公布日：2023.11.10
申请日：2023.08.09
分类号：C02F11/143(2019.01)I;C02F11/147(2019.01)I;C02F11/127(2019.01)I
摘要
本发明涉及有机固废处理技术领域，具体为一种厌氧污泥离心脱水前的高效改性絮凝方法及固液分离方法。絮凝方法包括：向厌氧污泥中投加高岭土悬浮液和亚铁盐，并将溶液pH值调至5.5-6.5，搅拌5-15min；然后加入聚丙烯酰胺进行絮凝。本发明通过调控絮凝顺序，并配合一定的反应停留时间和转速，消除污泥胶体外静电荷，增加悬浮物之间以及悬浮物与胶体之间的吸附成团能力，有效改善厌氧污泥的污泥性状，最终形成稳定的絮凝团状物，在离心机的高速离心作用下实现高效的固液分离。
权利要求书
1.一种厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，包括：向厌氧污泥中投加高岭土悬浮液和亚铁盐，并将溶液pH值调至5.5-6.5，搅拌5-15min；然后加入聚丙烯酰胺进行絮凝。
2.根据权利要求1所述的厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，所述pH值为6-6.5；采用盐酸调节所述pH值；和/或，所述搅拌的速度为60-80r/min，时间为8-12min。
3.根据权利要求1或2所述的厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的离子度为30-60，优选为45-55；和/或，所述聚丙烯酰胺的分子量≥100万。
4.根据权利要求3所述的厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺以聚丙烯酰胺水溶液的形式添加；所述聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.5-2‰，所述聚丙烯酰胺水溶液的添加量为所述厌氧污泥质量的7-15％；和/或，加入所述聚丙烯酰胺后，以40-60r/min的速度搅拌10-15min完成絮凝。
5.根据权利要求1所述的厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，所述高岭土悬浮液的固含量为3-8％，所述高岭土悬浮液的添加量为所述厌氧污泥质量的10-15％。
6.根据权利要求5所述的厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，所述高岭土悬浮液中高岭土的粒径在1000目以上。
7.根据权利要求1所述的厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，所述亚铁盐以亚铁盐溶液形式加入；所述亚铁盐溶液的质量分数为3-8％，所述亚铁盐溶液的添加量为所述厌氧污泥质量的5-7％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，所述亚铁盐为氯化亚铁或硫酸亚铁；和/或，所述厌氧污泥的初始含水率为93-98％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的厌氧污泥的絮凝方法，其特征在于，包括：将所述厌氧污泥输送至助凝改性槽，同时按照所述厌氧污泥进料流量的10-15％的比例投加所述高岭土悬浮液，按照所述厌氧污泥进料流量的5-7％的比例添加氯化亚铁溶液；再添加盐酸调整槽内pH至5.5-6.5；所述厌氧污泥在助凝改性槽的停留时间为5-10min，搅拌速度在60～80r/min；将通过改性助凝后的厌氧污泥输送至絮凝反应槽，按照厌氧污泥进料流量的7-15％的比例投加聚丙烯酰胺水溶液，以40-60r/min的速度搅拌10-15min。
10.一种厌氧污泥的处理方法，其特征在于，包括：将经权利要求1-9中任一项所述的絮凝方法处理后的厌氧污泥送入离心脱水设备进行固液分离，离心转速为2000-3000r/min，差速比为4～9，进料流量为5-8m3/h，离心停留时间为5min。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厌氧污泥离心脱水前的高效改性絮凝方法及固液分离方法，通过调控絮凝顺序，并配合一定的反应停留时间和转速，在降低絮凝剂用量的情况下，消除污泥胶体外静电荷，增加悬浮物之间、悬浮物与胶体之间的吸附成团能力，最终形成稳定的絮凝团状物，在离心机的高速离心作用下实现高效的固液分离。
为实现上述目的，本发明提供一种厌氧污泥离心脱水前的高效改性絮凝方法，包括：向厌氧污泥中投加高岭土悬浮液和亚铁盐，并将溶液pH值调至5.5-6.5，搅拌5-15min；然后加入聚丙烯酰胺进行絮凝。
本发明的厌氧污泥通常指经过厌氧发酵后的污泥。厌氧发酵是指有机固废(如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体(沼气)的复杂的生物化学过程。微生物厌氧发酵产甲烷的过程又可分为三个阶段，分别是水解阶段、产氢产酸阶段和产甲烷阶段。
絮凝是使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的。
通过上述技术方案，先采用高岭土和亚铁盐助凝一定时间，再采用聚丙烯酰胺絮凝，能够显著改善厌氧污泥的污泥性状，提高悬浮性污泥的絮凝、聚团能力，有利于絮凝团状物的快速生成和良好保持，从而使得后端离心机在正常的运行状态下做到更好的固液分离效果，降低后端污水中悬浮物浓度，提高出泥干度，进而降低污泥量。
进一步的，所述搅拌的速度为60-80r/min，时间为8-12min，优选为10min。絮凝前的助凝过程对后续絮凝效果具有重要影响，搅拌速度或者时间不适宜，会导致絮凝后的团状物又进行自我分解，从而降低絮凝效果和后续的固液分离效果。
进一步的，所述聚丙烯酰胺的离子度为30-60，优选为45-55，优选为50；和/或，所述聚丙烯酰胺的分子量≥100万。本发明在加入聚丙烯酰胺絮凝剂之前，先加入高岭土和亚铁盐进行助凝改性，既能提高絮凝效果，又能降低聚丙烯酰胺的用量。
进一步的，所述聚丙烯酰胺以聚丙烯酰胺水溶液的形式添加；所述聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.5-2‰，优选为1.5‰；所述聚丙烯酰胺水溶液的添加量为所述厌氧污泥质量的7-15％；
和/或，加入所述聚丙烯酰胺后，以40-60r/min的速度搅拌10-15min完成絮凝。整个絮凝时间相对较短，可节约时间成本。
聚丙烯酰胺是一种线型高分子聚合物，化学式为(C3H5NO)n。在常温下为坚硬的玻璃态固体，产品有胶液、胶乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等，热稳定性良好。
进一步的，所述高岭土悬浮液的固含量为3-8％，优选为5％；所述高岭土悬浮液的添加量为所述厌氧污泥质量的10-15％。
进一步的，所述高岭土悬浮液中高岭土的粒径在1000目以上。采用粒径较小的高岭土，有助于其与污泥的有效接触面积，从而充分发挥吸附作用。高岭土可吸附掉体系内的部分干扰絮凝反应的有机物和杂物，同时增加体系内吸附核心的数量，提高颗粒与胶体及与吸附核心的碰撞、吸附并成团的概率。
高岭土是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。
进一步的，所述亚铁盐以亚铁盐溶液形式加入；所述亚铁盐溶液的质量分数为3-8％，优选为5％；所述亚铁盐溶液的添加量为所述厌氧污泥质量的5-7％。
进一步的，所述亚铁盐为氯化亚铁或硫酸亚铁，优选为氯化亚铁。
通过添加氯化亚铁的水溶液，引入了一定量的金属阳离子，能够与厌氧污泥内悬浮物颗粒表面的负电荷进行电中和反应，消除厌氧污泥颗粒之间的电斥力；与此同时，2价亚铁离子经氧化转化为3价铁离子，有助于生成多核络合离子化合物，能够对水体中的剩余污染物进行吸附，形成胶粘物沉淀。本发明调节pH值在6.5左右，能够缓慢促进亚铁离子的氧化，从而更好的发挥氯化亚铁反应与改性效果。
进一步的，所述厌氧污泥的含水率为93-98％。
具体的，所述厌氧污泥离心脱水前的絮凝方法包括：将所述厌氧污泥输送至助凝改性槽，同时按照所述厌氧污泥进料流量的10-15％的比例投加所述高岭土悬浮液，按照所述厌氧污泥进料流量的5-7％的比例添加氯化亚铁溶液；之后再添加盐酸调整槽内pH至5.5-6.5。
所述厌氧污泥在助凝改性槽的停留时间为5-10min，搅拌速度在60-80r/min；
将通过改性助凝后的厌氧污泥输送至絮凝反应槽，按照厌氧污泥进料流量的7-15％的比例投加聚丙烯酰胺水溶液，以40-60r/min的速度搅拌10-15min。
本方法通过按照先后顺序添加一定比例的高岭土、氯化亚铁和酸性物质调整pH，然后再投加一定型号的PAM絮凝剂，配合一定的反应停留时间和一定转速的机械搅拌，使得厌氧污泥的水溶液在相关原材料的反应下进行改性与絮凝，有效消除污泥胶体外静电荷，增加悬浮物之间、悬浮物与胶体之间的吸附成团能力，最终形成稳定的絮凝团状物，在离心机的高速离心作用下实现高效的固液分离。
一种厌氧污泥的离心脱水方法，包括：将经以上任一项所述的絮凝方法处理后的厌氧污泥送入离心脱水设备进行固液分离，离心转速为2000-3000r/min，优选为2500r/min，差速比为4-9，优选为5，进料流量为5-8m3/h，优选为6.5m3/h，离心停留时间为5min。
离心脱水是利用固液两相的比重差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离的一种处理方法，固液分离速度快，能够实现大规模连续化脱水。
本发明的有益效果如下：
1、本发明提供的厌氧污泥离心脱水前的絮凝方法，先采用高岭土和亚铁盐助凝一定时间，再采用聚丙烯酰胺絮凝，能够显著改善厌氧污泥的污泥性状，提高悬浮性污泥的絮凝、聚团能力，有利于絮凝团状物的快速生成和良好保持，从而使得后端离心机在正常的运行状态下做到更好的固液分离效果，降低后端污水中悬浮物浓度，提高出泥干度，进而降低污泥量。
2、本发明通过将反应体系调节至弱酸性，有利于亚铁盐更好的发挥反应与改性效果。
3、采用本发明所述的方法进行改性助凝及絮凝后的污泥，通过离心机固液分离后的固体部分含水率能达到65-70％，而不采用此方法分离出来的固体部分含水率高达80-85％。本发明能够显著降低离心分离脱水率，对于污泥的大规模连续化高效脱水具有重要意义。
4、采用本发明所述的方法可以降低聚丙烯酰胺的使用量，相比不采用此方法投加的聚丙烯酰胺可以降低10-15％的使用量。
（发明人：吴靖宇;张爱军;董健;杨吉祥;梁洪植;戴小东）