專利名稱：高效污泥脫水工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域的對(duì)污泥的治理，尤其是一種高效污泥脫水 工藝。
背景技術(shù)：
隨著污水處理量的增加，污泥的排放量也在逐年遞增。由于 污泥含水率很高且保水性強(qiáng)，單靠簡(jiǎn)單的機(jī)械壓縮過濾很難達(dá)到 理想的脫水效果，給其處理和處置帶來很多問題。由于污泥顆粒 帶負(fù)電荷，因此采用陽(yáng)離子絮凝劑對(duì)污泥進(jìn)行脫水的方式比較廣
泛。進(jìn)入20世紀(jì)70年代以來，陽(yáng)離子絮凝劑的研制開發(fā)呈現(xiàn)出 明顯的增長(zhǎng)勢(shì)頭，美、日、英、法等國(guó)目前在廢水處理中都大量 使用了陽(yáng)離于型絮凝劑。美、日等國(guó)的陽(yáng)離子型絮凝劑已占合成 絮凝劑總量的近60%，而這幾年仍以10%以上的速度增長(zhǎng)。
在污泥處理過程中，用金屬鹽與聚電解質(zhì)同時(shí)投放到污泥中 能提高其脫水性能。Chitikela等人指出，用鐵鹽和陽(yáng)離子聚電解 質(zhì)對(duì)活性污泥進(jìn)行調(diào)節(jié)，nf使其具有更好的脫水性能。Watanabe
報(bào)道，用金屬凝結(jié)劑和兩性聚合物能使污泥具有更高的脫水率， 更低的剩余含水量和具有牢固結(jié)構(gòu)的絮凝體。Bohm等人用陽(yáng)離 子和陰離子聚合物同時(shí)調(diào)節(jié)污泥，使其獲得更好的脫水性能。但 國(guó)內(nèi)在這方面的研究還較少。
隨著近代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鋼渣、硫鐵礦渣的排放量日漸增 多。由于鋼渣、硫鐵礦渣中含有較多的鐵、鋁、硅、鈣等元素， 可以用來制備聚硅酸鋁鐵類絮凝劑。聚硅酸鹽類絮凝劑是-種新 型無機(jī)高分子絮凝劑，它是在聚硅酸(即活化硅酸)及傳統(tǒng)的鋁鹽、 鐵鹽等絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的聚硅酸與金屬鹽的復(fù)合產(chǎn)物。 這類絮凝劑可以把聚硅酸和聚鋁或聚鐵的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，充分發(fā) 揮二者的長(zhǎng)處，其絮凝性能遠(yuǎn)超過單獨(dú)的聚硅酸和聚金屬離子。 同聚硅酸相比，不但提高了穩(wěn)定性，而且增加了電中和能力，同 聚金屬離子相比，則增強(qiáng)了粘結(jié)架橋效能。
為了增大產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，本技術(shù)在利用有機(jī)高分子絮凝 劑的基礎(chǔ)上，與由鋼渣、硫鐵礦渣自制的無機(jī)高分子絮凝劑配伍使用，用于污泥脫水，-方面提高污泥的脫水性能，另一方面以 廢治廢，降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、 成本低廉、污泥脫水效果好的高效污泥脫水工藝。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-一種高效污泥脫水工藝，采用無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子 絮凝劑進(jìn)行污泥脫水，其工藝步驟是-
(1) .按污泥處理量體積比為0.3-1.0%的比例添加無機(jī)高分子絮 凝劑，快速攪拌lmin左右，慢速攪拌5 10min;
(2) .加入濃度為0.1~0.3%的有機(jī)高分子絮凝劑，其投加量的體積 比為污泥處理量的0.1~0.5%，快速攪拌lmin左右，慢速攪拌 1(M6min;
(3) .靜止10~25min即完成污泥脫水。
而且，所述的無機(jī)高分子絮凝劑的制備工藝步驟為
① 按1:1 6:1的重量比例稱取鋼渣和硫鐵礦渣粉未狀固體并 充分混合；
② 添加體積比為1: 4的鹽酸，其用量為5~10mL/g;
③ 加入過氧化物催化劑，其用量為20 30mg/g;
④ 在磁力攪拌器上常壓加熱到25 35'C,反應(yīng)10 20h，出料、 過濾，熟化4 7天即得無機(jī)高分子絮凝劑成品。
而且，所述的無機(jī)高分子絮凝劑中其原料鋼渣的Fe203和Si02 含量為30%左右，其原料硫鐵礦渣中總Fe203含量為20%左右、Si02 含量為60%左右、A1203含量為10%左右；所制備出的無機(jī)高分子絮 凝劑成品中A1和Fe總含量為2mol/L左右，pH值為3 5，產(chǎn)品呈棕 黃色，為粘稠狀液體。
而且，所述的過氧化物催化劑為過氧化氫、過氧甲酸、過氧 乙酸和過氧丙酸的其中之-。
而且，所述的無機(jī)高分子絮凝劑中的Fe含量為0.2g/L。
而且，所述的有機(jī)高分子絮凝劑選用分子量為400~500萬(wàn)的陽(yáng) 離子聚丙烯酰胺絮凝劑。


圖1為投加絮凝劑前后污泥沉降曲線；
圖2為過濾液體積隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例說明本發(fā)明，這里所述實(shí)施例的方案不限制本發(fā)明；本領(lǐng)域的專業(yè)人員按照本發(fā)明的方案可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和變化， 所述的這些改進(jìn)和變化都應(yīng)視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明的范圍和 實(shí)質(zhì)由權(quán)利要求來限定。
本高效污泥脫水工藝是采用無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子 絮凝劑進(jìn)行污泥脫水，其污泥脫水的工藝步驟是
(1) .按污泥處理量體積比為0.3-1.0%的比例添加無機(jī)高分子絮 凝劑(Fe含量為0.2g/L)，快速攪拌lmin左右，慢速攪拌5 10min;
(2) .加入濃度為0.1-0. 3%的有機(jī)高分子絮凝劑(選用分子量為 400 500萬(wàn)的陽(yáng)離子聚丙煒酰胺絮凝劑，濃度為0.2%),其投加量的 體積比為污泥處理量的0.1M).5Q/。，快速攪拌lmin左右，慢速攪拌 10 16min;
(3) .靜止10 25min，其脫水的效果見下面的應(yīng)用實(shí)例。
上述的無機(jī)高分子絮凝劑的制備工藝步驟為
① 按1:1 6:1的重量比例稱取鋼淹和硫鐵礦渣粉未狀固體并 充分混合；
② 添加體積比為1: 4的鹽酸，其用量為5~10mL/g;
③ 加入過氧化物催化劑，其用量為20~30mg/g;
④ 在磁力攪拌器上常壓加熱到25 35C反應(yīng)l(K20h，出料、 過濾，熟化4 7天即得無機(jī)高分子絮凝劑成品。
上述的無機(jī)高分子絮凝劑中其原料鋼渣的Fe203和Si02含量為 30%左右，其原料硫鐵礦渣中總Fe2O3含量為20。/。左右、&02含量為 60%左右、八1203含量為10%左右；所制備出的無機(jī)高分子絮凝劑成 品中Al和Fe總含量為2mol/L左右，pH值為3~5，產(chǎn)品呈棕黃色， 為粘稠狀液體。
采用的過氧化物催化劑為過氧化氫、過氧甲酸、過氧乙酸和 過氧丙酸的其中之一均可。
應(yīng)用實(shí)例1:
將以上實(shí)例中制備的無機(jī)高分子絮凝劑產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)的有機(jī)高 分子絮凝劑配伍用于污泥脫水，其復(fù)配工藝條件同本發(fā)明的技術(shù)方案。與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品陽(yáng)離子聚丙烯酰胺CPAM—1及法國(guó)暢銷產(chǎn)品 CPAM—2進(jìn)行污泥脫水性能對(duì)比試驗(yàn)，其中兩種CPAM的濃度分別
配置到c-0.2%，投加量0.25%。原始污泥的含水率為95%。
(1)絮凝劑對(duì)含水率去除的影響
表i自制的兩種絮凝劑復(fù)配與國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品用于污泥脫水的效果比較
污泥脫水后含水率/%水分去除率/%
最優(yōu)復(fù)配方案70.9224.08
CPAM—177.9917.01
CPAM—275.3119.69
由表1可知:利用正交實(shí)驗(yàn)法得到的最優(yōu)復(fù)配方案其脫水性最好， 水分去除率為24.08%，與國(guó)外的有機(jī)絮凝劑作對(duì)比，水分去除率比 國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品高出4.39%。 (2)絮凝劑對(duì)污泥沉降性能的影響
由于污泥中的微細(xì)顆粒帶負(fù)電，互相相斥，還有部分污泥與表面 附著水結(jié)合成凝膠體，所以它們能在水中穩(wěn)定分布，沉降性能較差， 靠重力沉降只能將污泥與游離水分開，當(dāng)加入脫水劑后使帶負(fù)電的污 泥顆粒脫穩(wěn)，并將表面附著水化成游離水，由此可見，污泥的沉降性 能可作為衡量絮凝劑性能的衡量指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2及圖1。
表2投加絮凝劑前后污泥沉降與時(shí)間的關(guān)系
Tab.4~6 The relation of deposited sludge before or after adding flocculant and time
沉降時(shí)間t (min)102030405060708090100
底泥體i愨 i 二K93878482818079787675
枳 V92858178767574727068
(mL)2#污泥90貼K072706865636260
注W污泥為加入CPAM-2后的污泥，2#污泥為加入自制復(fù)配絮凝劑后的污泥。
由圖1可知，在沉降實(shí)驗(yàn)開始的40min內(nèi)，污泥的沉降速度較快。 在100min內(nèi)，空白污泥的底泥高度最小為75mL，可見單靠重力進(jìn) 行污泥沉降效果是有限的，加入復(fù)配絮凝劑和國(guó)外絮凝劑CPAM-2 后，沉降速度比空白污泥明顯加快，1#污泥的底泥體積降至68mL， 2#污泥的底泥體積降至60mL，可見復(fù)配絮凝劑對(duì)污泥的沉降性能優(yōu) 于CPAM國(guó)2。 (3)絮凝劑對(duì)污泥過濾性能的影響
絮凝劑對(duì)污泥的絮凝脫水，在于改變污泥顆粒結(jié)構(gòu)，破壞膠體穩(wěn) 定性，提高污泥濾水性能。污泥脫水實(shí)驗(yàn)是在同等操作條件下進(jìn)行的， 因此在一定時(shí)間內(nèi)過濾濾液的體積是比較污泥脫水效果的直接指標(biāo)。濾液越多，脫水效果越好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見如表3，圖2。
表3過濾液體積隨時(shí)間的變化關(guān)系
過濾時(shí)間t (min)01234
空白污泥045566872
濾液體積1#污泥057707578
V (mL)
2#污泥0678487粉
注W污泥為加入CPAM-2后的污泥，2#污泥為加入自制復(fù)配絮凝劑后的污泥。
從圖2中可以看出，加入自制的復(fù)配絮凝劑的污泥濾液體積始終
高于加入CPAM-2絮凝劑的濾液體積，即前者脫水性能更好。
通過污泥脫水性能測(cè)試，可得出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為
利用鋼渣、硫鐵礦渣制備的無機(jī)高分子絮凝劑與有機(jī)高分子 絮凝劑配伍用于污泥脫水，效果顯著，成本較低，有一定的市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)力；與單獨(dú)使用有機(jī)高分子絮凝劑相比，既提高了污泥脫水 性能，又降低了處理成本；并且，該技術(shù)屬于廢物再利用資源再 生技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種高效污泥脫水工藝，采用無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑進(jìn)行污泥脫水，其特征在于其工藝步驟是(1).按污泥處理量體積比為0.3-1.0％的比例添加無機(jī)高分子絮凝劑，快速攪拌1min左右，慢速攪拌5～10min；(2).加入濃度為0.1～0.3％的有機(jī)高分子絮凝劑，其投加量的體積比為污泥處理量的0.1～0.5％，快速攪拌1min左右，慢速攪拌10～16min；(3).靜止10～25min即完成污泥脫水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效污泥脫水工藝，其特征在于所述 的無機(jī)髙分子絮凝劑的制備丄藝步驟為① 按1:1 6:1的重量比例稱取鋼渣和硫鐵礦渣粉未狀固體并 充分混合；② 添加體積比為1: 4的鹽酸，其用量為5~10mL/g;③ 加入過氧化物催化劑，其用量為20~30mg/g;④ 在磁力攪拌器上常壓加熱到25 35'C，反應(yīng)10 20h,出料、 過濾，熟化4 7犬即得無機(jī)高分子絮凝劑成品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效污泥脫水工藝，其特征在于所述 的無機(jī)高分子絮凝劑中其原料鋼渣的Fe203和SiOz含量為30%左 右，其原料硫鐵礦渣中總Fe203含量為20%左右、Si02含量為60% 左右、八1203含量為10。/。左右；所制備出的無機(jī)高分子絮凝劑成品中 Al和Fe總含量為2mol/L左右，pH值為3 5，產(chǎn)品呈棕黃色，為粘 稠狀液體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效污泥脫水工藝，其特征在于所述 的過氧化物催化劑為過氧化諷、過氧甲酸、過氧乙酸和過氧丙酸 的其中之--。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效污泥脫水工藝，其特征在于所述 的無機(jī)高分子絮凝劑中的Fe含量為0.2g/L。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效污泥脫水工藝，其特征在于所述 的有機(jī)高分子絮凝劑選用分子量為400~500萬(wàn)的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺 絮凝劑。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域一種高效污泥脫水工藝。其主要技術(shù)特點(diǎn)是無機(jī)高分子絮凝劑用鋼渣、硫鐵礦渣、鹽酸及少量催化劑為原料，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化制備而成，具有高效能的架橋作用，來源豐富，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)廉；與有機(jī)絮凝劑配伍用于污泥脫水既提高了污泥脫水性能，又極大地降低了成本。
文檔編號(hào)C02F11/14GK101200343SQ200610130119
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
發(fā)明者李桂菊, 楊迎花, 昶 王, 賈青竹 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)