本發(fā)明屬于污泥調(diào)理脫水,具體而言,涉及一種納米級疏水材料負(fù)載多核金屬螯合物的污泥調(diào)理劑及其制備方法。
背景技術(shù):
1、現(xiàn)如今,國內(nèi)污泥的處理處置已成為一項(xiàng)全社會亟待正視與解決的突出環(huán)境問題,特別是污泥的減量化、無害化迫在眉睫。近年來,在國家和地方陸續(xù)出臺的政策規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)下,國內(nèi)污泥脫水行業(yè)規(guī)模也得以迅速擴(kuò)張。據(jù)資料顯示,2022年我國污泥脫水行業(yè)市場規(guī)模約為141.09億元,同比增長7.25。從細(xì)分市場方面來看,2022年我國污泥脫水行業(yè)市場中,機(jī)械脫水市場占比約為24.1%,能源干化及其他市場占比為75.9%。
2、污泥脫水劑國內(nèi)市場方面,隨著國內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐漸完善,城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)得到了迅速發(fā)展,水環(huán)境治理也取得了顯著成效。從污泥脫水劑市場規(guī)模來看,自2012年開始,我國污泥脫水劑行業(yè)市場規(guī)模逐年提升,據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年我國污泥脫水劑行業(yè)市場規(guī)模約為20.8億元,同比增長7.3%,細(xì)分市場方面,有機(jī)污泥脫水劑占據(jù)市場主流地位,2022年市場占比約為55.6%,其次無機(jī)污泥脫水劑市場占比25.1%。
3、污泥脫水預(yù)處理是污水/污泥處理過程中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。目前,市售的污泥脫水藥劑一般以使用“鐵、鋁鹽+有機(jī)絮凝劑pam或石灰”組合為主,但是普遍具有脫水性能差、藥劑投加量大、污泥增量大、成本高等缺點(diǎn)。因此亟需一款高效、綠色環(huán)保脫泥藥劑解決行業(yè)痛點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,提供一種納米級疏水材料負(fù)載多核金屬螯合物的污泥調(diào)理劑及其制備方法。本發(fā)明通過將疏水材料負(fù)載配位鐵螯合劑協(xié)同多核金屬催化劑聯(lián)用可降解聚合有機(jī)堿的兩種產(chǎn)品組合的技術(shù)方案,應(yīng)用于污泥脫水工藝中,實(shí)現(xiàn)破壞污泥系統(tǒng)的eps、溶解污泥中微生物細(xì)胞、釋放污泥內(nèi)結(jié)合水,降低靜電斥力,使污泥中微生物細(xì)胞的疏水性得到提高,自由水和表面水得到釋放,極大的提高了污泥的脫水性能。有效減緩了管道及設(shè)備的腐蝕速率,大幅度降低污泥增量。
2、本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
3、本發(fā)明的第一個方面提供了一種納米級疏水材料負(fù)載多核金屬螯合物的污泥調(diào)理劑,按照重量百分比計(jì),所述污泥調(diào)理劑包括以下含量的組分:疏水材料10~20%,螯合鐵溶液30~35%,多核金屬鹽10~15%,分散劑5%~10%,ph調(diào)整劑2~5%,以及余量的去離子水。
4、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述疏水材料選自膨潤土、凹凸棒土、硅藻土、蒙脫土、沸石粉一種或兩種以上的混合。
5、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述螯合鐵溶液由螯合劑與鐵鹽按照摩爾比2:1-5:1混合而成的混合液。
6、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述螯合劑選自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺二琥珀酸、檸檬酸的任一種或兩種以上的混合。
7、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述鐵鹽為硫酸鐵和/或硫酸亞鐵;當(dāng)所述鐵鹽為硫酸鐵和硫酸亞鐵時(shí),所述硫酸鐵和硫酸亞鐵的摩爾比為5:5~7:3。
8、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述多核金屬鹽選自硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鎂、硅酸鋁、硫酸鋅中的一種或及兩種以上的混合。
9、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述分散劑選自聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇中的一種或兩種以上的混合。
10、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述ph調(diào)整劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
11、本發(fā)明的第二個方面提供了一種納米級疏水材料負(fù)載多核金屬螯合物的污泥調(diào)理劑的制備方法,所述方法包括以下步驟:
12、s1:將納米疏水材料溶于去離子水中,混合攪拌均勻;
13、s2:在攪拌條件下按照重量配比向s1中加入分散劑;
14、s3:在s2處于攪拌狀態(tài)下,向s2中依次加入螯合鐵溶液、多核金屬鹽,得到混合液;
15、s4:將s3中所得混合液置于微波下加熱40~60℃反應(yīng)30min,反應(yīng)結(jié)束后,加入ph調(diào)整劑,混合攪拌均勻,即得。
16、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述螯合鐵溶液的制備方法為:
17、s1:將硫酸鐵和硫酸亞鐵按照摩爾比為5:5~7:3的量稱取各原料,混合,得到鐵鹽;
18、s2:將鐵鹽加入到去離子水中,保持?jǐn)嚢锠顟B(tài),加入螯合劑,繼續(xù)攪拌均勻,調(diào)節(jié)溶液ph在8.0~10.0之間,繼續(xù)攪拌0.5h,即得到螯合鐵溶液。
19、本發(fā)明的第三個方面提供了一種用于污泥破壁脫水可降解聚合有機(jī)堿,按照重量百分比計(jì),所述聚合有機(jī)堿包括以下含量的組分:陽離子表面活性劑5~10%,聚合有機(jī)堿10~20%,過硫酸鹽2~5%,ph調(diào)節(jié)劑1~3%,以及余量的去離子水。
20、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述陽離子表面活性劑選自十二烷基二甲基芐基氯化銨、十四烷基二甲基芐基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨中的一種或兩種以上的混合。
21、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述聚合有機(jī)堿為聚二甲基二烯丙基氯化銨和/或聚胺。
22、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述過硫酸鹽選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的一種或兩種以上的混合。
23、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述ph調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
24、本發(fā)明的第四個方面提供了一種用于污泥破壁脫水可降解聚合有機(jī)堿的制備方法,所述方法包括以下步驟:
25、s1:將ph調(diào)節(jié)劑和去離子水按照重量比1:20-60均勻攪拌制成混合液a;
26、s2:將過硫酸鹽與混合液a按照重量份均勻攪拌制成混合液b;
27、s3:將混合液b中按照重量份依次加入陽離子表面活性劑、聚合有機(jī)堿,攪拌均勻,制得液態(tài)破壁劑。
28、本發(fā)明的第五個方面提供了一種復(fù)合污泥調(diào)理劑,包括前述的納米級疏水材料負(fù)載多核金屬螯合物的污泥調(diào)理劑,以及前述的用于污泥破壁脫水可降解聚合有機(jī)堿。
29、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中,所述納米級疏水材料負(fù)載多核金屬螯合物的污泥調(diào)理劑與所述用于污泥破壁脫水可降解聚合有機(jī)堿的質(zhì)量比為(600-1000):(85-120)。
30、借由上述技術(shù)方案,本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn):
31、1、在本發(fā)明的一個方面,通過采用疏水材料負(fù)載配位鐵螯合劑協(xié)同多核金屬催化劑等原材料生產(chǎn)而成的納米級螯合懸浮劑組分,極大提升了產(chǎn)品雙電層、電中和、網(wǎng)捕作用,提高架橋、絮凝以及快速沉降效果。
32、2、在本發(fā)明的另一個方面,通過可降解聚合有機(jī)堿組分的斷鏈、分解、電離等作用形成高密度正電荷云團(tuán),實(shí)現(xiàn)了帶負(fù)電荷的膠體顆粒破穩(wěn),使膠體有機(jī)質(zhì)中的水分徹底破壁、破膠釋放細(xì)胞胞內(nèi)水分及間隙水,被分散有機(jī)膠體與不同正電荷云團(tuán)形成微絮體;利用破穩(wěn)、破壁、破膠提高了間隙水含量釋放、降低滲流阻力;污泥膠體體系破壞后再絮凝,實(shí)現(xiàn)了泥水最大程度的分離,降低了污泥含水率。
33、3、本發(fā)明的復(fù)合污泥調(diào)理劑在實(shí)際應(yīng)用過程中,不僅可以實(shí)現(xiàn)處理后泥餅含水率<60%,還可將脫泥成本降低20-40%。發(fā)明的復(fù)合污泥調(diào)理劑對于市政污水、工業(yè)園區(qū)污水及企業(yè)污水等產(chǎn)出的污泥,在板框壓濾、離心機(jī)、疊螺等處理工藝,均有優(yōu)異的脫水效果,主要優(yōu)勢如下:1)疏水材料負(fù)載配位鐵螯合劑協(xié)同多核金屬催化劑復(fù)合產(chǎn)品,具有配位、螯合、催化、架橋、絮凝、雙電層中和、網(wǎng)捕等作用,快速沉降,實(shí)現(xiàn)污泥快速持續(xù)脫水,達(dá)到固液分離,控制泥餅含水率<60%,實(shí)現(xiàn)真正減量減體的目的,節(jié)約了處置成本;2)替代無機(jī)鹽類絮凝劑/混凝劑、石灰類產(chǎn)品,大幅度減少污泥增量;3)減少濾布污堵,延長使用壽命;4)有助于增加污泥有機(jī)質(zhì)比例,利于后續(xù)的堆肥等田園綠化項(xiàng)目。
34、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述,為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段,并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施,以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如后。