復(fù)合型污泥減量劑、制備方法及其應(yīng)用與流程

文檔序號(hào)：12393128閱讀：303來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>環(huán)保節(jié)能,再生,污水處理設(shè)備的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及污泥處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種復(fù)合型污泥減量劑、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著城市的發(fā)展和城市人口的不斷膨脹，工業(yè)廢水與生活污水的排放量日益增多。污水處理廠所產(chǎn)生的剩余污泥，一般含有大量的有機(jī)物、豐富的氮、磷、鉀和微量元素，可以有效利用；但是，由于含有某些難分解的有害化學(xué)物質(zhì)、細(xì)菌、微生物、寄生蟲及重金屬等，如果處理不當(dāng)，排放后會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。因此，妥善、科學(xué)地處理污泥越來越受到人們的關(guān)注，也成為水處理行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

污泥處理包括濃縮、消化(生物法消化、污泥堆肥、熱解和化學(xué)穩(wěn)定)、脫水、干燥等；污泥處置目前常見的方法有填埋法、海洋投棄、污泥焚燒、土地利用、建筑材料利用、污泥燃料化、污泥制動(dòng)物飼料、污泥改性制吸附劑等。但污泥處理處置費(fèi)用仍很高，其費(fèi)用占污水處理的25％-65％。污泥減量技術(shù)是解決城市污水剩余污泥問題的重要途徑之一。為了實(shí)現(xiàn)污泥的減量化，在污泥脫水前通常需要對(duì)污泥進(jìn)行一系列的調(diào)理，通過改變污泥固相顆粒的形態(tài)特征及特性，減少污泥脫水時(shí)的比阻。現(xiàn)有的脫水劑主要是聚丙烯酰胺系列的絮凝劑，其處理成本高、效果仍不夠理想。經(jīng)機(jī)械壓濾后，污泥含水率仍有80％左右。因此研發(fā)高效的污泥脫水減量劑用于污泥壓濾前的化學(xué)調(diào)理，成為近幾年污泥處理行業(yè)研究的熱點(diǎn)。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種復(fù)合型污泥減量劑，該復(fù)合型污泥減量劑包括調(diào)理劑和激發(fā)劑，該減量劑采用Fe²⁺催化分解H₂O₂，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，羥基自由基可與大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解，釋放活性污泥內(nèi)的結(jié)合水，污泥脫水效果好，減量效果明顯，環(huán)保且經(jīng)濟(jì)效益好。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種復(fù)合型污泥減量劑的制備方法，該方法簡單易行，所得復(fù)合型污泥減量劑具有污泥脫水效果好、減量效果明顯、環(huán)保和成本低的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種復(fù)合型污泥減量劑在污泥脫水處理中的應(yīng)用，使用本發(fā)明的復(fù)合型污泥減量劑對(duì)污泥進(jìn)行分段式處理，污泥減量效果明顯，經(jīng)過處理后的污泥的含水率能夠低于60％。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型污泥減量劑，所述減量劑包括調(diào)理劑和激發(fā)劑；

其中，調(diào)理劑包括至少一種酸、Fe²⁺離子和任選地金屬離子，所述酸為有機(jī)酸或無機(jī)酸；

激發(fā)劑包括雙氧水。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地技術(shù)方案，所述金屬離子為Al³⁺、K⁺或Ca²⁺中的任意一種或至少兩種的混合；

優(yōu)選地，調(diào)理劑包括氫離子0.2-0.4重量份、Fe²⁺離子14-23重量份和Al³⁺離子3-9重量份。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地技術(shù)方案，F(xiàn)e²⁺離子來源于硫酸亞鐵和/或氯化亞鐵；

優(yōu)選地，Al³⁺離子來源于氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁或硫酸鋁鉀中的任意一種或至少兩種的混合，K⁺離子來源于硫酸鋁鉀，Ca²⁺離子來源于氯化鈣；

優(yōu)選地，有機(jī)酸為草酸、酒石酸或檸檬酸，無機(jī)酸為鹽酸或硫酸。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地技術(shù)方案，雙氧水的濃度為20-60％。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地技術(shù)方案，所述減量劑還包括絮凝劑，絮凝劑包括聚丙烯酰胺、任選地氧化鈣和任選地氧化鎂；

優(yōu)選地，絮凝劑包括聚丙烯酰胺40-60重量份、氧化鈣20-30重量份和氧化鎂10-30重量份。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地技術(shù)方案，按重量份數(shù)計(jì)：調(diào)理劑包括濃度為98％的硫酸10-20份、硫酸亞鐵40-60份和聚合氯化鋁20-40份；

激發(fā)劑包括濃度20-60％的雙氧水；

絮凝劑包括聚丙烯酰胺40-60份、氧化鈣20-30份和氧化鎂10-30份。

第二方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型污泥減量劑的制備方法，將酸、Fe²⁺離子源以及任選地金屬離子源混合，得到所述調(diào)理劑。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地技術(shù)方案，還包括制備絮凝劑的步驟：將聚丙烯酰胺、任選地氧化鈣和任選地氧化鎂混合，干燥，得到所述絮凝劑；

優(yōu)選地，干燥溫度為80-100℃，干燥時(shí)間為20-40分鐘。

第三方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型污泥減量劑在污泥脫水處理中的應(yīng)用，包括以下處理步驟：

將污泥依次與調(diào)理劑、激發(fā)劑以及任選地絮凝劑充分反應(yīng)，然后泥水分離。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地技術(shù)方案，將調(diào)理劑加入待處理的污泥中，調(diào)理劑的加入量為污泥重量的0.5-2％，攪拌反應(yīng)10-20分鐘，得到調(diào)理污泥；

優(yōu)選地，向調(diào)理污泥中加入激發(fā)劑，激發(fā)劑的加入量為污泥重量的5-10％，曝氣或攪拌反應(yīng)30-60分鐘，得到破膠和溶胞后的污泥；

優(yōu)選地，向破膠和溶胞后的污泥中加入絮凝劑，絮凝劑的加入量為污泥重量的0.1-0.3％，攪拌反應(yīng)10-20分鐘，得到混凝后的污泥；

優(yōu)選地，采用真空過濾分離法、離心分離法或壓濾機(jī)分離法中的任意一種將混凝后的污泥進(jìn)行泥水分離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的復(fù)合型污泥減量劑包括調(diào)理劑和激發(fā)劑，該減量劑采用Fe²⁺催化分解H₂O₂，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，羥基自由基可與大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解，釋放活性污泥內(nèi)的結(jié)合水，污泥脫水效果好，減量效果明顯，環(huán)保且經(jīng)濟(jì)效益好。

本發(fā)明提供的復(fù)合型污泥減量劑的制備方法簡單易行，所得復(fù)合型污泥減量劑具有污泥脫水效果好、減量效果明顯、環(huán)保和成本低的優(yōu)點(diǎn)。

將本發(fā)明的復(fù)合型污泥減量劑應(yīng)用于污泥脫水處理中，具體的，使用該復(fù)合型污泥減量劑對(duì)污泥進(jìn)行分段式處理，操作簡單易于控制，污泥減量效果明顯，經(jīng)過處理后的污泥的含水率能夠低于60％。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。

第一方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型污泥減量劑，所述減量劑包括調(diào)理劑和激發(fā)劑；

其中，調(diào)理劑包括至少一種酸、Fe²⁺離子和任選地金屬離子，所述酸為有機(jī)酸或無機(jī)酸；

激發(fā)劑包括雙氧水。

其中，金屬離子典型但非限制性的為：Al³⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺或Na⁺。

上述復(fù)合型污泥減量劑包括調(diào)理劑和激發(fā)劑，調(diào)理劑首先通過酸、Fe²⁺離子和任選地金屬離子對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)先調(diào)理，使污泥呈酸性，并含有Fe²⁺離子和任選地金屬離子；激發(fā)劑中的雙氧水與調(diào)理好的污泥發(fā)生反應(yīng)，使污泥脫水減量。具體地，該減量劑采用Fe²⁺催化分解H₂O₂，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，羥基自由基可與大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解，釋放活性污泥內(nèi)的結(jié)合水，污泥脫水效果好，減量效果明顯，環(huán)保且經(jīng)濟(jì)效益好。

在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述金屬離子為Al³⁺、K⁺或Ca²⁺中的任意一種或至少兩種的混合。

優(yōu)選地，調(diào)理劑包括氫離子0.2-0.4重量份、Fe²⁺離子14-23重量份和Al³⁺離子3-9重量份。本發(fā)明中，按重量份數(shù)計(jì)，氫離子典型但非限制性的含量為：0.2份、0.21份、0.22份、0.23份、0.24份、0.25份、0.26份、0.27份、0.28份、0.29份、0.3份、0.31份、0.32份、0.33份、0.34份、0.35份、0.36份、0.37份、0.38份、0.39份或0.4份；Fe²⁺離子典型但非限制性的含量為：14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份或23份；Al³⁺離子典型但非限制性的含量為：3份、3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份、5份、5.2份、5.4份、5.6份、5.8份、6份、6.2份、6.4份、6.6份、6.8份、7份、7.2份、7.4份、7.6份、7.8份、8份、8.2份、8.4份、8.6份、8.8份或9份。

本實(shí)施方式是在吸收借鑒芬頓反應(yīng)的基礎(chǔ)上，做了適當(dāng)改進(jìn)和優(yōu)化，芬頓反應(yīng)的基本原理是在強(qiáng)酸性條件下，F(xiàn)e²⁺催化分解H₂O₂，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)；本實(shí)施方式對(duì)pH值未設(shè)嚴(yán)格的規(guī)定，而是按照污泥質(zhì)量多少，做到適度破膠和溶解細(xì)胞，釋放活性污泥內(nèi)的結(jié)合水為主要目的，大大減少了藥劑的消耗。

在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，F(xiàn)e²⁺離子來源于硫酸亞鐵和/或氯化亞鐵；

優(yōu)選地Al³⁺離子來源于氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁或硫酸鋁鉀中的任意一種或至少兩種的混合，K⁺離子來源于硫酸鋁鉀，Ca²⁺離子來源于氯化鈣；

優(yōu)選地，有機(jī)酸為草酸、酒石酸或檸檬酸，無機(jī)酸為鹽酸或硫酸。選用上述各化學(xué)原料能夠充分發(fā)揮無機(jī)絮凝劑的中和污泥表面負(fù)電荷的作用，以降低污泥比阻，更利于芬頓試劑發(fā)揮氧化作用，使其更易于脫水減量。

在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，雙氧水的濃度為20-60％。本發(fā)明中，雙氧水典型但非限制性的濃度為20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％、50％、52％、54％、56％、58％或60％。

在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述減量劑還包括絮凝劑，絮凝劑包括聚丙烯酰胺、任選地氧化鈣和任選地氧化鎂；

優(yōu)選地，絮凝劑包括聚丙烯酰胺40-60重量份、氧化鈣20-30重量份和氧化鎂10-30重量份。本發(fā)明中，按重量份數(shù)計(jì)，聚丙烯酰胺典型但非限制性的含量為：40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份或60份；氧化鈣典型但非限制性的含量為：20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；氧化鎂典型但非限制性的含量為：10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份。

調(diào)理劑、激發(fā)劑和絮凝劑的配合使用能夠顯著提高污水的減量效果，同時(shí)，還能夠顯著減少聚丙烯酰胺的加入量，減少環(huán)境污染。氧化鈣和氧化鎂有利于中和芬頓反應(yīng)后pH較低的酸性環(huán)境，及時(shí)終止芬頓反應(yīng)，減少和避免形成污泥絮體的保外聚合物發(fā)生溶解，減少化學(xué)試劑的消耗，但有利于污泥脫水減量。

在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，按重量份數(shù)計(jì)：調(diào)理劑包括濃度為98％的硫酸10-20份、硫酸亞鐵40-60份和聚合氯化鋁20-40份；

激發(fā)劑主要為濃度20-60％的雙氧水；

絮凝劑包括聚丙烯酰胺40-60份、氧化鈣20-30份和氧化鎂10-30份。

上述減量劑充分發(fā)揮了各原料的配合作用，并具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)上述減量劑是在吸收借鑒芬頓反應(yīng)的基礎(chǔ)上，做了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和優(yōu)化。芬頓反應(yīng)的基本原理是在強(qiáng)酸性條件下，F(xiàn)e²⁺催化分解H₂O₂，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，羥基自由基可與大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解。本發(fā)明對(duì)pH值未設(shè)嚴(yán)格的規(guī)定，而是按照污泥質(zhì)量多少，做到適度破膠和溶解細(xì)胞，釋放活性污泥內(nèi)的結(jié)合水為主要目的，大大減少了藥劑的消耗。

(2)硫酸亞鐵和聚合氯化鋁的復(fù)合使用，可充分利用無機(jī)金屬絮凝劑的中和污泥表面負(fù)電荷的作用，以降低污泥比阻，更利于芬頓試劑發(fā)揮氧化作用，使其更易于脫水減量。

(3)氧化鈣和氧化鎂有利于中和芬頓反應(yīng)后pH較低的酸性環(huán)境，及時(shí)終止芬頓反應(yīng)，減少和避免形成污泥絮體的保外聚合物發(fā)生溶解，減少化學(xué)試劑的消耗，但有利于污泥脫水減量。

(4)由于芬頓試劑的作用，污泥脫水性能增強(qiáng)，聚丙烯酰胺的添加量也可大大減少，但污泥脫水性能很好，減量化效果明顯。

第二方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型污泥減量劑的制備方法，將酸、Fe²⁺離子源以及任選地金屬離子源混合，得到所述調(diào)理劑。

上述復(fù)合型污泥減量劑的制備方法簡單易行，所得復(fù)合型污泥減量劑具有污泥脫水效果好、減量效果明顯、環(huán)保和成本低的優(yōu)點(diǎn)。

在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，還包括制備絮凝劑的步驟：將聚丙烯酰胺、任選地氧化鈣和任選地氧化鎂混合，干燥，得到所述絮凝劑；

優(yōu)選地，干燥溫度為80-100℃，干燥時(shí)間為20-40分鐘。

第三方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型污泥減量劑在污泥脫水處理中的應(yīng)用，包括以下處理步驟：

將污泥依次與調(diào)理劑、激發(fā)劑以及任選地絮凝劑充分反應(yīng)，然后泥水分離。

在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，將調(diào)理劑加入待處理的污泥中，調(diào)理劑的加入量為污泥重量的0.5-2％，攪拌反應(yīng)10-20分鐘，得到調(diào)理污泥；

優(yōu)選地，向調(diào)理污泥中加入激發(fā)劑，激發(fā)劑的加入量為污泥重量的5-10％，曝氣或攪拌反應(yīng)30-60分鐘，得到破膠和溶胞后的污泥；

優(yōu)選地，向破膠和溶胞后的污泥中加入絮凝劑，絮凝劑的加入量為污泥重量的0.1-0.3％，攪拌反應(yīng)10-20分鐘，得到混凝后的污泥；

優(yōu)選地，采用真空過濾分離法、離心分離法或壓濾機(jī)分離法中的任意一種將混凝后的污泥進(jìn)行泥水分離。

通過分別控制調(diào)理劑、激發(fā)劑和絮凝劑的重量與污泥重量的比例，不但能夠使該復(fù)合型污泥減量劑得到充分合理的利用，而且能使污泥脫水效果和減量化效果達(dá)到最佳。

下面結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

一種復(fù)合型污泥減量劑，包括調(diào)理劑和激發(fā)劑；

其中，調(diào)理劑包括濃硫酸(質(zhì)量濃度98％)10kg和硫酸亞鐵60kg；激發(fā)劑為濃度為27.5％的雙氧水。

實(shí)施例2

一種污泥減量劑，調(diào)理劑包括濃硫酸(質(zhì)量濃度98％)10kg和硫酸亞鐵1kg；激發(fā)劑為濃度為15％的雙氧水。

實(shí)施例3