造紙污泥脫水復(fù)合絮凝劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于造紙污泥處理的復(fù)合絮凝劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 造紙廢水處理的污泥量大，一般是同等規(guī)模市政污水處理廠的5~10倍。據(jù)調(diào)查， 每年我國制漿造紙企業(yè)產(chǎn)生的污泥量500余萬噸。造紙廢水處理系統(tǒng)的污泥可分為初級污 泥、二級污泥、三級污泥和混合污泥共4種。初級污泥由篩渣和大量無機(jī)填料組成，可形成 比較硬的泥餅，易脫水，脫水后干度較高；二級污泥常稱為活性污泥，一般為采用生物化學(xué) 的方法去除呈膠體狀態(tài)和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物，主要由蛋白質(zhì)組成，較難脫水；三級污泥 主要為廢水深度處理過程中絮凝沉淀產(chǎn)生的污泥，很難脫水，以上污泥混合之后的污泥稱 為混合污泥，混合污泥含水率會(huì)高達(dá)96-99. 8%。
[0003] 造紙污泥中的顆粒主要為膠體顆粒，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，與水的結(jié)合力很強(qiáng)。按水 分在污泥中存在的形式可分為間隙水、毛細(xì)水、表面吸附水和內(nèi)部結(jié)合水。間隙水是污泥 顆粒包圍著的游離水分，不與固體直接結(jié)合，容易分離，僅利用重力作用就能將其分離出 來；毛細(xì)結(jié)合水是由于毛細(xì)力的作用在固體顆粒接觸表面上形成的水分，約占總含水量的 15-25%，具有較強(qiáng)的結(jié)合力，借助較高的機(jī)械作用力可去除約10%的毛細(xì)結(jié)合水；表面吸附 水是在表面張力作用下吸附的水分，約占總含水量的2-%。膠體顆粒全部帶有相同性質(zhì)的電 荷，相互排斥，妨礙顆粒的聚集、長大，且保持穩(wěn)定狀態(tài)，只能通過加入絮凝劑中和電荷，使 顆粒呈不穩(wěn)定狀態(tài)，黏附在一起，最后沉降下來；內(nèi)部結(jié)合水是指包含在造紙污泥中微生物 細(xì)胞體內(nèi)的水分，無法用機(jī)械方法去除。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中造紙污泥通常需要加入化學(xué)試劑進(jìn)行化學(xué)調(diào)理才能達(dá)到較高的脫水 效率，一般常用的化學(xué)試劑包括有機(jī)高分子絮凝劑和無機(jī)絮凝劑，常用的有機(jī)高分子絮凝 劑有聚丙烯酰胺，無機(jī)絮凝劑有氯化鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁、聚硅酸鋁、聚合氯化鋁鐵等； 但研宄顯示，添加調(diào)理劑只能提高脫水速度，對污泥脫水量并沒有太多增加；單一絮凝劑只 能針對造紙污泥中一種或兩種類型的水產(chǎn)生作用，實(shí)際對脫水量影響有限；現(xiàn)有技術(shù)中也 有無機(jī)和有機(jī)絮凝劑搭配使用的技術(shù)，但目前檢索到的技術(shù)方案均不具備全面脫除各種類 水的能力，對水的脫除量沒有顯著的增加；因此迫切需要尋找新的調(diào)理藥劑來改變造紙污 泥的脫水程度。
[0005] 除此之外，現(xiàn)有技術(shù)中絮凝劑種類繁多，各種無機(jī)或有機(jī)絮凝劑以及帶有各種功 能基團(tuán)的絮凝劑的種類可能達(dá)到數(shù)萬種，但這些絮凝劑在組合搭配時(shí)，由于各絮凝劑之間 的協(xié)同作用或增效作用的機(jī)理不明確，現(xiàn)有技術(shù)中無法給出絮凝劑之間進(jìn)行搭配或配合的 指示或指導(dǎo)，僅僅依靠反復(fù)的組合和嘗試獲得效果較好的絮凝劑帶有一定的偶然性和不可 預(yù)見性，且失敗的機(jī)率較高；現(xiàn)有技術(shù)中已有的商品化絮凝劑還存在價(jià)格高的問題，導(dǎo)致了 污泥處理的運(yùn)行成本偏高； 本發(fā)明為克服上述缺陷，提出了一種全新的可以提高污泥脫水量和脫水速率的絮凝 劑，該種絮凝劑依據(jù)不同絮凝劑種類的絮凝特性，包括分子結(jié)構(gòu)、電子團(tuán)結(jié)構(gòu)以及所具有的 功能基團(tuán)的特性等理化性質(zhì)，從增強(qiáng)分子協(xié)同，促進(jìn)組分電子架構(gòu)優(yōu)化等方面出發(fā)，結(jié)合污 泥中水的存在狀態(tài)等多方面考慮，選擇出適于污泥中各類水的脫除的具有特定配合和增強(qiáng) 效應(yīng)的絮凝劑組分，所選擇的成分相互配合、相互協(xié)同，且成本低廉，可以極大地促進(jìn)污泥 中水的脫除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中污泥絮凝劑所具有的脫水率不高、運(yùn)行成本較高的缺陷， 旨在提供一種新型復(fù)配絮凝劑。該新型造紙污泥專用復(fù)合型絮凝劑，能夠提高造紙污泥的 脫水性，提高了造紙污泥的活性，改善了造紙污泥的團(tuán)聚性能，降低了成本。
[0007] 本發(fā)明的絮凝劑由以下組分組成：無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑、生物絮凝劑、表面活 性劑、活化劑、團(tuán)聚劑。
[0008] 其中，無機(jī)絮凝劑優(yōu)選包括鐵或鋁的無機(jī)鹽； 所述有機(jī)絮凝劑優(yōu)選包括陽離子改性基團(tuán)的有機(jī)絮凝劑；進(jìn)一步的有機(jī)絮凝劑優(yōu)選包 括陽離子型高分子有機(jī)絮凝劑或兩性高分子有機(jī)絮凝劑；由于污泥通常帶有負(fù)電荷，因此 選擇帶有陽離子基團(tuán)的高分子絮凝劑以中和上述負(fù)電荷，使污泥顆粒吸附在上述陽離子基 團(tuán)上形成大的絮體； 所述生物絮凝劑可以選擇NOC-I絮凝劑或用P. Alcaligene菌培育生物絮凝劑，進(jìn)一 步的所述微生物絮凝劑優(yōu)選從造紙廢水產(chǎn)生的好氧活性污泥的上清液中篩選出具有良好 絮凝性的生物菌種，其篩選方法可以采用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的生物絮凝劑培養(yǎng)方法； 所述表面活性劑優(yōu)選高分子的兩性表面活性劑，更優(yōu)選陽離子CTAB表面活性劑或 十六烷基三甲基氯化銨；表面活性劑具有的兩性和增溶作用，其對污泥胞外有機(jī)物具有較 好的提取效果，且在電中和作用和長碳鏈結(jié)構(gòu)下，表面活性劑能降低污泥絮體負(fù)電荷，并通 過長碳鏈對污泥再凝聚，使污泥的脫水性能得到較大改善； 所述活化劑優(yōu)選鋅鹽或銅鹽，如氯化鋅，硫酸鋅，氯化銅等；活化劑可以增大污泥空隙， 提高污泥水流通道的大小，有利于表面水和間隙水的脫除，加入鹽可使污泥細(xì)胞外鹽度提 尚，利于胞內(nèi)水的外滲和脫除； 所述團(tuán)聚劑優(yōu)選固體廢渣，包括粉煤灰、石英砂、爐渣等硬質(zhì)顆粒，其可以提高污泥顆 粒之間的間隙，硬質(zhì)顆粒的加入使得壓濾或機(jī)械脫水時(shí)顆粒碰撞機(jī)率增大，進(jìn)一步擠壓或 造成細(xì)胞的破裂從而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水的脫除； 上述絮凝劑各組分的重量配比優(yōu)選無機(jī)絮凝劑10-40%、有機(jī)絮凝劑10-40%、生物絮凝 劑5-20%、表面活性劑5-10%、活化劑5-10%、團(tuán)聚劑5-10% ; 進(jìn)一步的優(yōu)選無機(jī)絮凝劑25%、有機(jī)絮凝劑25%、生物絮凝劑20%、表面活性劑10%、活化 劑10%、團(tuán)聚劑10% ; 本發(fā)明的絮凝劑具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 本發(fā)明的絮凝劑利用不同種類絮凝劑的絮凝性質(zhì)的不同，多方位、多角度促使污泥 中各類水的脫除，加入的無機(jī)絮凝劑可作為骨架，使污泥絮體在脫水時(shí)保持多孔，阻止絮體 的崩潰，降低泥餅的可壓縮性；加入有機(jī)絮凝劑則改善污泥顆粒表面電荷和界面活性，能大 幅度提高污泥過濾速度； 2. 本發(fā)明絮凝劑中加入的生物絮凝劑在保證絮凝效果的前提下還可以降低使用成本， 生物絮凝劑本身環(huán)?？山到猓貏e利用土著菌中含有的絮凝性微生物，其對造紙污泥具有 更好的適應(yīng)性； 3. 本發(fā)明的絮凝劑具有獨(dú)特地表面活性，其可以降低表面張力，增大固/液界面接觸 角，從而降低毛細(xì)壓力；同時(shí)本發(fā)明絮凝劑具有正電荷，而污泥顆粒表面帶有負(fù)電荷，通過 電荷間互相作用，使得絮凝劑更好的吸附于污泥顆粒表面，從而中和顆粒表面帶有的負(fù)電 荷，并壓縮膠體雙電層，使污泥顆粒表面水化膜厚度減弱； 4. 本發(fā)明的絮凝劑具有的長碳鏈結(jié)構(gòu)可以通過吸附架橋作用，將污泥中大量的微小顆 粒通過絮凝作用，絮凝成直徑在5-10_的密實(shí)的大絮團(tuán)，從而大大減少污泥絮體中毛細(xì)管 的數(shù)量，并使得毛細(xì)管的半徑增大；本發(fā)明的絮凝劑大大增加了污泥絮體中大空隙的數(shù)量， 使得污泥絮體中流通通道更為通暢，也明顯降低了污泥絮體中毛細(xì)水的壓力，使得部分難 于脫除的毛細(xì)水轉(zhuǎn)化成容易去除的自由水； 5. 本發(fā)明加入活化劑和團(tuán)聚劑，與上述絮凝劑產(chǎn)生協(xié)同作用，可實(shí)現(xiàn)脫水性能增效的 效果，有利于充分發(fā)揮各絮凝劑的功能和作用； 6. 本發(fā)明的絮凝劑加入了無機(jī)硬質(zhì)顆粒，利用顆粒之間的擠壓碰撞可以使胞內(nèi)水更好 的釋放出來，并在其它絮凝劑的配合作用下將脫出的水轉(zhuǎn)化成游離水，因而多種絮凝劑的 復(fù)合使用可以很好地改善污泥的脫水性能。
[0009] 7.本發(fā)明的絮凝劑能夠?qū)Ρ砻嫖剿蛢?nèi)部結(jié)合水進(jìn)行改性調(diào)質(zhì)處理，通過改變 其原有性質(zhì)，破壞其聯(lián)結(jié)，使內(nèi)部結(jié)合水變?yōu)槊?xì)結(jié)合水，表面吸附水變?yōu)殚g隙水，再經(jīng)重 力脫水和機(jī)械脫水將水分脫出，進(jìn)一步提高污泥脫水效率，試驗(yàn)結(jié)果表面，采用本發(fā)明的絮 凝劑處理造紙污泥，在常規(guī)的脫水手段下，污泥含水率可降低至20% - 30%，而采用常規(guī)的絮 凝劑含水率一般只能降低到50-60%左右。
[0010] 8.本發(fā)明的絮凝劑成本低廉，適用性好，且綠色環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 選擇含水率為90%的造紙污泥作為試驗(yàn)對象，配置如下重量組成的絮凝劑(參見 表1): 表1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種造紙污泥脫水復(fù)合絮凝劑，其由以下重量百分比的組分組成： 無機(jī)絮凝劑10-40% ; 有機(jī)絮凝劑10-40% ; 生物絮凝劑5-20% ; 表面活性劑5-10% ; 活化劑5-10% ; 團(tuán)聚劑5-10%。
2. 如權(quán)利要求1所述的絮凝劑，其中所述無機(jī)絮凝劑包括鐵或鋁的無機(jī)鹽。
3. 如權(quán)利要求1所述的絮凝劑，其中所述有機(jī)絮凝劑是包括陽離子改性基團(tuán)的有機(jī)絮 凝劑。
4. 如權(quán)利要求3所述的絮凝劑，其中所述包括陽離子改性基團(tuán)的有機(jī)絮凝劑包括陽離 子型高分子有機(jī)絮凝劑或兩性高分子有機(jī)絮凝劑。
5. 如權(quán)利要求1所述的絮凝劑，其中所述生物絮凝劑可以選擇NOC-I絮凝劑或用P. Alcaligene菌培育的生物絮凝劑。
6. 如權(quán)利要求1所述的絮凝劑，其中所述生物絮凝劑為從造紙廢水產(chǎn)生的好氧活性污 泥的上清液中篩選出的具有良好絮凝性的生物菌種培育而成。
7. 如權(quán)利要求1所述的絮凝劑，其中所述表面活性劑為陽離子CTAB表面活性劑或十六 烷基三甲基氯化銨。
8. 如權(quán)利要求1所述的絮凝劑，其中所述活化劑為鋅鹽或銅鹽。
9. 如權(quán)利要求1所述的絮凝劑，其中所述團(tuán)聚劑為固體廢渣，包括粉煤灰、石英砂、爐 渣中任一種。
10. 如權(quán)利要求1所述的絮凝劑，上述絮凝劑各組分的重量百分比為無機(jī)絮凝劑25%、 有機(jī)絮凝劑25%、生物絮凝劑20%、表面活性劑10%、活化劑10%、團(tuán)聚劑10%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種絮凝劑，特別涉及一種用于造紙污泥脫水的絮凝劑。本發(fā)明提供一種絮凝劑，其由無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑、生物絮凝劑、表面活性劑、活化劑和團(tuán)聚劑組成；本發(fā)明的造紙污泥專用復(fù)合型絮凝劑，能夠提高造紙污泥的脫水性，提高了造紙污泥的活性，改善了造紙污泥的團(tuán)聚性能，降低了成本。
【IPC分類】C02F11-02, C02F11-14
【公開號(hào)】CN104692612
【申請?zhí)枴緾N201510120077
【發(fā)明人】凌偉明, 丁海明, 丁茂潮, 金鶴生, 金連平
【申請人】浙江埃柯賽環(huán)境科技股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月18日