申请日2017.05.05
公开(公告)日2017.09.26
IPC分类号C02F11/14
摘要
本发明公开了一种提高污泥脱水效果的方法，该方法使用十六烷基三甲基氯化铵对磷石膏进行浸渍改性，浸渍后的物料经过滤后，干燥研磨后即为浸渍磷石膏;将浸渍磷石膏加入污泥中，搅拌沉淀后过滤，得到含水率较低的污泥，经浸渍磷石膏成品处理过的污泥含水率低于50%;污泥的污泥比阻也显著降低，污泥的过滤性能提高了;本发明的生产工艺简单易行，生产成本低，以废治废，变废为宝，能耗较低;在改善污泥脱水效果的同时，为磷石膏的资源化利用提供理论基础，开拓了磷石膏应用的领域，节约大量资源，应用前景广阔、市场前景好，无环境污染。
权利要求书
1.一种提高污泥脱水效果的方法，其特征在于，按如下步骤进行：
(1)在磷石膏中加入浓度为1-20mmol/L十六烷基三甲基氯化铵溶液，在常温下振荡浸渍3-8h;浸渍后的液固混悬液通过过滤后，固态物质经干燥研磨后即为浸渍磷石膏，备用;其中磷石膏和十六烷基三甲基氯化铵溶液的质量体积比为1g:20mL-50mL，浸渍温度为20-30℃;
(2)在经过重力浓缩后的污泥中加入浸渍磷石膏，在20-30℃下搅拌反应10-30min，静置后，过滤，固态物质即为污泥泥饼;其中浸渍磷石膏和污泥的质量比为1:100-1000。
2.根据权利要求1所述的提高污泥脱水效果的方法，其特征在于：步骤(2)中搅拌速度为500-1000r/min。
说明书
一种提高污泥脱水效果的方法
技术领域
本发明属于磷石膏的资源化应用领域，同时属于污泥减量化生产工艺技术领域，具体涉及了一种利用磷石膏提高污泥脱水效果的方法。
背景技术
磷石膏是生产湿法磷酸的副产物，是化学工业中排放量最大的固体废物之一，每生产1吨磷肥，平均产生3.75 吨磷石膏。大部分磷石膏采用露天堆放和倾入大海两种方式处理，而磷石膏中含有大量的有害物质，在占用大量土地资源的同时，还污染了我们的生存环境。这在很大程度上制约着磷石膏的资源化利用，并持续地影响着人类赖以生存的环境。因此，若能通过一系列物理化学方法将磷石膏应用于相关领域，将对磷石膏的资源化利用和改善环境有着重要的现实意义。
目前，城市污泥的产量巨大，对环境危害的深度和广度而言，因含有较高的污染物含量而被认为是一类有巨大污染危害的废弃物。城市污泥对环境的危害主要表现在污泥中含有大量种类广泛的污染物。对城市污泥的处理与处置过程中，主要依靠各种技术方法实现污泥的减量化、无害化、资源化和稳定化，其中对污泥进行浓缩、脱水后进行后续处理是当前实现污泥减量化的重要途径。而剩余污泥中含水率高达99%以上，其中水分的去除成为制约污泥综合利用的关键因素。目前，使用较多的是利用阳离子聚丙烯酰胺投入污泥中，通过板框压滤或者离心过滤，将污泥的含水率降低，但污泥脱水后仍然含有 75%～85% 的水分，因此专家学者通过研究，提出了一系列污泥继续脱水的方法。发明申请201510307148.4中所述的，利用一种干化挤出机对脱水污泥进行进一步干化处理，干化后的污泥进一步晾晒后含水率降至30%以下。发明专利201510478952.9提到以初步脱水后的污泥为对象，分别采用一定浓度的甲醛、乙醇、丙酮或正丁醇对其进行预处理，进而采取晾干、抽滤或加热的方法进行深度脱水，可有效降低污泥含水率。发明专利20151017223.X提出将由热改性硅藻土、改性淀粉、氧化镁和氯化镁组成的绿色深度脱水剂加入初步脱水后的污泥中，进行堆肥，可有效降低污泥中的水分，既对环境无害，脱水剂中的成分又增加了土壤的肥力。随着脱水工艺的不断优化，污泥的脱水方式朝多元化转变，脱水效果也逐步提高，但是纵观上述工艺，都存在着操作复杂、能耗高、物料消耗高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用磷石膏促进污泥中水分脱除的方法，该方法是以磷石膏作为原料制备浸渍磷石膏成品，用于改善污泥脱水效果的方法，该方法既开拓了磷石膏综合利用的市场，也能够大幅度地降低污泥含水率，达到以废治废的目的。
本发明的技术方案如下：首先利用十六烷基三甲基氯化铵溶液对磷石膏进行浸渍、过滤干燥后，研磨成粉末状，得到浸渍磷石膏，将浸渍磷石膏投入经过重力浓缩后的污泥中，搅拌静沉，过滤，过滤过程中同步测定污泥比阻;过滤所得滤饼即为脱水后污泥，按照含水率测定标准测定滤饼含水率。将污泥比阻和含水率两个指标与普通脱水工艺相比，即可验证经药剂浸渍后的磷石膏对于污泥深度脱水的明显作用。
一种提高污泥脱水效果的方法，具体操作如下：
(1)取一定量的十六烷基三甲基氯化铵粉末，溶于一定量的去离子水中，于常温下搅拌至完全溶解，置于棕色试剂瓶中备用，其中十六烷基三甲基氯化铵溶液的浓度为1-20mmol/L。
(2)在磷石膏中加入十六烷基三甲基氯化铵溶液，在常温下振荡浸渍3-8h;浸渍后的液固混悬液通过过滤后，固态物质经干燥研磨后即为浸渍磷石膏，储存于干燥器中备用;磷石膏和十六烷基三甲基氯化铵溶液的质量体积比为1:20mL-50 mL，十六烷基三甲基氯化铵的纯度为化学纯，浸渍温度为20-30℃。
(3)在经过重力浓缩后的污泥中加入浸渍磷石膏，在20-30℃下搅拌反应10-30min，静沉后，过滤，过滤过程中同步测定污泥比阻;过滤后的固相物质即为污泥泥饼;将泥饼置于瓷坩埚中，盛有泥饼的坩埚放入烘箱中，在90-110℃下干燥至恒重，取出坩埚，放于干燥器中冷却;通过测量坩埚进入烘箱前后的质量，即可计算出泥饼的含水率;将污泥比阻与含水率两个指标并与未经浸渍磷石膏成品处理过的污泥比阻和含水率进行比较;其中浸渍磷石膏和污泥的质量比为1:100-1000，搅拌速度为500-1000r/min。
本发明中磷石膏是磷肥生产过程中产生的副产物，例如专利CN1724436和CN1651348中提到的，主要成分是硫酸钙，同时含有多种杂质如总磷、氟、二氧化硅、氧化镁、氧化铁、氧化铝等。发明中提及的污泥是城市污水处理厂利用生物处理法处理污水后产生的固液态废物，具有含水率高的特点，同时含有一些致病菌等有毒有害物质。
本发明的优点和技术效果：
对利用磷石膏改善污泥脱水效果的方法的研究，在促进磷石膏资源化利用的同时还有效促进了污泥高效脱水技术的发展，为污泥的后续利用提供技术支持;
通过磷石膏改善污泥脱水效果的方法的研究，提出用十六烷基三甲基氯化铵溶液对磷石膏进行浸渍处理，使得磷石膏颗粒表面电性由负变正，通过过滤干燥，得到浸渍磷石膏成品，将该成品投入污泥中，经搅拌沉淀，将污泥中悬浮的固体颗粒吸附在重量较大的磷石膏颗粒表面，经过一系列的物理化学过程，将固体颗粒汇聚下沉，达到与水分离的作用;
工艺使用价廉易得的十六烷基三甲基氯化铵溶液对磷石膏进行浸渍处理，经处理后的磷石膏能显著改善污泥的悬浮状态，提高其脱水性能，经浸渍磷石膏成品处理过的污泥含水率低至50%以下;与耗费较高能耗采用干燥法进一步对污泥进行脱水等方法相比，该方法简单易行，能耗较低;
工艺使用工业固废磷石膏对污泥进行处理，体现了以废治废的环保理念，为废物间的交互作用及综合利用提供了一个渠道。
本发明的生产工艺简单易行，生产成本低，以废治废，变废为宝，耗能较低;在促进磷石膏的综合利用的同时，为污泥深度脱水提供技术支持，节约了大量的资源，应用前景广阔、无污染环境。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：提高污泥脱水效果的方法，具体操作如下：
(1)取0.1g十六烷基三甲基氯化铵粉末(相对分子质量为320)，溶于62mL去离子水中，于常温下搅拌至完全溶解，置于棕色试剂瓶中备用，其中十六烷基三甲基氯化铵溶液的浓度为5mmol/L;
(2)在10g磷石膏中加入200mL浓度为5mmol/L的十六烷基三甲基氯化铵溶液，在20℃下振荡浸渍3h，浸渍后的液固混悬液通过过滤后，固态物质干燥冷却后研磨成粉末状，即为浸渍磷石膏，储存于干燥器中备用;
(3)在100g经过重力浓缩后的市政污泥中加入1g浸渍磷石膏成品，在20℃下搅拌反应10min，搅拌速度为500r/min，静沉后，过滤，过滤过程中同步测定污泥比阻，比阻值为2.84×1012m/Kg;过滤后得到的固态物质即为污泥泥饼。将泥饼置于瓷坩埚中，盛有泥饼的坩埚放入烘箱中，在90℃下干燥2h至恒重，取出坩埚，放于干燥器中冷却;通过测量坩埚进入烘箱前后的质量，计算出泥饼的含水率为46.85%。
实施例2：提高污泥脱水效果的方法，具体操作如下：
(1)取0.1g十六烷基三甲基氯化铵粉末，溶于31mL去离子水中，于常温下搅拌至完全溶解，置于棕色试剂瓶中备用，其中十六烷基三甲基氯化铵溶液的浓度为10mmol/L;
(2)在10g磷石膏中加入500mL浓度为10mmol/L十六烷基三甲基氯化铵溶液，在25℃下振荡浸渍5h;浸渍后的液固混悬液通过过滤后，固态物质干燥冷却后研磨成粉末状，即为浸渍磷石膏，储存于干燥器中备用;
(3)在500g经过重力浓缩后的市政污泥中加入1g浸渍磷石膏成品，在25℃下搅拌反应20min，搅拌速度为800r/min静沉后，过滤，过滤过程中同步测定污泥比阻，比阻值为2.67×1012 m/Kg;过滤后得到的固态物质即为污泥泥饼;将泥饼置于瓷坩埚中，盛有泥饼的坩埚放入烘箱中，在100℃下干燥2h至恒重，取出坩埚，放于干燥器中冷却。通过测量坩埚进入烘箱前后的质量，计算出泥饼的含水率为41.03%。
实施例3：提高污泥脱水效果的方法，具体操作如下：
(1)取0.1g十六烷基三甲基氯化铵粉末，溶于21mL去离子水中，于常温下搅拌至完全溶解，置于棕色试剂瓶中备用，其中十六烷基三甲基氯化铵溶液的浓度为15mmol/L;
(2)在10g磷石膏中加入300mL浓度为15mmol/L的十六烷基三甲基氯化铵溶液，在30℃下振荡浸渍6h;浸渍后的液固混悬液通过过滤后，固态物质干燥冷却后研磨成粉末状，即为浸渍磷石膏，储存于干燥器中备用;
(3)在1800g市政污泥中加入2g浸渍磷石膏，在30℃下搅拌反应25min，搅拌速度为1000r/min，静沉后，过滤，过滤过程中同步测定污泥比阻，比阻值为2.11×1012 m/Kg;过滤后得到的固态物质即为污泥泥饼。将泥饼置于瓷坩埚中，盛有泥饼的坩埚放入烘箱中，在105℃下干燥2h，取出坩埚，放于干燥器中冷却。通过测量坩埚进入烘箱前后的质量，计算出泥饼的含水率为40.65%。
实施例4：一种提高污泥脱水效果的方法，具体操作如下：
(1)取0.1g十六烷基三甲基氯化铵粉末，溶于15mL去离子水中，于常温下搅拌至完全溶解，置于棕色试剂瓶中备用，其中十六烷基三甲基氯化铵溶液的浓度为20mmol/L;
(2)在10g磷石膏中加入250mL浓度为20mmol/L的十六烷基三甲基氯化铵溶液，在30℃下振荡浸渍3h;浸渍后的液固混悬液通过过滤后，固态物质干燥冷却后研磨成粉末状，即为浸渍磷石膏，储存于干燥器中备用;
(3)在2000g市政污泥中加入10g浸渍磷石膏成品，在25℃下搅拌反应25min，搅拌速度为600r/min，静沉后，过滤，过滤过程中同步测定污泥比阻，比阻值为1.90×1012 m/Kg;过滤后得到的固态物质即为污泥泥饼。将泥饼置于瓷坩埚中，盛有泥饼的坩埚放入烘箱中，在105℃下干燥2h，取出坩埚，放于干燥器中冷却。通过测量坩埚进入烘箱前后的质量，计算出泥饼的含水率为40.05%。
