申请日2015.05.25
公开(公告)日2015.09.09
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14
摘要
本发明涉及污泥脱水性能改善技术领域，尤其是一种聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的方法，通过采用氢氧化钠调节pH值，再向其中加入聚合氯化铝，并采用搅拌器搅拌均匀后，再采用频率为26-70kHz处理5-10min，再进行离心机离心过滤处理，进而改善了污泥的脱水性能，降低了污泥堆存量，并且处理能耗较低、脱除水的脱除率达到了38.7%以上，降低污泥含水率为60%以下，优于传统污泥脱水性能改善技术5-9个百分点。
权利要求书
1.一种聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的方法，其特征 在于，包括以下步骤：
(1)将污泥采用调节液进行pH的调节，使得污泥的pH值为8-11， 再将污泥置于搅拌池中，采用搅拌速度为1500-2000r/min搅拌处理， 并同时向其中按照每克投入300-500mg聚合氯化铝，并以搅拌速度恒 速搅拌反应15-30min;
(2)将步骤(1)搅拌反应后的污泥停止搅拌，使其静置15-30min， 再将其送入超声处理器中，调整温度为15-25℃恒温处理5-10min，再 将其送入离心脱水机中进行离心脱水处理，即可使得污泥的脱水性能 得到改善。
2.如权利要求1所述的聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的 方法，其特征在于，所述的调节液为氢氧化钠溶液。
3.如权利要求1或2所述的聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处 理的方法，其特征在于，所述的调节液的浓度为0.1-1mol/L。
4.如权利要求1所述的聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的 方法，其特征在于，所述的搅拌池中，搅拌速度为1800r/min。
5.如权利要求1所述的聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的 方法，其特征在于，所述的搅拌反应时间为20min。
6.如权利要求1所述的聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的 方法，其特征在于，所述的超声处理器，超声波的频率为30-70kHz。
7.如权利要求1所述的聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的 方法，其特征在于，所述的离心脱水机，其转动速度为1000-5000r/min。
说明书
一种聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的方法
技术领域
本发明涉及污泥脱水性能改善技术领域，尤其是一种聚合氯化铝 和超声联用技术对污泥处理的方法。
背景技术
近年来，我国的城市化水平和人们生活水平随着经济的迅速发 展也在不断的提高，城市工业废水和生活污水的排放量日益增多，污 水处理量的增长必将产生更多的污泥，进而对于污泥的进一步处理成 为了当今环境下面临的重要问题。废水经物理、生物及化学处理后， 最终以初沉污泥、生化污泥及化学污泥的形式与水体分离，随着废水 排放标准的提高、监控执行力度的强化及生活排污量的不断增大，这 类污泥产量还将持续高速增加。
污泥颗粒带负电，与表面裹着的水合层形成一种稳定的胶体悬浮 液，由于亲水性胶体粒子形成双电层，它与水的亲和力很强，因此聚 集很差，导致污泥中固体和水的分离比较难。即就是比重小、体积庞 大、不易脱水等特性。
传统的污泥处理技术主要包括污泥的浓缩、脱水、干燥三个方面， 而污泥处理中最困难的一个环节是污泥的脱水环节，并且由于污泥的 体积庞大，导致它运输不变，成本高。不仅仅如此，污泥在经过上述 的浓缩、消化后依然还具有很高的含水率，体积上没有明显的变化， 这也是污泥中的大量水分含量所造成的。
因此，对于污泥的处理过程中，其关键环节之一是对污泥的脱水 性能进行改善，进而基于此，传统的污泥脱水处理方法有干化脱水、 超声波脱水、絮凝剂脱水、流化床焚烧等，但是在干化脱水工艺中， 需要将污泥运输到干化器中，进而导致对污泥的运输成本大，并且干 化器的投资成本也较大;在絮凝剂脱水过程存在生态安全隐患，使得 环境产生二次污染，在流化床焚烧技术中易造成资源的流失和浪费。 故而，在上述的现有污泥脱水处理方法中，其较优的还是超声波处理 技术，但是其依然存在着严峻的技术问题，即就是：单纯超声处理会 释放大量的胞外聚合物，增加污泥离心出水的COD，使从污泥中出水 的水质变差;且单纯超声处理污泥的效果并不显著，操作条件难控制， 进而也造成超声处理污泥的成本较高。
为此，有研究者通过对处理污泥脱水性能的基础上，采用超声与 絮凝、机械压滤相结合的技术方案对污泥进行处理，如专利号为 201410064855.0的《一种提取回用造纸生化污泥氮磷并实现污泥脱水 的方法》针对造纸废水碳源丰富，氮、磷缺乏，而生化污泥中微生物 体内又富含氮磷，部分生化污泥最终作为剩余污泥排出水处理系统， 且脱水困难的现状。采用超声波破碎+絮凝+机械压滤的方法，首先 通过超声波的作用将微生物体破碎，使其内部物质释放出来，再通过 絮凝及机械作用达到固液分离，液体回用到造纸废水处理过程，处理 每t生化污泥可以回收N和P达0.45kg和0.1kg以上，有效减少造纸废 水生化处理所投加的氮磷;同时污泥干度可达50%以上，热值达 6MJ/kg以上，可在生物质锅炉中直接焚烧。使造纸生化污泥实现综 合利用。其目的是使得吸附水转化为自由水后释放出来，并且在后续 采用的絮凝剂为聚合氯化铝和分子量为1200-1500万的阳离子型聚丙 烯酰胺，通过电中和、吸附、架桥及网扑的作用使污泥碎片发生絮聚， 减少污泥的吸附水，但是，由于先采用超声处理，使得污泥中的吸附 水脱离出来，进而增大了自由水的含量，进而使得聚合氯化铝的投入 量较大，导致水中Al3+浓度高，带来二次污染的缺点;并且，上述工 艺由于在超声处理之后，在进行絮凝，进而使得污泥中的结合水未被 彻底的解决，进而导致污泥性能改善程度较弱。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种聚合 氯化铝和超声波联合改善污泥脱水性能方法，减少了聚合氯化铝的使 用量、降低了超声处理的能耗、降低了污泥处理成本、提高了污泥处 理效率，提高了污泥的脱水性能。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种聚合氯化铝和超声联用技术对污泥处理的方法，包括以下步 骤：
(1)将污泥采用调节液进行pH的调节，使得污泥的pH值为8-11， 再将污泥置于搅拌池中，采用搅拌速度为1500-2000r/min搅拌处理， 并同时向其中按照每克投入300-500mg聚合氯化铝，并以搅拌速度恒 速搅拌反应15-30min;通过将污泥先进行pH值的调整，再结合搅拌步 骤，并对搅拌速度的控制，使得污泥中的pH值处于均匀状态，进而 使得污泥在进行脱水处理时得到预处理，进一步的为提高污泥脱水性 能带来可观的效果;再结合后续的聚合氯化铝的加入，使得污泥先发 生絮凝沉淀，进而使得污泥中存在的大量的自由水显露出来，并通过 静置处理，使得这些水分子得到絮凝沉淀出来，进而降低污泥中的含 水率，降低后续处理工艺的负荷，降低处理成本;再结合下述步骤(2)： 将步骤(1)搅拌反应后的污泥停止搅拌，使得其静置15-30min，再 将其送入超声处理器中，调整温度为15-25℃恒温处理5-10min，再将 其送入离心脱水机中进行离心脱水处理，即可使得污泥的脱水性能得 到改善。超声波将污泥中的结合水进行超声处理显露出来，并且使得 生物体的外胞受到破坏，进而使得生物体中的水分子也流露出来，并 且在步骤1添加的聚合氯化铝存在的环境下发生絮凝，进而使得超声 波对污泥产生海绵效应和空化效应，进而使得在絮凝剂存在的环境 下，污泥中的水分随着超声波的稀疏相和压缩相的转变发生体积的生 长、收缩、再生长、再收缩经历多次周期性震荡，最终发生高速度崩 裂的动力学过程，产生极大的瞬态高温和高压，使得气泡内的气体温 度急剧升高，并使气泡内气体和液体界面的介质裂解，使水分更容易 从波面传播产生的通道通过，使污泥颗粒粒径增大，最终在絮凝剂作 用下，沉淀下来，达到了改善污泥脱水性能的功效。
所述的搅拌池中，搅拌速度为1800r/min。通过对搅拌速度的控制， 不仅使得污泥的pH值得到均匀的调节，还使得污泥中的自由水在搅 拌过程中得到将污泥分散，并在加入絮凝剂之后，使得絮凝剂更加与 污泥中的颗粒接触充分，提高了聚合氯化铝电中和及粘结架桥作用， 显示出良好的絮凝性能，即就是降低了污泥表面的电荷差，促进了污 泥的脱水性能改善。所述的搅拌反应时间为20min。
所述的超声处理器，超声波的频率为30-70kHz。在这里还可以采 用26-30kHz范围内的超声波频率处理，并通过对超声波的频率进行控 制，进而控制超声波处理污泥颗粒过程中的强度，使得污泥中的生物 体胞壁遭受破坏，裸露出内部的结合水，提高了污泥的脱水性能;但 是基于超声波处理强度较强时，将会超声产生的空化效应会过分破坏 污泥颗粒，增加污泥比阻，脱水性能反而恶化。本发明进而对超声波 频率的上限值进行了研究与探索，以及超声处理的时间进行研究，进 而使得超声处理过程中，不会因为超声处理时间太长和/或超声频率 太高导致的污泥比阻增加，进而确保了超声处理与聚合氯化铝联用处 理污泥，并改善污泥脱水性能的效果得到较大程度的提高，具有显著 的进步。
再者，所述的离心脱水机，其转动速度为1000-5000r/min。进而 经过高速离心处理，使得污泥的脱水率得到了较大程度的提高，使得 污泥的脱水率达到了38.7%以上，进而得出，经过处理中的污泥中的 含水率达到了60%以下，提高了污泥的干度，并通过检测后，得出经 过本发明处理过的污泥中：总悬浮固体(TSS)为80000mg/L，总固体 (TS)为180000mg/L，可见，该方法适宜于污水处理厂剩余污泥的 减量化处理，并且操作简单，处理后产出的水中也无二次污染，降低 了能耗，降低了污泥处理成本。