申请日2014.09.18
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14
摘要
本发明涉及一种污泥深度脱水方法，包括步骤如下：向含水率70～85%的待处理脱水污泥中分别加入硅酸盐溶液、无机絮凝剂溶液、粉煤灰，各搅拌2‑5分钟并使其充分混合，混合后静置3‑5分钟，硅酸盐的加入量占待处理脱水污泥重量1%～4%，制得调理后的污泥;将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中进行脱水处理。本发明的方法脱水污泥经过深度脱水后，污泥泥饼含水率小于40%，最低达36.93%，体积减少了约3倍多，从而大大降低了污泥外运时的运输成本和处理处置成本。
权利要求书
1.一种污泥深度脱水方法，包括步骤如下：
1)在常温常压下，向含水率70～85%的待处理脱水污泥中分别加入硅酸盐溶液、无机絮凝剂溶液、粉煤灰，各搅拌2-5分钟并使其充分混合，混合后静置3-5分钟，硅酸盐的加入量占待处理脱水污泥重量1%～4%，制得调理后的污泥;硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐 15-40份，无机絮凝剂 20-40份，粉煤灰20-50份;
2)将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中进行脱水处理;硅酸盐溶液的质量浓度为0.1~0.3g/ml，硅酸盐溶液为硅酸钠溶液或硅酸钾溶液;
硅酸盐溶液、无机絮凝剂溶液、粉煤灰加入方式为下述方式之一：
a、先加入硅酸盐溶液，再加入无机絮凝剂溶液，最后加入粉煤灰;
b、先加入无机絮凝剂溶液，再加入硅酸盐溶液，最后加入粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的污泥深度脱水方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)在常温常压下，向含水率70～85%的待处理脱水污泥中加入硅酸盐溶液搅拌2-3分钟并使其充分混合，混合后静置3-5分钟，硅酸盐的加入量占待处理脱水污泥重量1%～4%，
2)然后再加入无机絮凝剂溶液，搅拌2-3分钟充分混合，充分混合后静置3-5分钟，得预处理后的脱水污泥;
3)再向步骤2)得到的预处理后的脱水污泥中加入粉煤灰，搅拌3-5分钟使其充分混合，充分混合后静置1-3分钟，得调理后的脱水污泥;步骤1)、步骤2)、步骤3)中硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐 15-40份，无机絮凝剂 20-40份，粉煤灰20-50份;
4)将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中进行脱水处理。
3.根据权利要求1所述的污泥深度脱水方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)在常温常压下，向含水率70～85%的待处理脱水污泥中加入无机絮凝剂溶液，搅拌2-3分钟充分混合，充分混合后静置3-5分钟，所述无机絮凝剂溶液的加入量占待处理脱水污泥重量0.9%～3%，
2)然后再加入硅酸盐溶液搅拌2-3分钟并使其充分混合，混合后静置3-5分钟，得预处理后的脱水污泥;
3)再向步骤2)得到的预处理后的脱水污泥中加入粉煤灰，搅拌3-5分钟使其充分混合，
充分混合后静置1-3分钟，得调理后的脱水污泥;步骤1)、步骤2)、步骤3)中使用的硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐15-40份，无机絮凝剂 20-40份，粉煤灰20-50份;
4)将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中进行脱水处理。
4.根据权利要求1-3任一所述的污泥深度脱水方法，其特征在于，步骤2)中，无机絮凝剂溶液的质量浓度为0.15~0.35g/ml，使用的无机絮凝剂选自铁盐、铝盐、聚合铁盐、聚合铝盐或聚合铝铁盐中的一种或任意两种。
5.根据权利要求1-3任一所述的污泥深度脱水方法，其特征在于，无机絮凝剂为氯化铁、氯化铝、聚合氯化铝、聚合氯化铁或聚合氯化铝铁。
6.根据权利要求1-3任一所述的污泥深度脱水方法，其特征在于，步骤1)、步骤2)、步骤3)中硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐 20-35份、无机絮凝剂 25-38份、粉煤灰30-46份。
7.根据权利要求6所述的污泥深度脱水方法，其特征在于，硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐 30份、无机絮凝剂 28份、粉煤灰45份。
8.根据权利要求1-3任一所述的污泥深度脱水方法，其特征在于，步骤4)中压滤装置的有效工作压力为2-3MPa，压滤时间1-2min。
说明书
污泥深度脱水方法
技术领域
本发明涉及一种污泥深度脱水方法，属于环境工程和污泥处理技术领域。
背景技术
近些年来，我国在污水处理方面取得了长足的发展，城镇污水处厂在其中起到了至关重要的作用，在一定程度上缓解了我国的水污染危机。然而，污水处理过程产生的剩余污泥(下称“污泥”)问题也日益突出，已经引起了社会各界的高度关注。
城镇污水处理厂在污水处理单元操作过程中产生的污泥通过各种处理工艺进行减容、减量、稳定以及无害化处理。污泥处理工艺单元主要包括污泥浓缩、脱水、消化(厌氧消化和好氧消化)、发酵和干化等工艺过程。但是，大部分城镇污水处理厂都是将产生的污泥通过投加大量的阳离子的聚丙烯酰胺进行机械浓缩后压滤成泥饼，而泥饼的含水率仍然高达80%左右，泥饼后续的运输和处理处置成本依旧很高。因此，需要对产生的泥饼再次进行脱水干化处理，以达到减量化、稳定化和降低污泥处理成本的目的。
随着技术的发展，污泥深度脱水技术发展十分迅速。所谓深度脱水是指脱水后污泥含水率达55%～65%，特殊条件下污泥含水率还可以更低。深度脱水前应对污泥进行有效调理，例如投加石灰、FeCl3、硅藻土、粉煤灰等。脱水污泥的调理对污泥深度脱水起着决定性的作用，因此，为了大大提高污泥深度脱水效果，首先必须要选取一种好的调理剂。
中国专利文献CN103739177A(2014100102630)公开一种污泥深度脱水生物调理剂的制备方法及市政污泥深度脱水方法。该方法可降低污泥含水率且不增加污泥重量的调理剂，并具有工艺简单和成本较低的特点;提供的生活污泥深度脱水方法应具有操作简单、使用方便的特点。技术方案是：：一种污泥深度脱水生物调理剂的制备方法，依序包括以下步骤：(1)污泥驯化;(2)污泥接种;(3)调理剂配制。一种市政污泥深度脱水方法，包括以下步骤：(1)将污泥深度脱水生物调理剂按30%-70%的重量比例与新鲜污泥搅拌混合均匀;(2)对混合后的污泥进行脱水处理。但该方法的脱水效果仍不理想，仍不能深度的对污泥进行脱水，脱水后污泥的含水率达到55%。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种污泥深度脱水方法。本发明的方法是由硅酸盐、无机絮凝剂和粉煤灰三者协同作用对脱水污泥进行深度脱水的技术，达到减量化、稳定化和降低污泥处理效果，脱水污泥经过深度脱水后，污泥泥饼含水率最低能达到39.93%，体积减少了约3倍多，从而大大降低了污泥外运时的运输成本和处理处置成本。
本发明的技术方案如下：
一种污泥深度脱水方法，包括步骤如下：
1)在常温常压下，向含水率70～85%的待处理脱水污泥中分别加入硅酸盐溶液、无机絮凝剂溶液、粉煤灰，各搅拌2-5分钟并使其充分混合，混合后静置3-5分钟，硅酸盐的加入量占待处理脱水污泥重量1%～4%，制得调理后的污泥;
硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐15-40份，无机絮凝剂20-40份，粉煤灰20-50份;
2)将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中进行脱水处理。
本发明优选的，硅酸盐溶液、无机絮凝剂溶液、粉煤灰加入方式为下述方式之一：
a、先加入硅酸盐溶液，再加入无机絮凝剂溶液，最后加入粉煤灰;
b、先加入无机絮凝剂溶液，再加入硅酸盐溶液，最后加入粉煤灰。
本发明优选的，污泥深度脱水方法，包括步骤如下：
1)在常温常压下，向含水率70～85%的待处理脱水污泥中加入硅酸盐溶液搅拌2-3分钟并使其充分混合，混合后静置3-5分钟，硅酸盐的加入量占待处理脱水污泥重量1%～4%，
2)然后再加入无机絮凝剂溶液，搅拌2-3分钟充分混合，充分混合后静置3-5分钟，得预处理后的脱水污泥;
3)再向步骤2)得到的预处理后的脱水污泥中加入粉煤灰，搅拌3-5分钟使其充分混合，充分混合后静置1-3分钟，得调理后的脱水污泥;
步骤1)、步骤2)、步骤3)中硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐15-40份，无机絮凝剂20-40份，粉煤灰20-50份;
4)将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中进行脱水处理。
本发明的另外一种优选技术方案，一种污泥深度脱水方法，包括步骤如下：
1)在常温常压下，向含水率70～85%的待处理脱水污泥中加入无机絮凝剂溶液，搅拌2-3分钟充分混合，充分混合后静置3-5分钟，所述无机絮凝剂溶液的加入量占待处理脱水污泥重量0.9%～3%，
2)然后再加入硅酸盐溶液搅拌2-3分钟并使其充分混合，混合后静置3-5分钟，得预处理后的脱水污泥;
3)再向步骤2)得到的预处理后的脱水污泥中加入粉煤灰，搅拌3-5分钟使其充分混合，充分混合后静置1-3分钟，得调理后的脱水污泥;
步骤1)、步骤2)、步骤3)中使用的硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐15-40份，无机絮凝剂20-40份，粉煤灰20-50份;
4)将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中进行脱水处理。
本发明优选的，步骤1)中，硅酸盐溶液的质量浓度为0.1～0.3g/ml，硅酸盐溶液为硅酸钠溶液或硅酸钾溶液。
本发明优选的，步骤2)中，无机絮凝剂溶液的质量浓度为0.15～0.35g/ml，使用的无机絮凝剂选自铁盐、铝盐、聚合铁盐、聚合铝盐或聚合铝铁盐中的一种或任意两种。
进一步优选的，无机絮凝剂为氯化铁、氯化铝、聚合氯化铝、聚合氯化铁或聚合氯化铝铁。
本发明优选的，步骤1)、步骤2)、步骤3)中硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐20-35份、无机絮凝剂25-38份、粉煤灰30-46份。
进一步优选的：硅酸盐、无机絮凝剂、粉煤灰的重量份如下：硅酸盐30份、无机絮凝剂28份、粉煤灰45份。
上述粉煤灰为热电厂废弃物，水分含量10wt%以下。本发明取自齐鲁石化热电厂的二级粉煤灰。
本发明优选的，步骤4)中压滤装置的有效工作压力为2-3MPa，压滤时间1-2min。
本发明还提供一种用于上述污泥深度脱水方法的脱水剂，该脱水剂的原料重量份组成如下：
硅酸盐 15-40份，
无机絮凝剂 20-40份，
粉煤灰 20-50份。
本发明的污泥深度脱水方法通过先投加硅酸盐，再投加无机絮凝剂，最后投加粉煤灰，使待处理脱水污泥得到调理，硅酸盐溶液加到脱水污泥中，与污泥中的水分充分混合，使污泥呈现出玻璃态。当再加入无机絮凝剂充分混合后，无机絮凝剂和污泥中硅酸盐发生双水解反应，生成硅酸和氢氧化物沉淀，改变了污泥颗粒内部结构，同时还消耗了一部分了水分，生成的沉淀构成了污泥内部硬质的骨架结构，增强了污泥的脱水性能。过量的无机絮凝剂进行水解时产生了大量的带一定电荷量的多核羟基络合物，中和了污泥颗粒表面的负电荷，使污泥颗粒之间的斥力减小，容易絮凝成大颗粒，同时排出了颗粒间的水分，进一步增强了污泥的脱水性能。最后再加入一定量的粉煤灰后，由于粉煤灰的强吸附性，可以起到电中和以及吸附架桥作用，破坏胶体分散系的稳定性，使分散的小颗粒聚集成较大的颗粒;粉煤灰的球状结构增加了滤层的多孔性，减小了水从泥饼中去除的阻力;同时由于粉煤灰颗粒粒径小于污泥的粒径，部分粉煤灰颗粒进入污泥颗粒之间的孔隙，把污泥颗粒孔隙中的水“挤”出来，使得部分间隙水释放，从而最终改善了污泥的脱水性能。
本发明提供的一种由硅酸盐、无机絮凝剂和粉煤灰三者协同作用的污泥深度脱水方法。脱水污泥经过深度脱水后，污泥泥饼含水率小于40%，最低达36.93%，体积减少了约3倍多，从而大大降低了污泥外运时的运输成本和处理处置成本。同时，较低含水率的污泥泥饼大大提高了污泥资源化的可能性，例如泥饼可用于建筑材料、铺路或制造陶粒等等。三种调理剂硅酸盐、无机絮凝剂和粉煤灰都是简单易得且价格相对较便宜，因此污泥深度脱水成本也较低，只需在原有的脱水装置基础上添加一套加药混合装置和污泥压滤装置，占地面积小运行方便。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例中使用的原料AlCl3、FeCl3、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁、硅酸钠、硅酸钾均为市购产品。
粉煤灰：取自齐鲁石化热电厂的二级粉煤灰。
待处理脱水污泥取自济南市光大污水处理厂。
实施例1
一种污泥深度脱水方法，包括步骤如下：
1)在常温常压下，向含水率79.29%的待处理脱水污泥中加入硅酸钠溶液搅拌3分钟并使其充分混合，混合后静置3分钟，硅酸钠的加入量占待处理脱水污泥重量1%，硅酸钠溶液的质量浓度为0.1g/ml。
2)然后再加入AlCl3溶液，搅拌2分钟充分混合，充分混合后静置3分钟，得预处理后的脱水污泥，AlCl3溶液的质量浓度为0.18g/ml。
3)再向步骤2)得到的预处理后的脱水污泥中加入粉煤灰，搅拌3分钟使其充分混合，充分混合后静置2分钟，得调理后的脱水污泥;
步骤1)、步骤2)、步骤3)中硅酸钠、AlCl3、粉煤灰添加的重量份如下：硅酸钠30份、AlCl328份、粉煤灰42份;
4)将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中，在压滤压力为2MPa下，压滤时间1min进行脱水处理。处理后得到的泥饼含水率为：37.2%。
实施例2
一种污泥深度脱水方法，包括步骤如下：
1)在常温常压下，向含水率78.2%的待处理脱水污泥中加入硅酸钾溶液搅拌3分钟并使其充分混合，混合后静置2分钟，硅酸钾的加入量占待处理脱水污泥重量2%，硅酸钾溶液的质量浓度为0.2g/ml。
2)然后再加入FeCl3溶液，搅拌3分钟充分混合，充分混合后静置4分钟，得预处理后的脱水污泥，FeCl3溶液的质量浓度为0.2g/ml。
3)再向步骤2)得到的预处理后的脱水污泥中加入粉煤灰，搅拌4分钟使其充分混合，充分混合后静置3分钟，得调理后的脱水污泥;
步骤1)、步骤2)、步骤3)中硅酸钾、FeCl3、粉煤灰添加的重量份如下：硅酸钾30份、FeCl328份、粉煤灰42份;
4)将调理后的污泥用滤布包裹放入压滤装置中，在压滤压力为3MPa下，压滤时间1min进行脱水处理。处理后的泥饼含水率为：39.93%。
实施例3
如实施例1所述的污泥深度脱水方法，不同之处在于：
步骤2)中加入聚合氯化铝，聚合氯化铝溶液的质量浓度为0.25g/ml。
硅酸钠、聚合氯化铝、粉煤灰添加的重量份如下：硅酸钠32份、聚合氯化铝30份、粉煤灰38份。
实施例4
如实施例1所述的污泥深度脱水方法，不同之处在于：
步骤2)中加入聚合氯化铁，聚合氯化铁溶液的质量浓度为0.3g/ml。
硅酸钠、聚合氯化铁、粉煤灰添加的重量份如下：硅酸钠34份、聚合氯化铁28份、粉煤灰38份。
实施例5
如实施例1所述的污泥深度脱水方法，不同之处在于：
步骤2)中加入聚合氯化铝铁，聚合氯化铝铁溶液的质量浓度为0.35g/ml。
硅酸钠、聚合氯化铝铁、粉煤灰添加的重量份如下：硅酸钠34份、聚合氯化铝铁28份、粉煤灰38份。
试验例1
取一定量含水率79.29%的待处理脱水污泥，用滤布包裹住进行压滤脱水，在压滤压力为3MPa下，压滤时间1min进行脱水处理。测定压滤后的泥饼的含水率58%。
试验例2
取一定量含水率79.29%的待处理脱水污泥，将不同量的AlCl3溶液均匀的加到待处理脱水污泥样品中，AlCl3溶液的质量浓度为0.18g/ml，搅拌均匀，放置3分钟后用滤布包裹住进行压滤脱水，在压滤压力为3MPa下，压滤时间1min进行脱水处理。测定压滤后的泥饼的含水率。
取一部分上述所得的泥饼，放入105℃的烘箱中2h，测定泥饼的含水率MC，含水率MC的计算公式如下：
MC=(M1-M0)M0
上试中，M1为烘干后的泥饼质量(g);M0为所取泥饼的质量(g);
氯化铝的投加量与污泥泥饼含水率的关系表，如表1所示：
表1氯化铝的投加量与污泥泥饼含水率的关系
AlCl<sub>3</sub>/g0246810MC/%73.4166.8160.0558.3854.0359.44
从表1可以看出，随着AlCl3投加量的增加，污泥泥饼的含水率是先逐渐降低，最后又反过来升高的一个过程。当AlCl3的投加量在8g左右时，污泥深度脱水的效果最好，泥饼的含水率最低。这主要是因为无机絮凝剂AlCl3在加入后进行水解时产生了大量的带一定电荷量的多核羟基络合物，中和了污泥颗粒表面的负电荷，使污泥颗粒之间的斥力减小，容易絮凝成大颗粒，同时排出了颗粒间的水分，所以在压滤的过程中，这些水分就较容易排出，同时大大降低了污泥泥饼的含水率，提高了污泥深度脱水的效果。
试验例3
取一定量含水率79.29%的待处理脱水污泥，将配制好的硅酸盐溶液均匀加入到污泥样品中，搅拌混合均匀，放置3-5分钟后继续投加配置好的AlCl3溶液，再次搅拌混合均匀，放置3-5分钟后用滤布进行包裹，然后放入压滤装置中进行压滤脱水实验，在压滤压力为3MPa下，压滤时间1min进行脱水处理。测定污泥泥饼含水率。上述过程中的硅酸盐为硅酸钠。
以下是不同硅酸钠和AlCl3投加量和污泥泥饼含水率之间的关系表，如表2所示：
表2不同硅酸钠和AlCl3投加量和污泥泥饼含水率之间的关系
硅酸钠/gAlCl<sub>3</sub>/g泥饼含水率/%41051.8881050.034465.55101054.85
从表2可以看出，添加适量硅酸钠进行调理能进一步降低泥饼的含水率，当硅酸钠的投加量为8g、AlCl3的投加量为10g时，污泥泥饼的含水率能达到最低值50.03%，而二者的投加量较高或者较低时都不利于污泥的深度脱水。
试验例4
取一定量含水率79.29%的待处理脱水污泥，将8g的硅酸钠配制成溶液均匀地加入到污泥样品中，搅拌混合均匀，放置3-5分钟后继续投加配置好含10g AlCl3的AlCl3溶液，再次搅拌混合均匀，放置3-5分钟后继续投加10g的粉煤灰，搅拌混合均匀，放置1-3分钟后用滤布包裹住放入污泥脱水装置中进行污泥脱水实验，在压滤压力为3MPa下，压滤时间1min进行脱水处理，脱水后污泥泥饼的含水率为39.93%。
因此，在经过硅酸盐和氯化铝进行调理后的污泥继续添加粉煤灰对污泥深度脱水性能的提高有很大的促进作用，只有在硅酸盐、AlCl3和粉煤灰三者协同作用下，污泥的脱水性能才能达到最优，最终污泥泥饼的含水率达到了非常低的39.93%，大大降低了污泥外运时的运输成本和处理处置成本。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。