申请日2018.04.28
公开(公告)日2018.08.03
IPC分类号C02F11/14; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种污泥化学调理深度脱水方法。它包括：污水厂污泥经浓缩处理后，先按绝干污泥量的1%～2%投加聚硅硫酸铁PFSS进行一次调理，再按绝干污泥量的1.5%～3%投加聚二甲基二烯丙基氯化铵PDADMA进行二次调理;两种药剂投加反应完毕后，将调理好的污泥泵入超高压弹性压榨机或隔膜板框压滤机进行压滤深度脱水，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。本发明的污泥化学调理深度脱水方法，仅投加PFSS和PDADMA两种药剂,且两种药剂的投加总量不超过绝干污泥量的5%，加药量显著下降;不加入干粉类药剂，对污泥pH值改变小，使得脱水后污泥有机质和热值含量更高,有利于多种堆肥、土地利用与园林绿化等多种用途。
权利要求书
1.一种污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，污水厂污泥经浓缩处理后，先按绝干污泥量的1%～2%投加聚硅硫酸铁PFSS进行一次调理反应;然后按绝干污泥量的1.5%～3%投加聚二甲基二烯丙基氯化铵PDADMA进行二次调理反应;两种药剂投加反应完毕后，用泵将调理好的污泥打入污泥压滤设备中进行压滤深度脱水，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
2.如权利要求1所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)将污水厂污泥即从污水处理厂二沉池出来的污泥，通过输送泵打入浓缩机进行浓缩处理;
(2)将上一步浓缩处理后的污泥通过输送泵打入污泥快速反应器一，按绝干污泥量的1%～2%投加聚硅硫酸铁PFSS，搅拌混匀，对污泥进行一次调理;
(3)将一次调理后的污泥通过输送泵打入污泥快速反应器二，按绝干污泥量的1.5%～3%投加聚二甲基二烯丙基氯化铵PDADMA，搅拌混匀，对污泥进行二次调理;
(4)将二次调理后的污泥通过螺杆泵或柱塞泵打入污泥压滤设备超高压弹性压榨机或隔膜板框压滤机中进行压滤深度脱水处理，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
3.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，上述方法还包括步骤(5)：将压滤后的泥饼通过泥饼输送设备外运进行处置;将压滤后的滤液通过输送泵送入后续污水处理系统进行后续处理。
4.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(1)中，按绝干污泥量的0.1%～0.6%投加聚丙烯酰胺PAM，对污泥进行浓缩处理。
5.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(1)中，污水厂污泥的含水率为98%～99.9%，浓缩处理后污泥的含水率为93%～98%。
6.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(2)的一次调理中，用搅拌机在30～40转/分钟的较快转速下快速搅拌混匀，持续搅拌时间为5～10分钟。
7.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(3)的二次调理中，用搅拌机在10～20转/分钟转速下搅拌混匀，持续搅拌时间为3～5分钟。
8.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(4)中，进料压力≥0.6MPa、压榨压力≥1.5MPa;污泥的进料时间为30～90分钟，压榨时间为20～60分钟。
9.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(4)中，压滤后泥饼的含水率降至35%～60%。
10.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述污水厂污泥，其绝干污泥的有机质含量为25～60%。
说明书
一种污泥化学调理深度脱水方法
技术领域
本发明属于污泥深度脱水技术领域，涉及一种污泥化学调理深度脱水方法。
背景技术
城市污水厂污泥是污水处理的副产物，随着污水处理量和排放标准的不断提高，污泥产量日益增大，按常规方法浓缩、压榨处理后污泥含水率通常在78%～83%左右，难以达到后续处理装置(后续污水处理系统)对含水率55%～65%的深度脱水要求，因此，对污水厂污泥进行深度脱水已成为污泥处理的主要趋势。在目前各种污泥深度脱水技术中，化学调理深度脱水由于工艺简单、脱水效果好而得到了较为普遍的应用，其中,尤以“阳离子聚丙烯酰胺”、“三氯化铁+石灰”两种污泥调理方法最为常见。
投加“阳离子聚丙烯酰胺”的方案，由于活性污泥颗粒的特殊絮体结构及其高度亲水性，污泥絮凝后形成的大颗粒絮体中包含了大量的间隙水和表面水等难脱去的水分，污泥在过滤后泥饼含水率仍较高。另外，阳离子型聚丙烯酰胺在自然条件下很难降解，其降解所产生的丙烯酰胺单体也是具有神经毒性的剧毒物质，且在阳离子型聚丙烯酰胺合成过程中使用的大量表面活性剂等有机溶剂也会对环境造成污染。投加“三氯化铁+石灰”的方案，因三氯化铁的加入在污泥中引入氯离子，不利于后续污泥处置;并且投加石灰干粉药剂会增加污泥干基的产量，增加污泥后续运输费、污泥处置费;此外，投加三氯化铁+石灰，对污泥的pH值改变量大，原来呈中性的污泥会变成强碱性的污泥，污泥的用途将受到限制，不能用于堆肥、土地利用和园林绿化等用途。
为此，迫切希望能找到一种替代现有“阳离子聚丙烯酰胺”、“三氯化铁+石灰”的化学调理污泥方式，能够使污泥满足深度脱水要求，不会对后续污泥处置造成不利影响，且污泥焚烧时不会对焚烧设备造成腐蚀和安全性的影响。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种环境友好，对后续污泥处置工艺有利，同时对污泥后续处置多样性(如园林绿化、堆肥、焚烧等)亦有利的利用两种特定化学调理药剂进行的污泥化学调理深度脱水方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明一种污泥化学调理深度脱水方法如下：污水厂污泥经浓缩处理后，先按绝干污泥量的1%～2%投加聚硅硫酸铁(PFSS)进行一次调理反应;然后按绝干污泥量的1.5%～3%投加聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)进行二次调理反应;两种药剂投加反应完毕后，用泵将调理好的污泥打入污泥压滤设备(超高压弹性压榨机或隔膜板框压滤机)中进行压滤深度脱水，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
本发明一种污泥化学调理深度脱水方法，具体按以下步骤进行：
(1)将污水厂污泥(即从污水处理厂二沉池出来的污泥)通过输送泵打入浓缩机进行浓缩处理;
(2)将上一步浓缩处理后的污泥通过输送泵打入污泥快速反应器一，按绝干污泥量的1%～2%投加聚硅硫酸铁(PFSS)，搅拌混匀，对污泥进行一次调理;
(3)将一次调理后的污泥通过输送泵打入污泥快速反应器二，按绝干污泥量的1.5%～3%投加聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)，搅拌混匀，对污泥进行二次调理;
(4)将二次调理后的污泥通过压榨进料泵(螺杆泵或柱塞泵)打入污泥压滤设备(超高压弹性压榨机或隔膜板框压滤机)中进行压滤深度脱水处理，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
进一步地，上述方法还包括步骤(5)：将压滤后的泥饼通过泥饼输送设备外运进行处置;将压滤后的滤液通过输送泵送入后续污水处理系统进行后续处理。
进一步地，所述步骤(1)中，按绝干污泥量的0.1%～0.6%投加聚丙烯酰胺(PAM)，对污泥进行浓缩处理。
进一步地，所述步骤(1)中，污水厂污泥的含水率为98～99.9%，浓缩处理后污泥的含水率为93%～98%。
进一步地，所述步骤(2)的一次调理中，用搅拌机在30～40转/分钟的较快转速下快速搅拌混匀，持续搅拌时间为5～10分钟。
进一步地，所述步骤(3)的二次调理中，用搅拌机在10～20转/分钟转速下搅拌混匀，持续搅拌时间为3～5分钟。
进一步地，所述步骤(4)中，进料压力≥0.6MPa、压榨压力≥1.5MPa;污泥的进料时间为30～90分钟，压榨时间为20～60分钟。
进一步地，所述步骤(4)中，压滤后泥饼的含水率降至35～60%。
超高压弹性压榨机和隔膜板框压滤机可任意选用符合要求的设备品牌,满足进料压力≥0.6MPa、压榨压力≥1.5MPa即可。其中，污泥的进料时间为30～90分钟，压榨时间为20～60分钟,可以一步实现压滤完成后泥饼的含水率降至60%以下。
污水厂污泥，也叫市政污泥，或叫剩余污泥，其含水率一般在98.0-99.9%之间，其绝干污泥的有机质含量为25～60%。经按上述污泥化学调理深度脱水方法进行深度脱水处理，压滤完成后泥饼的含水率可降到60%以下(可控制在35～60%之间)。
本发明中的污泥深度脱水化学调理药剂，包括无机高分子絮凝剂聚硅硫酸铁(PFSS)和有机絮凝剂聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMA)这两种，其中，聚硅硫酸铁(PFSS)投加量为绝干污泥量的1%～2%，聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)投加量为绝干污泥量的1.5%～3%。
聚硅硫酸铁(PFSS)是一种无机含硅多核高分子絮凝剂，既有无机高分子絮凝剂的电荷吸附作用，又具有有机高分子絮凝剂的卷扫絮凝作用。同时，其中Fe3+的强氧化性有利于降解污泥中的胞外聚合物，释放结合水。
聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)作为一种有机脱水剂，具有良好的污泥脱水性能。聚二甲基二烯丙基氯化铵无毒，相对于传统的聚丙烯酰胺类絮凝剂更为环境友好，同时对后续污泥处置工艺有利，污泥焚烧时不会对焚烧设备造成腐蚀和安全性的影响，对污泥堆肥亦有利。
调理药剂的作用原理：
影响污泥在压滤深度脱水中脱水能力的因素主要是污泥自身的持水性和压滤过程中形成的阻滤层的性质。前者主要取决于污泥中胞外聚合物以及絮凝剂成分形成的亲水物质的量和性质，后者取决于污泥颗粒的性质。
常规的铁盐石灰调理，就是利用三价铁盐的氧化性破坏污泥中的胞外聚合物，释放出结合水，降低污泥的持水性;利用石灰(主要是掺入的石灰颗粒)提高污泥在压滤过程中形成的阻滤层的透水速度;同时，利用石灰与铁盐反应生成的氢氧化铁改变污泥颗粒的性质。但是，铁盐石灰调理普遍存在加药量大、酸碱度高、影响后续污泥处置等问题。
本发明中使用聚硅硫酸铁(PFSS)+聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMA)的联合调理方法，加药量明显降低，调理后的污泥呈中性，有利于污泥后续处置。
聚硅硫酸铁(PFSS)是一种无机含硅多核高分子絮凝剂，既具有三价铁的氧化能力，可以有效破坏胞外聚合物的结构，又具有很强的絮凝效果，而且所形成的絮体密实(也就是说，加入PFSS可形成硬质颗粒)，有利于改善污泥颗粒的性质，提高压滤时阻滤层的渗透速度(透水速度)。
聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMA)是一种电荷密度范围大、且具杀菌能力的有机絮凝剂，它作为PFSS的助凝剂，可有效提高污泥改性效果，而且相对于PAM，其分子量较低，对污泥粘度的上升影响较小(也就是说，相比PAM，加入PDADMA可降低污泥的粘度)，有利于克服有机絮凝剂形成凝胶结构带来的包裹水和结合水情况。
本发明的污泥化学调理深度脱水方法，仅投加PFSS和PDADMA这两种药剂,且这两种药剂的投加总量不超过绝干污泥量的5%，较之其他加药剂调理方法需投加约20%～30%的药剂量，加药量显著下降。同时，不加入干粉类药剂，对污泥pH值改变小，使得脱水后污泥有机质和热值含量更高,有利于多种堆肥、土地利用与园林绿化、焚烧、掺烧、填埋场覆盖土等多种用途。
本发明的有益效果：
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种污泥深度脱水调理药剂组合，可以实现低药剂投加量，不加干粉药剂(PFSS和PDADMA这两种药剂都是液体的)，对污泥pH值改变量少(投加药剂之前的污泥是中性的，现在投加完这两种药剂之后的污泥仍然是中性的)，这种低成本条件下的污泥深度脱水，有利于脱水后的泥饼用于堆肥、土地利用与园林绿化、焚烧与掺烧、填埋场覆盖土等多种用途。
本发明与现有调理技术相比，具有以下优势：
1、低药剂投加量，同时又能较好的保持污泥有机组分,满足堆肥、焚烧、掺烧、土地利用等多种末端处理与资源化的要求。
2、本发明的污泥调理方法适应面广泛,在药剂选择和组合及其对应的深度脱水设备配合下，可实现剩余污泥有机质含量在25%～60%条件下的深度脱水，且可根据所述调理药剂配方，调整所压出泥饼的含水率在35%～60%之间，满足不同城市污水厂的脱水要求。同时适合已有污泥深度脱水工艺的升级改造，且技改成本低。
3、本发明的污泥深度脱水方法，药剂组成简单、投加方式安全便捷、成本低廉，经济可行性高，污泥处理效率高，且无高浓度压滤液排放和恶臭等二次污染的情况、环境影响小。