、将步骤C中的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙混合均匀后，研磨并过600目筛，取筛下物，即可；所述的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的质量比为60：6：6：17。
所述的步骤B中，过800目筛得到的滤渣与步骤A中的筛下物混合后再次进行超声波粉碎。
所述的步骤C中，所述的含甘蔗渣的滤液中甘蔗渣的质量分数为3％。
所述的步骤D中，所述的氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的粒径为250目。
实施例3
一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
A、甘蔗渣的前处理：将甘蔗渣原料用清水冲洗干净，用30℃烘箱对甘蔗渣进行烘干处理，对烘干后的固体物质进行反复机械粉碎7次后，过25目筛，取筛下物；
B、将机械粉碎好的甘蔗渣进一步超声波粉碎：以水为溶剂，超声功率为1500W，料液比为1：10的条件下进一步超声波粉碎15min后，过800目筛，得含甘蔗渣的滤液；
C、在含甘蔗渣的滤液中加入丙烯酰胺和氧化石墨烯，通入氮气后，在60℃条件下，在机械搅拌作用下滴加过硫酸铵，滴加完毕后反应60min；然后通过减压蒸馏浓缩，低温烘干，得到白色粉末；所述的丙烯酰胺和氧化石墨烯的加入量与甘蔗渣的质量比分别为0.5：1和0.03：1；所述的过硫酸铵的加入量与甘蔗渣的质量比为0.05：1；
D、将步骤C中的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙混合均匀后，研磨并过600目筛，取筛下物，即可；所述的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的质量比为75：4：10：15。
所述的步骤B中，过800目筛得到的滤渣与步骤A中的筛下物混合后再次进行超声波粉碎。
所述的步骤C中，所述的含甘蔗渣的滤液中甘蔗渣的质量分数为8％。
所述的步骤D中，所述的氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的粒径为250目。
对比例1
将实施例1中的氧化石墨烯去除，其余配比和制备方法不变。
对比例2
将实施例1中的氧化石墨烯去除，并将步骤C中的反应时间从45min延长至120min，其余配比和制备方法不变。
以下对实施例1-3和对比例1-2制备的用于污泥脱水的高效絮凝剂的应用效果进行测试，具体测试方法如下：
分别取10kg实施例1-3的絮凝剂加入到1吨含水率为60％、70％、80％的待处理污泥中，搅拌均匀，静置15-45min，测试静置后的底层污泥在15、20、25、30、35、40、45min后的含水率，具体数据见表1。
表1：60％、70％、80％的污泥处理后含水率测试结果；
Figure BDA0002282629980000071
由表1的测试数据可以知道，本发明的用于污泥脱水的高效絮凝剂，可以将污泥迅速脱水至含水率为20％左右。
以下将实施例1和对比例1-2的絮凝剂加入到1吨含水率为60％的待处理污泥中，搅拌均匀，静置15-45min，测试静置后的底层污泥在15、20、25、30、35、40、45min后的含水率，具体数据见表2。
表2：60％的污泥处理后的含水率对比测试结果；
Figure BDA0002282629980000072
由以上测试数据可以知道，本发明制备过程中加入氧化石墨烯，可以显著提升絮凝剂的脱水效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、甘蔗渣的前处理：将甘蔗渣原料用清水冲洗干净，用30-50℃烘箱对甘蔗渣进行烘干处理，对烘干后的固体物质进行反复机械粉碎5-7次后，过25目筛，取筛下物；
B、将机械粉碎好的甘蔗渣进一步超声波粉碎：以水为溶剂，超声功率为1500-2000W，料液比为1：(6-10)的条件下进一步超声波粉碎8-15min后，过800目筛，得含甘蔗渣的滤液；
C、在含甘蔗渣的滤液中加入丙烯酰胺和氧化石墨烯，通入氮气后，在60-70℃条件下，在机械搅拌作用下滴加过硫酸铵，滴加完毕后反应90-120min；然后通过减压蒸馏浓缩，低温烘干，得到白色粉末；
D、将步骤C中的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙混合均匀后，研磨并过600目筛，取筛下物，即可。
2.如权利要求1所述的用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤B中，过800目筛得到的滤渣与步骤A中的筛下物混合后再次进行超声波粉碎。
3.如权利要求1所述的用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤C中，所述的含甘蔗渣的滤液中甘蔗渣的质量分数为3-8％。
4.如权利要求1所述的用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤C中，所述的丙烯酰胺和氧化石墨烯的加入量与甘蔗渣的质量比分别为(0.5-1)：1和(0.01-0.03)：1。
5.如权利要求1所述的用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤C中，所述的过硫酸铵的加入量与甘蔗渣的质量比为(0.05-0.1)：1。
6.如权利要求1所述的用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤D中，所述的白色粉末与氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的质量比为(60-75)：(4-6)：(6-10)：(15-20)。
7.如权利要求1所述的用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤D中，所述的氧化铝、硫酸铁和碳酸钙的粒径为250目。
8.如权利要求1-7任一所述的用于污泥脱水的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，该方法制备的高效絮凝剂，应用时，在含水量为60-90％的污泥中加入量为0.5-1％。
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CN115254025B (zh) * 2022-08-19 2024-04-05 常州大学 一种印染污泥脱水剂制备及其调理印染污泥的方法

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