一種污泥脫水絮凝劑及其脫水方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種污泥脫水絮凝劑及其深度脫水方法水方法，所述污泥脫水絮凝劑由如下重量百分比的各組分組成：氧化鋁5~27%、甲殼素4~18%、二氧化硅13~25%、丙烯酰胺10~24%、氯化鈉6~18%、濃硫酸2~13%，所述絮凝劑原料來源廣泛、且價格低廉。本發(fā)明還提供了一種利用所述高效絮凝劑深度脫水的方法，利用本發(fā)明的污泥脫水絮凝劑及其脫水方法處理污泥，在減少污泥脫水時間的同時還能實現(xiàn)污泥的深度脫水，可直接將1噸含水率為60%～99%的污泥在45分鐘內(nèi)脫水至含水率達(dá)到25-45%，大大方便了污泥的后續(xù)處理，滿足后續(xù)進(jìn)行復(fù)耕、綠化的要求，解決了大量堆放污泥的處理處置難題。另外，本發(fā)明方法無須使用壓濾或離心設(shè)備，大大降低了污泥脫水處理的運行成本。
【專利說明】一種污泥脫水絮凝劑及其脫水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污泥脫水技術(shù)，特別涉及一種污泥脫水絮凝劑及其脫水方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和人口密度的迅猛增加，我國城鎮(zhèn)污水處理廠污水處理量日益增加，由此將產(chǎn)生大量活性污泥，引起的二次污染問題已不容忽視。由于這些活性污泥不僅性質(zhì)很不穩(wěn)定、力學(xué)性能差、極易腐化，而且體積非常龐大，含水率較高，普遍存在著“重水輕泥”的問題，不利于運輸和處置，也無法進(jìn)行后續(xù)的土地利用，造成大量土地資源的浪費。因此，作為一種具有巨大環(huán)境污染危害的廢棄物，污泥如何妥善處理處置已經(jīng)成為公眾關(guān)注的環(huán)境問題。
[0003]目前，污泥的處理工藝主要包括污泥的濃縮、消化、脫水、干化及焚燒、制有機肥以及填埋等方法處理。然而，污泥含水率高，污泥與水分子的結(jié)合非常緊密，脫水困難是制約污泥處理處置的關(guān)鍵因素。污泥中的水分按其狀態(tài)共分為四種，包括間隙水、毛細(xì)水、吸附水、結(jié)合水，其中間隙水一般占污泥總含水量的70%左右，這些間隙水與污泥顆粒的水分結(jié)合勢能較高，直接采用真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓等常規(guī)排水方法，只能將極少的自由水脫出，污泥的物理力學(xué)性質(zhì)基本得不到改善。針對污泥脫水的難題，國內(nèi)外研究人員開發(fā)出了一系列污泥脫水劑及其脫水方法，脫水劑主要采用無機、有機或其混合型絮凝劑，無機絮凝劑如鐵鹽、鋁鹽、鈣離子等通過電性中和、壓縮雙電層、降低斥力電位，從而減少微粒間的排斥作用，達(dá)到聚沉的目的；有機絮凝劑，如聚丙烯酰胺類主要通過高分子化合物的吸附和橋聯(lián)作用使微粒聚集在一起，形成較大絮體而沉降。例如，申請?zhí)枮镃N102180582A的專利公開了一種高效無機污泥脫水劑，由以下組分按不同重量百分比組成:氯化鈉25~50%、氯化鎂35~60%、氯化鐵I~10%、98%濃硫酸1-5%;專利號為CN 102515464 B的專利和申請?zhí)枮镃N102515465 A的專利也分別公開了利用以Si02、Al2O3為主要成分的黃金尾礦和煤粉制備復(fù)合污泥絮凝脫水調(diào)理劑的方法，指出S1、Al、Ca這些元素恰恰是復(fù)合型無機高分子污泥脫水劑的主要成份；申請?zhí)枮镃N 103193374 A的專利一種污泥脫水調(diào)質(zhì)劑及其污泥脫水的方法，所述脫水調(diào)質(zhì)劑由聚丙烯酰胺、無機高分子絮凝劑、粉煤灰、表面活性劑組成；申請?zhí)枮镃N 102702387 A的專利記載了一種利用脫乙酰度為23%的干燥甲殼素為原料制備淺黃色的甲殼素季鱗鹽，作為殺菌污泥脫水劑的方法，大大改善了現(xiàn)有脫乙?；募讱に刂苯佑糜谖勰嗝撍畡┟撍Ч畹娜毕荨５@些現(xiàn)有技術(shù)存在用藥量大，成本高、且脫水率低、脫水周期長的缺陷。另外，對于幾萬甚至十幾萬方的污泥，是不可能實現(xiàn)將其再次輸送進(jìn)入脫水設(shè)備進(jìn)行深度脫水的。因此，開發(fā)出一種低廉高效污泥脫水劑，采用新型原位脫水技術(shù)改善污泥的物理力學(xué)性質(zhì)，將污泥堆場改造為可以滿足土地綠化等要求的場地，是目前亟待解決的環(huán)境問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一個目的在于通過對現(xiàn)有污泥脫水劑的組方進(jìn)行研究，提供一種工藝簡單、成本低廉、脫水速度快、脫水效率高的污泥脫水絮凝劑。
[0005]本發(fā)明的第一個目的是這樣實現(xiàn)的:
一種污泥脫水絮凝劑，其特征在于:所述污泥脫水絮凝劑其組分和含量按如下重量百分比的成分組成:
氧化鋁 5~27%
甲殼素 4~18%
二氧化硅 13~25%
丙烯酰胺 10~24%
氯化鈉 6~18%
濃硫酸 2~13%。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種污泥脫水方法，包括如下步驟:
(1)制備所述污泥脫水絮凝劑，其中，所述絮凝劑由如下重量百分比含量的各組分組成:氧化鋁含量為所述絮凝劑總量的5~27%、甲殼素含量為所述絮凝劑總量的4~18%、二氧化硅含量為所述絮凝 劑總量的13~25%、丙烯酰胺含量為所述絮凝劑總量的10-24%、氯化鈉含量為所述絮凝劑總量的6~18%，濃硫酸含量為所述絮凝劑總量的2~13%，將所述氧化鋁、甲殼素、二氧化硅、丙烯酰胺、氯化鈉按所述含量混合均勻后研碎成粉末，待用，將所述濃硫酸單獨放置，待用；
(2)取含水率為60~99%的待處理污泥，在污泥中先添加步驟(1)中所述混合均勻研碎后的粉末，攪拌均勻，然后再向污泥中加入步驟(1)中所述重量的濃硫酸，繼續(xù)攪拌均勻，得到調(diào)質(zhì)好的污泥，其中，所述絮凝劑的用量為污泥重量的5~10% ；
(3)將步驟(2)中所述調(diào)質(zhì)好的污泥靜置25~45分鐘，靜置后污泥與水分層、污泥沉淀在底層，較清澈的水則聚集在污泥上方，將上層清水取出后，分別測出底層污泥在靜置20分鐘，25分鐘，30分鐘，35分鐘，40分鐘，45分鐘后的含水率。
[0007]本發(fā)明的污泥脫水絮凝劑脫水原理如下所述:
丙烯酰胺的作用
丙烯酰胺通過中和一些污泥小顆粒上的表面帶電電荷，使單個小顆粒變得不穩(wěn)定來促進(jìn)絮凝作用，然后小顆粒被絮凝劑所吸附，從而在顆粒間起到活性官能基架橋作用，再絮凝形成較大的絮狀物。
[0008]甲殼素的作用
甲殼素在水中可以形成絮凝分子，絮凝分子借助離子鍵、氫鍵同時結(jié)合了多個污泥顆粒分子，因而起到“中間橋梁”的作用。本發(fā)明中，甲殼素在水中可以形成的絮凝分子，可以把這些顆粒聯(lián)結(jié)在一起，從而使之形成一個大的整體沉淀下來，進(jìn)而促進(jìn)絮凝效果。
[0009]氯化鈉的作用
由固體溶解度可知，在污泥中加入氯化鈉后，其他與氯離子結(jié)合的化學(xué)物質(zhì)，如鈣離子、鎂離子等在水中的溶解量會降低，從而促進(jìn)鈣離子、鎂離子等的沉淀。在本發(fā)明污泥脫水過程中，鈣離子、鎂離子等擴散在污泥中，隨著鈣離子、鎂離子等的沉淀，會加速污泥沉淀過程。
[0010]氧化鋁的作用
本發(fā)明在污泥中加入氧化鋁后，氧化鋁在水中溶解生成氫氧根，氫氧根與鈣離子、鎂離子等結(jié)合，使鈣離子、鎂離子等生成沉淀。本發(fā)明的污泥脫水絮凝劑，在污泥脫水過程中，鈣離子、鎂離子等又?jǐn)U散在污泥中，隨著鈣離子、鎂離子等的沉淀，也會加速污泥的沉淀。
[0011]二氧化硅的作用
二氧化硅能與污泥中的一些金屬離子反應(yīng)，使他們沉淀下來，同時這些沉淀又可以促進(jìn)污泥的沉淀，加速了污泥沉淀過程。
[0012]濃硫酸的作用
濃硫酸的作用主要有兩點:1、作為催化劑，在本發(fā)明專利中，濃硫酸能加速化學(xué)藥品，如氧化鋁、二氧化硅等發(fā)揮作用，進(jìn)而促進(jìn)整個污泥脫水過程，節(jié)約時間；2、在本發(fā)明所述污泥脫水方法中，濃硫酸能與污泥中的鈣離子、鎂離子等結(jié)合，使鈣離子、鎂離子等生成沉淀，由于鈣離子、鎂離子等擴散在污泥中，隨著鈣離子、鎂離子等的沉淀，加速了污泥的沉淀。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明的一種污泥脫水絮凝劑，采用的組分如甲殼素、丙烯酰胺等原料來源廣泛、且價格低廉，大大降低了污泥脫水處理的運行成本；(2)利用本發(fā)明的污泥脫水絮凝劑及其脫水方法處理污泥，在減少污泥脫水時間的同時還能實現(xiàn)污泥的深度脫水，可直接將I噸含水率為60%~99%的污泥在45分鐘內(nèi)脫水至含水率達(dá)到25-45%，大大方便了污泥的后續(xù)處理；(3)本發(fā)明方法無須使用壓濾或離心設(shè)備即可實現(xiàn)污泥深度脫水，直接在待處理的污泥中加入所述絮凝劑后，靜置一段時間即可，進(jìn)一步節(jié)省了污泥脫水處理成本；(4)本發(fā)明方法通過電性中和作用、離子沉淀反應(yīng)、催化以及橋聯(lián)作用聚集沉降，實現(xiàn)了污泥原位處理，提高了污泥的物理力學(xué)性質(zhì)，滿足后續(xù)進(jìn)行復(fù)耕、綠化的要求，解決了大量堆放污泥的處理處置難題。
【具體實施方式】
[0014] 實施例1
(1)制備所述污泥脫水絮凝劑50Kg，其中，所述絮凝劑各組分含量如下:氧化鋁2.5Kg、甲殼素9Kg、二氧化硅12.5Kg、丙烯酰胺12Kg、氯化鈉7.5Kg，濃硫酸6.5Kg，將所述氧化鋁、甲殼素、二氧化硅、丙烯酰胺、氯化鈉按所述重量混合均勻后研碎成粉末，待用，將所述濃硫酸單獨放置，待用；
(2)取I噸含水率為60%的待處理污泥，在污泥中添加步驟(1)中所述研碎后的粉末，攪拌均勻，然后再向污泥中加入步驟(1)中所述重量的濃硫酸，繼續(xù)攪拌均勻，得到調(diào)質(zhì)好的污泥；
(3)將步驟(2)中所述調(diào)質(zhì)好的污泥靜置25~45分鐘，靜置后污泥與水分層、污泥沉淀在底層，較清澈的水則聚集在污泥上方，將上層清水取出后，分別測出底層污泥在靜置20分鐘，25分鐘，30分鐘，35分鐘，40分鐘，45分鐘后的含水率。
[0015]實施例2
(O制備所述污泥脫水絮凝劑80Kg，其中，所述絮凝劑各組分含量如下:氧化鋁21.6Kg、甲殼素3.2Kg、二氧化硅20Kg、丙烯酰胺19.2Kg、氯化鈉14.4Kg，濃硫酸1.6Kg，將所述氧化鋁、甲殼素、二氧化硅、丙烯酰胺、氯化鈉按所述重量混合均勻后研碎成粉末，待用，將所述濃硫酸單獨放置，待用；(2)取I噸含水率為70%的待處理污泥，在污泥中添加步驟(1)中所述研碎后的粉末，攪拌均勻，然后再向污泥中加入步驟(1)中所述重量的濃硫酸，繼續(xù)攪拌均勻，得到調(diào)質(zhì)好的污泥；
(3)將步驟(2)中所述調(diào)質(zhì)好的污泥靜置25~45分鐘，靜置后污泥與水分層、污泥沉淀在底層，較清澈的水則聚集在污泥上方，將上層清水取出后，分別測出底層污泥在靜置20分鐘，25分鐘，30分鐘，35分鐘，40分鐘，45分鐘后的含水率。
[0016]實施例3
(1)制備所述污泥脫水絮凝劑lOOKg，其中，所述絮凝劑各組分含量如下:氧化鋁25Kg、甲殼素18Kg、二氧化娃13Kg、丙烯酰胺24Kg、氯化鈉IOKg,濃硫酸IOKg,將所述氧化招、甲殼素、二氧化硅、丙烯酰胺、氯化鈉按所述重量混合均勻后研碎成粉末，待用，將所述濃硫酸單獨放置，待用；
(2)取I噸含水率為80%的待處理污泥，在污泥中添加步驟(1)中所述研碎后的粉末，攪拌均勻，然后再向污泥中加入步驟(1)中所述重量的濃硫酸，繼續(xù)攪拌均勻，得到調(diào)質(zhì)好的污泥；
(3)將步驟(2)中所述調(diào)質(zhì)好的污泥靜置25~45分鐘，靜置后污泥與水分層、污泥沉淀在底層，較清澈的水則聚集在污泥上方，將上層清水取出后，分別測出底層污泥在靜置20分鐘，25分鐘，30分鐘，35分鐘，40分鐘，45分鐘后的含水率。
[0017]實施例4
(O制備所述污泥脫水絮凝劑140Kg，其中，所述絮凝劑各組分含量如下:氧化鋁37.8Kg、甲殼素21Kg、二氧化硅28Kg、丙烯酰胺28Kg、氯化鈉8.4Kg，濃硫酸16.8Kg，將所述氧化鋁、甲殼素、二氧化硅、丙烯酰胺、氯化鈉按所述重量混合均勻后研碎成粉末，待用，將所述濃硫酸單獨放置，待用；
(2)取I噸含水率為90%的待處理污泥，在污泥中添加步驟(1)中所述研碎后的粉末，攪拌均勻，然后再向污泥中加入步驟(1)中所述重量的濃硫酸，繼續(xù)攪拌均勻，得到調(diào)質(zhì)好的污泥；
(3)將步驟(2)中所述調(diào)質(zhì)好的污泥靜置25~45分鐘，靜置后污泥與水分層、污泥沉淀在底層，較清澈的水則聚集在污泥上方，將上層清水取出后，分別測出底層污泥在靜置20分鐘，25分鐘，30分鐘，35分鐘，40分鐘，45分鐘后的含水率。
[0018]實施例5
(1)制備所述污泥脫水絮凝劑140Kg，其中，所述絮凝劑的用量為:氧化鋁33.6Kg、甲殼素21Kg、二氧化硅28Kg、丙烯酰胺14Kg、氯化鈉25.2Kg，濃硫酸18.2Kg，將所述氧化鋁、甲殼素、二氧化硅、丙烯酰胺、氯化鈉按所述重量混合均勻后研碎成粉末，待用，將所述濃硫酸單獨放置，待用；
(2)取I噸含水率為99%的待處理污泥，在污泥中添加步驟(1)中所述研碎后的粉末，攪拌均勻，然后再向污泥中加入步驟(1)中所述重量的濃硫酸，繼續(xù)攪拌均勻，得到調(diào)質(zhì)好的污泥；
(3)將步驟(2)中所述調(diào)質(zhì)好的污泥靜置25~45分鐘，靜置后污泥與水分層、污泥沉淀在底層，較清澈的水則聚集在污泥上方，將上層清水取出后，分別測出底層污泥在靜置20分鐘，25分鐘，30分鐘，35分鐘，40分鐘，45分鐘后的含水率。[0019]表1含水率測試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種污泥脫水絮凝劑，其特征在于:所述污泥脫水絮凝劑其組分和含量按如下重量百分比的成分組成: 氧化鋁 5~27% 甲殼素 4~18% 二氧化硅 13~25% 丙烯酰胺 10~24% 氯化鈉 6~18% 濃硫酸 2~13%。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥脫水絮凝劑深度脫水的方法，包括如下步驟: (1)制備所述污泥脫水絮凝劑，其中，所述絮凝劑由如下重量百分比含量的各組分組成:氧化鋁含量為所述絮凝劑總量的5~27%、甲殼素含量為所述絮凝劑總量的4~18%、二氧化硅含量為所述絮凝劑總量的13~25%、丙烯酰胺含量為所述絮凝劑總量的10-24%、氯化鈉含量為所述絮凝劑總量的6~18%，濃硫酸含量為所述絮凝劑總量的2~13%，將所述氧化鋁、甲殼素、二氧化硅、丙烯酰胺、氯化鈉按所述含量混合均勻后研碎成粉末，待用，將所述濃硫酸單獨放置，待用； (2)取含水率為60~99%的待處理污泥，在污泥中先添加步驟(1)中所述混合均勻研碎后的粉末，攪拌均勻，然后再向污泥中加入步驟(1)中所述重量的濃硫酸，繼續(xù)攪拌均勻，得到調(diào)質(zhì)好的污泥，其中，所述絮凝劑的用量為污泥重量的5~14% ； (3)將步驟(2)中所述調(diào)質(zhì)好的污泥靜置25~45分鐘，靜置后污泥與水分層、污泥沉淀在底層，較清澈的水則聚集在污泥上方，將上層清水取出后，分別測出底層污泥在靜置20分鐘，25分鐘，30分鐘，35分鐘，40分鐘，45分鐘后的含水率。
【文檔編號】C02F11/14GK104016566SQ201410230324
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】孟慶山, 王帥, 秦月, 雷學(xué)文, 程福周, 謝德才 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所