CN112939418B

CN112939418B - 污泥脱水添加物及其使用方法

Info

Publication number: CN112939418B
Application number: CN202110115066.5A
Authority: CN
Inventors: 郑宇松; 赖咏梅; 郑翔书
Original assignee: Chongqing Siji Jinbiao Technology Co ltd
Current assignee: Chongqing Siji Jinbiao Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2041-01-27
Also published as: CN112939418A

Abstract

本发明公开了一种污泥脱水添加物，其特征在于：包括若干固态颗粒，各固态颗粒为经憎水性处理并使得固态颗粒表面覆盖有憎水层。本发明还公开了一种污泥脱水添加物的使用方法，其特征在于：待脱水污泥与污泥脱水添加物按照重量份100：(5‑50)混合搅拌均匀后通过机械脱水设备或热干化脱水设备进行脱水。本发明污泥脱水添加物及其使用方法，能够更好避免滤布的滤水孔堵塞，更好帮助提升污泥脱水效率。

Description

污泥脱水添加物及其使用方法

技术领域

本发明属于城市污泥领域，具体涉及一种污泥脱水添加物及其使用方法。

背景技术

一座40万吨日处理量的污水处理厂每日所产生的污泥约为400吨(污泥量约为污水处理量的千分之一)，每个10万人口数量级的城区一般都有1～3座这类规模的污水处理厂。污泥是生活污水经过处理后的副产物,具有量大、含水率高(含水80％以上)、不稳定、易腐败、有恶臭,并含有一些对人类健康有害的致病菌、寄生虫和重金属等。目前，通常是先将污泥经脱水处理后，再进行无害化处理。

污泥脱水效果好，则脱水后污泥的运输量大、运输成本更低，无害化处理的效果和效益更为理想。现有技术为了改善污泥的脱水性能，在污泥进行机械脱水前，一般均匀加入适量的有机高分子聚合物聚丙烯酰胺(pam)、石灰粉等来降低污泥比阻(污泥比阻是指：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。求此值的作用是比较不同的污泥(或同一污泥加入不同量的混合剂后)的过滤性能。污泥比阻愈大，过滤性能愈差)，使其易于脱水。但是，有机高分子聚合物聚丙烯酰胺(pam)是一种粘稠状浆体，很容易附在滤布上，阻塞滤孔，影响过滤效率。

基于此，本领域技术人员需考虑如何更好提升污泥的脱水过滤效果。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：

如何提供一种能够更好避免滤布的滤水孔堵塞，更好帮助提升污泥脱水效率的污泥脱水添加物及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

污泥脱水添加物，其特征在于：包括若干固态颗粒，各固态颗粒为经憎水性处理并使得固态颗粒表面覆盖有憎水层。

同现有技术相比较，本发明污泥脱水添加物具有的优点是：

1、起到更好避免滤布堵塞的作用

污泥脱水添加物包含若干的固态颗粒，固态颗粒表面覆盖有憎水层，使得固态颗粒具有憎水性，固态颗粒能够阻隔水进入固态颗粒内部，并在固态颗粒的憎水层外部形成一层水膜(该水膜厚度约为：1-2个水分子直径的厚度)，该水膜可使得固态颗粒更为光滑，显著降低污泥比阻的同时；也基于固态颗粒在水中更为光滑、流动性更高的特性，使得污泥以及污泥添加物更难以附着在滤布或滤水孔，起到更好的避免滤水堵塞的作用。

2、适用性好

在更好的避免滤布被堵塞后，也使得本发明的污泥脱水添加物，适合所有脱水设备(如：真空皮带机、离心机、压滤机)及其脱水原理。

3、起到提升脱水效率的作用

污泥脱水添加物中的固态颗粒具有比表面积大，使得固态颗粒的能够充分携裹粘附待脱水处理污泥(悬浮物)，这样在被压滤或离心甩干时，若干固态颗粒能够更充分的挤压待脱水处理污泥(悬浮物)，使得水分充分滤出，提升脱水效率。

污泥脱水添加物的使用方法，其特征在于：待脱水污泥与污泥脱水添加物按照重量份100：(5-50)混合搅拌均匀后通过机械脱水设备或热干化脱水设备进行脱水。

上述污泥脱水添加物的使用方法使用简便，只需在待脱水处理污泥加入本发明污泥脱水添加物并搅拌均匀即可。

附图说明

图1为本发明的实施例4中的防水煤粉的一种应用示例的示意框图。

图2为本发明的实施例5中的试验用物料照片。

图3为本发明的实施例5中的台式过滤离心机照片。

图4a和图4b为本发明的实施例5中第一次试验获取的滤液和滤饼的照片。

图5a和图5b为本发明的实施例5中第二次试验获取的滤液和滤饼的照片。

图6a和图6b为本发明的实施例5中第三次试验获取的滤液和滤饼的照片。

图7a和图7b为本发明的实施例5中第四次试验获取的滤液和滤饼的照片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

实施例1(粉煤灰)：

污泥脱水添加物，包括若干固态颗粒，各固态颗粒为经憎水性处理并使得固态颗粒表面覆盖有憎水层。

固态颗粒为粉煤灰，固态颗粒的粒径为1.5-2.5毫米。

憎水性处理工艺为：

将固态颗粒、碳酸钙和脂肪酸按照重量份之比100：20：10的比例制得混合物，将混合物加热并搅拌搅匀，加热温度为120度。

实施时，脂肪酸为硬脂酸或/和软脂酸。

实施时，加热时间少于30分钟。

混合物中还添加有少于6重量份的石蜡。

待脱水污泥与污泥脱水添加物按照重量份100：5混合搅拌均匀后通过机械脱水设备或热干化脱水设备进行脱水。

粉煤灰约为200元每吨，成本低廉，能够降低显著降低使用成本。

按照DB51/172-1993的方法对本实施例制得的上述具有憎水层的固体颗粒进行性能测试，结果显示，憎水率为99.1％，在700mm水柱压力下，4天无渗漏；具有良好的憎水性能。

脱水设备为真空皮带机，滤布连续使用了1个月未出现明显附着块和堵塞情形。

污泥脱水前含水率为：85％；脱水后含水率为11％。

实施例2(炉渣)：

本实施例与实施例1不同之处在于：固态颗粒为炉渣，固态颗粒的粒径为3-4毫米。

将固态颗粒、碳酸钙和脂肪酸按照重量份之比100：5：15的比例制得混合物，将混合物加热并搅拌搅匀，加热温度为130度。

待脱水污泥与污泥脱水添加物按照重量份100：25混合搅拌均匀后通过机械脱水设备或热干化脱水设备进行脱水。

炉渣约为50元每吨，成本低廉，能够降低显著降低使用成本。

按照DB51/172-1993的方法对本实施例制得的上述具有憎水层的固体颗粒进行性能测试，结果显示，憎水率为99.2％，在700mm水柱压力下，4天无渗漏；具有良好的憎水性能。

脱水设备为离心机，滤布连续使用了1个月未出现明显附着块和堵塞情形。

污泥脱水前含水率为：80％；脱水后含水率为12％。

实施例3(粘土)：

本实施例与实施例1不同之处在于：固态颗粒为粘土，固态颗粒的粒径为0.5-2毫米。

将固态颗粒、碳酸钙和脂肪酸按照重量份之比100：30：15的比例制得混合物，将混合物加热并搅拌搅匀，加热温度为160度。

待脱水污泥与污泥脱水添加物按照重量份100：40混合搅拌均匀后通过机械脱水设备或热干化脱水设备进行脱水。

粘土约为200至300元每吨，成本低廉，能够降低显著降低使用成本。

脱水设备为压滤机，滤布连续使用了1个月未出现明显附着块和堵塞情形。

污泥脱水前含水率为：82％；脱水后含水率为10％。

实施例4(煤粒或/和煤粉)：

本实施例与实施例1不同之处在于：固态颗粒为煤粒或/和煤粉(可以是任何一种煤类，包括褐煤)，固态颗粒的粒径为2毫米以下的混合物。

将固态颗粒、碳酸钙和脂肪酸按照重量份之比100：15：8的比例制得混合物，将混合物加热并搅拌搅匀，加热温度为115度，最终制得防水煤粉粒。

待脱水污泥与污泥脱水添加物按照重量份100：15混合搅拌均匀后通过机械脱水设备或热干化脱水设备进行脱水。

按照以下试验来进行试验和测算：

由上可知，采用本技术方案的污泥脱水方法提升了污泥的脱水性能；且制得的脱水污泥耦合燃烧，具有高热值，满足热电发电的要求。

优先此方案为最优实施方案，本技术方案的优点是：

1、污泥脱水性能提升

煤粉能够提升污泥的脱水性能和提升热值，但是煤粉自身的亲水性使其吸水后，粘度增加，也容易附在滤布上，阻塞滤孔。

现有技术中，粉煤灰的添加，可得到最小污泥含水率，但不利于污泥的后续能源化利用。煤粉的添加虽可提高热值，但污泥含水率高于添加粉煤灰的含水率。另外，当煤粉容易吸潮和氧化，进而降低热值。故现有的污泥脱水方法还不够理想。

防水煤粉粒具有强憎水特性，在水中不吸水。在空气中不吸潮、不氧化、不自燃；长期储存发热量不下降。该产品的鉴定专家委员会鉴定意见为：该产品技术可行，市场应用前景广阔，在应用于水力管道输送及无损耗储存方面填补了国内外空白，达到国际领先水平。

将防水煤粉粒应用于污泥脱水作为骨料，以及使得后续脱水后的污泥能够更好的耦合发电，实现能源化利用是本技术方案的创新。

本技术方案中，利用防水煤粉粒作为待脱水的污泥中添加物，防水煤粉粒不仅具有价格低廉、孔隙结构发达、疏水性能强等特点，还具有粉煤灰所没有的热值高的特点，用防水煤粉粒代替粉煤灰作为调理剂，对污泥进行调质，不仅能改善污泥的脱水性能，还能提高调质后污泥的热值，有利于后续的能源化利用。通过试验证明：

(1)防水煤粉粒能显著改善污泥的机械脱水性能。当防水煤粉粒投加量为5g/100mL污泥，粒径为100～600μm时，原污泥(含水率97％)经煤粉调质后的真空抽滤(抽滤压力为-0.09MPa)滤饼水分由调质前的75.22％降低至31.2％。

(2)防水煤粉粒对污泥调质与机械脱水后，不仅滤饼的含水率低，而且其热值相较于原污泥也得到了显著的提高，为污泥的能源化利用创造了条件。

(3)防水煤粉粒改善污泥机械脱水性能的机理主要表现在防水煤粉能显著降低污泥比阻并增强污泥疏水性能。经板框脱水机进行脱水，可直接得到含水率降为30％左右的污泥。

防水煤粉粒不仅疏水性比粉煤灰强，同时其强憎水特性和更为松散光滑的特性，使得待脱水以及脱水后的污泥更易分散，且防水煤粉粒自身无粘度，不易附在滤布上阻塞滤孔，防水煤粉粒掺在污泥中，还能保持自身发热量不降低，并提升脱水后的污泥耦合燃烧发电的热值。

本实施例中，添加有防水煤粉粒的待脱水污泥送入板框脱水机进行脱水，可得到含水率降为30％的污泥颗粒，若送入太阳能干燥间在温度为40℃以上，湿度15％以下，仅经过20小时的干燥处理，污泥含水率降至10％以下。这为污泥的能源化利用开辟了新通道。

举例，重庆市区污泥的干基发热量在1000-2000cal/kg之间，掺入的防水煤粉粒的发热量在4500cal/kg以上，则用此方法得到含水率32％的污泥颗粒，其发热量在2800cal/kg左右。晾干或在干燥间干燥后的污泥颗粒发热量可达3600cal/kg以上。该种污泥颗粒能满足流化床锅炉的燃烧发电所需。并满足燃煤机组等发电设备的燃烧和排放要求，显著提升了污泥的处理能力。

2、提升污泥的松散性，获得预料不到的好的技术效果

将掺了小比例防水煤粉(粒)的污泥，进行烘干，由于憎水性的防水煤粉(粒)的掺入，污泥变得松散，疏水性明显增强，粘性明显减弱，与不添加防水煤粉(粒)相比，烘干时间明显缩短，烘干所需热量明显减少。

与此同时，基于污泥松散性的提升，使得污泥在与燃煤混合磨粉生产的混合物混合更为充分均匀，以及混合物被抽吸投放至燃烧室时后能够燃烧得更为充分，热值高。

3、更利于后续应用(焚烧发电、焚烧发热、水泥制作、制砖添加物)，尤其是在用于制砖中，经烧结煤粉会在砖块内部燃烧并通过产生的二氧化碳使得砖块内部产生密集的孔隙，这样，不仅能够降低了砖块的重量也使得砖块具有更好的隔热保温效果。

实施例5(煤粒或/和煤粉)：

本实施例与实施例4不同之处在于，利用不同的试验来证实本发明的污泥脱水添加物能够提升污水的脱水效率。具体为：

1试验用物料及设备：

1.1物料名称(图2中所示)：浓缩污水(图中2标号1)，含固量：2-3％；防水煤粉粒(图中2标号2)，防水褐煤煤粉粒(图中2标号3)。

1.2试验离心机型号：TD5G台式过滤离心机(图3所示)，使用滤布500目(图中未示出)。

试验过程：

2.1第一次试验：

方案：400ml浓缩污水添加60g防水煤粉粒(黑色)。

本试验结果，参见图4a(右侧烧杯中为滤液，左侧为滤饼)和图4b(为滤饼的特写照片)所示。

2.2第二次试验：

方案：300ml浓缩污水添加60g防水煤粉粒(黑色)。

本试验结果，参见图5a(右侧烧杯中为滤液，左侧为滤饼)和图5b(为滤饼的特写照片)所示。

2.3第三次试验：

方案：300ml浓缩污水添加45g防水褐煤煤粉粒(褐色)。

本试验结果，参见图6a(烧杯中为滤液)和图6b(为滤饼的特写照片)所示。

2.4第四次试验：

方案：400ml浓缩污水添加40g防水褐煤煤粉粒(褐色)。

本试验结果，参见图7a(烧杯中为滤液)和图7b(为滤饼的特写照片)所示。

基于上面的第一至第四次试验：

据试验观察，本物料脱水较快，采用添加防水煤粉粒，充分搅拌均匀，经过滤离心机分离后，滤饼分为两层，靠滤布侧为较疏松大颗粒的煤粉，最表层为较细、相对较黏的细颗粒层,整个料层较为松散。

基本采用窄刮刀+拉袋方式可以完成卸料；而采用添加防水褐煤粉粒充分搅拌均匀后，滤饼分层相对没那么明显，且整个滤饼的含湿率更高，感观上更像普通的泥粉；不管是添加防水褐煤粉粒还是防水煤粉粒，均可采用窄刮刀+拉袋方式完成卸料，推荐使用机型PLD系列拉袋卸料离心机。

实施例6(碳酸钙)：

本实施例与实施例1不同之处在于：固态颗粒为碳酸钙，固态颗粒的粒径为1-4毫米。

待脱水污泥与污泥脱水添加物按照重量份100：50混合搅拌均匀后通过机械脱水设备或热干化脱水设备进行脱水。将通过机械脱水设备脱水后的污泥送入太阳能干燥间储放预设时间。

憎水性处理工艺为：

将固态颗粒和脂肪酸按照重量份之比100：10的比例混合加热并搅拌搅匀，加热温度为130度。

实施时，脂肪酸为硬脂酸或/和软脂酸。

实施时，加热时间少于30分钟。

实施时，混合物中还添加有少于6重量份的石蜡。

碳酸钙约为200至300元每吨，成本低廉，能够降低显著降低使用成本。

污泥脱水前含水率为：85％；脱水后含水率为12％。

实施例7(碳酸钙)：

本实施例与实施例6不同之处在于：固态颗粒为碳酸钙，固态颗粒的粒径为1-4毫米。

憎水性处理工艺为：

将固态颗粒和脂肪酸按照重量份之比100：20的比例混合加热并搅拌搅匀，加热温度为70度。

污泥脱水前含水率为：81％；脱水后含水率为10.5％。

实施例8(不同的憎水材质)：

本实施例与实施例1至7不同之处在于：

在固体颗粒表面覆盖的憎水层的憎水材质包含有机硅醇钠或有机硅树脂中的任意一种或两种。憎水材质与固体颗粒之间的重量份比为2：100。

所述憎水材质还包含碳酸钙；任意单位重量的固态颗粒中：碳酸钙、憎水材质与煤之间的重量份比为4：2：100。

将固态颗粒、水和憎水材质搅拌混合成浆料后除干水份。所述除水水份的工序采用烘干处理。

将固态颗粒和憎水材质在100度温度条件下搅拌混合预定时间后冷却至常温。

所述搅拌混合的时间为4分钟。

污泥脱水前含水率为：86％；脱水后含水率为12％。

实施例9(不同的憎水材质)：

本实施例与实施例8不同之处在于：

在固体颗粒表面覆盖的憎水层的憎水材质包含有机硅醇钠或有机硅树脂中的任意一种或两种。憎水材质与固体颗粒之间的重量份比为30：100。

所述憎水材质还包含碳酸钙；任意单位重量的固态颗粒中：碳酸钙、憎水材质与煤之间的重量份比为20：30：100。

将固态颗粒、水和憎水材质搅拌混合成浆料后除干水份。所述除水水份的工序采用晾干处理。

将固态颗粒和憎水材质在160度温度条件下搅拌混合预定时间后冷却至常温。

所述搅拌混合的时间为20分钟。

污泥脱水前含水率为：84％；脱水后含水率为15％。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims

1.污泥脱水添加物，其特征在于：包括若干固态颗粒，各固态颗粒为经憎水性处理并使得固态颗粒表面覆盖有憎水层；

所述固态颗粒为煤粒或/和煤粉；

憎水性处理工艺为：

将固态颗粒、碳酸钙和脂肪酸按照重量份之比100：（0.1-30）：（0.1-20）的比例制得混合物，将混合物加热并搅拌搅匀，加热温度为70至160度。

2.根据权利要求1所述的污泥脱水添加物，其特征在于：混合物中还添加有少于6重量份的石蜡。

3.根据权利要求1所述的污泥脱水添加物，其特征在于：所述固态颗粒的粒径小于5毫米。

4.根据权利要求1所述的污泥脱水添加物的使用方法，其特征在于：待脱水污泥与污泥脱水添加物按照重量份100：（5-50）混合搅拌均匀后通过机械脱水设备或热干化脱水设备进行脱水。

5.根据权利要求4所述的污泥脱水添加物的使用方法，其特征在于：将通过机械脱水设备脱水后的污泥送入太阳能干燥间储放预设时间。