申请号-CN202011019227.2
申请日20200925
公开（公告）号-CN111925099A
公开（公告）日20201113
IPC分类号C02F11/143; C02F11/122
摘要
本发明涉及环境污染治理材料，具体公开了一种无机高分子污泥调理剂及其制备方法与应用。本发明通过对原料的选择及制备工艺的优化，开发得到一种Alb含量大于50%、且Alb+Alc总含量大于80%的无机高分子污泥调理剂，可应用于污泥治理领域。本发明所述的无机高分子污泥调理剂由于具备预制聚合形态，投加入污泥体系（剩余污泥或厌氧消化化污泥）后可以和污泥细胞外的LB‑EPS（紧密结合胞外聚合物）结合，降低污泥的毛细吸水时间（CST），增强污泥的脱水性能。同时，本发明所述的无机高分子污泥调理剂产品是纯液体产品且pH适中，克服了传统石灰+FeCl3调理工艺中污泥干固增加量大、调理后污泥碱性强、难以后续利用的问题，具有良好的推广应用前景。
权利要求书
1.一种无机高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将含铝酸液加入前置反应器，向其中投加Ca(OH)2或CaO进行反应；
静置，排出上部40%-75%体积的液体，将余下的固液混合物加入第一反应器；
向第一反应器中加入工业盐酸或工业盐酸与硫酸的混合酸，加入量为含铝酸液加入量的40%-100%v/v；
将第一反应器密闭，升温至110℃-130℃，反应2-3个小时；
（2）待步骤（1）获得的反应液降温至40℃以下，通过泥浆泵将反应液注入净化装置，进行隔膜压滤，将压滤后获得的液体加入第二反应器中；
（3）将第二反应器升温至85℃-90℃，在持续保温的条件下，分批次投加200目以上的铝酸钙粉，总投加量为含铝酸液中铝元素质量的150%-400%，投加过程需持续1-1.5小时，投加完成后持续搅拌反应1小时以上；反应完毕后，在60℃以上的温度，熟化2个小时，即得无机高分子污泥调理剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所投入的Ca(OH)2或CaO与含铝酸液中铝的摩尔比为1.5:1~1.8:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述含铝酸液为铝含量大于30g/L，PO43-占阴离子50%以上的酸液。
4.根据权利要求1~3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述工业盐酸的浓度为25%，所述工业盐酸与硫酸的混合酸中硫酸比例小于10%。
5.根据权利要求1~3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，还可向第一反应器中加入FeCl3、硫酸铁或含铁酸作为反应添加剂，控制铁元素的质量不超过所述含铝酸液中铝元素总质量的20%。
6.根据权利要求1~3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，待步骤（1）获得的反应液降温至40℃以下，通过泥浆泵将反应液注入净化装置，通过隔膜压滤的方式，压榨30分钟以上，将压滤后获得的液体加入第二反应器中。
7.一种无机高分子污泥调理剂，其特征在于，由权利要求1~6任一项所述的制备方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的无机高分子污泥调理剂，其特征在于，所述无机高分子污泥调理剂中Alb含量大于Al总含量的50%，且Alb+Alc的总含量大于Al总含量的80%。
9.权利要求7或8所述的无机高分子污泥调理剂在污泥调理方面的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，通过向污泥中投加所述无机高分子污泥调理剂以改善污泥的脱水性能。
说明书
一种无机高分子污泥调理剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及环境污染治理材料，具体地说，涉及一种无机高分子污泥调理剂及其制备方法与应用。
背景技术
铝系无机高分子水处理功能材料是近年快速发展的一类新型无机高分子材料，其具有用途广泛、毒性低、腐蚀性小等优点，目前被广泛应用到水处理、污泥处理处置的各个环节。
根据研究表明，铝具有不同水解聚合的赋存形态，其中Al2-Al8等低水解聚合形态被称为Ala、Al9-Al30等中水解聚合形态被称为Alb，更高的水解聚合形态被称为Alc。
研究发现，不同赋存形态的铝系高分子材料可对应于不同的水处理功能，故可针对不同的水处理目的，开发具有不同赋存形态的铝系高分子材料。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种无机高分子污泥调理剂及其制备方法与应用。
为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种无机高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将含铝酸液加入前置反应器，向其中投加Ca(OH)2或CaO进行反应；
静置，排出上部40%-75%体积的液体，将余下的固液混合物加入第一反应器（反应器1）；
向反应器1中加入工业盐酸或工业盐酸与硫酸的混合酸，加入量为含铝酸液加入量的40%-100%（v/v）；
向反应器1中加入FeCl3、硫酸铁或含铁酸作为反应添加剂，控制铁元素的质量不超过所述含铝酸液中铝元素总质量的20%（m/m）；
将反应器1密闭，升温至110℃-130℃，反应2-3个小时；
（2）待步骤（1）获得的反应液降温至40℃以下，通过泥浆泵将反应液注入净化装置，进行隔膜压滤，将压滤后获得的液体加入第二反应器（反应器2）中；
（3）将反应器2升温至85℃-90℃，在持续保温的条件下，分批次投加200目以上的铝酸钙粉，总投加量为含铝固体原料中铝元素质量的150%-400%，投加过程需持续1-1.5小时，投加完成后持续搅拌反应1小时以上；反应完毕后，在60℃以上的温度，熟化2个小时，即得无机高分子污泥调理剂。
进一步地，在步骤（1）中，所投入的Ca(OH)2或CaO与含铝酸液中铝的摩尔比为1.5:1~1.8:1。
进一步地，在步骤（1）中，控制反应温度不高于80℃，如反应过于剧烈，可分为2-3次投加；待全部投加后，静置30min，排出上部40%-75%体积的液体，将余下的固液混合物通过泥浆泵加入反应器1。
进一步地，在步骤（1）中，所述含铝酸液为铝含量大于30g/L，PO43-占阴离子50%以上的酸液。
进一步地，在步骤（1）中，所述工业盐酸的浓度为25%，所述工业盐酸与硫酸的混合酸中硫酸比例小于10%。
进一步地，根据具体需求，在步骤（1）中，还可向反应器1中加入FeCl3、硫酸铁或含铁酸作为反应添加剂，控制铁元素的质量不超过所述含铝酸液中铝元素总质量的20%（m/m），可在一定程度下提高本发明所述无机高分子污泥调理剂改善污泥CST（毛细吸水时间）的能力。同时需要说明的是，对于未在制备方法中引入上述反应添加剂而制备得到的无机高分子污泥调理剂，可适用于具有特殊要求或条件（如不可引入Fe）的工况环境中。
进一步地，在步骤（2）中，待步骤（1）获得的反应液降温至40℃以下，通过泥浆泵将反应液注入净化装置，通过隔膜压滤的方式，压榨30分钟以上，将压滤后获得的液体加入反应器2中。
进一步地，在步骤（2）中，经净化装置压滤后的固体部分可作为磷肥的原料，通过皮带输送至其他工序进行再加工或直接应用。
进一步地，在步骤（3）中，所述铝酸钙粉的投加量为含铝固体原料中铝元素质量的150%-400%（m/m），包括但不限于150%、160%、170%、180%、190%、200%、250%、300%、350%、400%等典型的投加量选择。
第二方面，本发明提供由前述制备方法制备得到的无机高分子污泥调理剂，经检测，所述无机高分子污泥调理剂中Alb含量大于Al总含量的50%，且Alb+Alc的总含量大于Al总含量的80%。
第三方面，本发明提供了所述无机高分子污泥调理剂在污泥调理方面的应用。
所述应用具体体现为，向含水率在92%-99%的污泥中添加所述无机高分子污泥调理剂，以改善污泥的脱水性能；添加量优选为污泥干固量的20%-50%。
将调理后的污泥经过压滤，污泥含水率可降至60%以下。
本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。
本发明的有益效果在于：
本发明通过对原料的选择及制备工艺的优化，开发得到一种Alb含量大于Al总含量50%、且Alb+Alc总含量大于Al总含量80%的无机高分子污泥调理剂，可作为污泥调理剂应用于污泥治理领域。本发明所述的无机高分子污泥调理剂由于具备预制聚合形态，投加入污泥体系（剩余污泥或厌氧消化化污泥）后可以和污泥细胞外的LB-EPS（紧密结合胞外聚合物）结合，降低污泥的毛细吸水时间（CST），增强污泥的脱水性能。同时，本发明所述的无机高分子污泥调理剂产品是纯液体产品且pH适中，克服了传统石灰+FeCl3调理工艺污泥干固增加量大、调理后污泥碱性强、难以后续利用的问题，具有良好的推广应用前景。（发明人 徐绪筝；虞红波）