申请日2014.08.21
公开(公告)日2014.11.19
IPC分类号C02F11/14
摘要
本发明公开了一种污泥的化学调理方法及调理剂。该方法包括以下步骤：步骤A：向污泥调理池中投加三氯化铁水溶液(FeCl3)，同时进行搅拌，搅拌速度为18-22R/min;步骤B：8-12分钟后，投加阳离子聚丙烯酰胺，同时进行搅拌，搅拌速度为5-10R/min。该调理剂包括先添加的无机调理剂和后添加的有机调理剂，所述无机调理剂为质量浓度为36-40%的三氯化铁水溶液，所述有机调理剂为浓度为4.2-6.1‰的液态阳离子聚丙烯酰胺水溶液。本发明提供了一种可有效改善污泥的脱水性能，并有效解决污泥透水性差、易粘布问题的污泥的化学调理方法及调理剂。
权利要求书
1.污泥的化学调理方法，其特征在于：包括依次以下步骤：
步骤A：向污泥调理池中投加三氯化铁水溶液(FeCl3)，同时进行搅拌，搅拌速度为18-22R/min;
步骤B：8-12分钟后，投加阳离子聚丙烯酰胺，同时进行搅拌，搅拌速度为5-10R/min。
2.根据权利要求1所述的污泥的化学调理方法，其特征在于：步骤A中，搅拌速度为20R/min。
3.根据权利要求1所述的污泥的化学调理方法，其特征在于：所述阳离子聚丙烯酰胺为液态阳离子聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求3所述的污泥的化学调理方法，其特征在于：所述液态阳离子聚丙烯酰胺，存贮时表面包裹一层有机溶剂;投加使用前，将液态阳离子聚丙烯酰胺母液加水稀释使有机溶剂溶解于水中，释放出阳离子型聚丙烯酰胺分子。
5.根据权利要求4所述的污泥的化学调理方法，其特征在于：阳离子聚丙烯酰胺母液的投加量为每吨含水率0%的干污泥0.3%-0.5%;液态阳离子聚丙烯酰胺母液稀释后浓度为4.2-6.1‰。
6.根据权利要求5所述的污泥的化学调理方法，其特征在于：阳离子聚丙烯酰胺溶液投加时的浓度为5‰。
7.根据权利要求1所述的污泥的化学调理方法，其特征在于：三氯化铁水溶液的质量浓度为36-40%，投加量为每吨含水率0%的干污泥8%-12%。
8.根据权利要求7所述的污泥的化学调理方法，其特征在于：三氯化铁水溶液的质量浓度为38%。
9.污泥的化学调理剂，其特征在于：包括先添加的无机调理剂和后添加的有机调理剂，所述无机调理剂为质量浓度为36-40%的三氯化铁水溶液，所述有机调理剂为浓度为4.2-6.1‰的液态阳离子聚丙烯酰胺水溶液。
说明书
污泥的化学调理方法及调理剂
技术领域
本发明涉及污泥处理方法，尤其涉及改变污泥理化性质的污泥化学调理方法及调理剂。
背景技术
近年来，随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的逐步提高，城市生活污水及工业污水的处理程度迅速提高，在污水得到净化的同时，污水中的污染物质作为污泥被分离出来，也就是说污泥是污水处理厂净化污水是产生的副产物，是一种由有机物质、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。在过去，污水处理行业普遍存在“重水轻泥”的现象，一直忽略了污泥处理与处置，往往会直接排放，给环境带来严重的二次污染。截止到2010年，我国的城市污水处理厂已达到2000座以上，按污水处理率70%计算，每天将处理污水1.25亿吨，大约产生含水率98%的污泥125万吨。以无害化、减量化、资源化为目的的污泥处理技术越来越受到重视。
污泥的种类复杂，按来源分主要有生活污水污泥、工业废水污泥及给水污泥三类。生活污水污泥是典型的有机污泥，含有有机物质、无机物质、细菌及微生物等物质，相比工业废水污泥而言更难处理，因此污泥调理深度脱水集成系统的研发首先从生活污水污泥问题着手，只要解决生活污水污泥处理问题，工业废水污泥处理问题也就迎刃而解了。污泥处理最重要的是降低污泥含水率，即减量化。
污泥所含水分大致成分为：颗粒间的空隙水约占70%，颗粒间毛细管内的水约占20%，污泥颗粒吸附水和颗粒内部水约占10%。因此，颗粒间的空隙水污泥处理的首要目标，去除比重最大的颗粒间空隙水的最有效最经济的方法便是污泥机械脱水法。
为了改善污泥的脱水性能，解决污泥透水性差、易粘布等问题，在脱水前需要采用特别的调理技术改变污泥的理化性质，使污泥更容易达到泥水分离的目的。目前，污泥调理技术主要有淘洗调理、温差调理、化学调理及生物絮凝调理、超声波调理等。其中，淘洗调理技术需要大量的水来进行，且效果较差;温差调理技术需要消耗较多的能源来维持;生物絮凝调理、超声波调理技术尚不成熟。投加化学调理剂改善污泥脱水性能是优选。
但是，现有技术中污泥化学调理剂有有机调理剂和无机调理剂。有机调理剂常用的有聚丙烯酰胺(PAM)，有机调理剂形成的污泥絮体较大，泥水分离效率高，但不够密实，机械脱水时容易粘附在滤布上，且有“糖心现象”。无机调理剂常用的有铝盐和铁盐两大类，其疏水性良好，能够产生骨料滤层，形成的污泥滤饼不粘附滤布，无“糖心现象”，但无机调理剂絮凝效果不如有机调理剂，形成的絮体较小，泥水分离效率低。因此，亟待开发出一种能更好改善污泥的脱水性能，解决污泥透水性差、易粘布等问题的新型污泥化学调理剂及调理方法。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种可有效改善污泥的脱水性能，并有效解决污泥透水性差、易粘布问题的污泥的化学调理方法及调理剂。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
污泥的化学调理方法，包括依次以下步骤：
步骤A：向污泥调理池中投加三氯化铁水溶液(FeCl3)，同时进行搅拌，搅拌速度为18-22R/min;
步骤B：8-12分钟后，投加阳离子聚丙烯酰胺，同时进行搅拌，搅拌速度为5-10R/min。
针对城市生活污水处理厂产生污泥的性质，本发明选择微量的有机调理剂配合少量的无机调理剂，结合形成复合调理技术对污泥进行调理。
污泥胶体粒子表面一般都带有负电，粒子间存在着静电斥力和水化膜斥力。此外，胶体粒子间还有范德华力作用，使污泥颗粒相互吸引。在没有投加调理剂前，静电斥力和水化膜斥力占主导地位，因而污泥胶体分散体系长期稳定。根据静电中和原理，用于污泥调理的絮凝剂选择带有阳离子，在投加不过量的情况下能够中和一部分污泥表面的负电荷，减少粒子间的静电斥力和水化膜斥力，这时范德华力就起主导作用，使污泥胶体脱稳后互相碰撞发生凝聚沉淀。
三氯化铁中的Fe3+水解能力强，在pH大于1的情况下，三价铁就可以生成单核羟基弱离子。它可以生成两种单核组[Fe(OH)]2+、[Fe(OH)2]+、[Fe3(OH)4]4+。这些离子与污泥发生静电中和作用形成絮体。三氯化铁形成的絮体较小，如这时将污泥送入机械脱水装置如厢式隔膜压滤机，则滤布难以完全截留污泥，滤液浑浊，处理效果不佳。采用铁盐形成的絮体比重较大，因此沉降性能佳，为泥水分离创造良好条件。
阳离子聚丙烯酰胺为有机高分子调理剂，分子量在600-800万之间，分子结构为链状或网状，具有很强的亲水性，同时对离子表面又有很强的粘合力。投加之后溶于水，线性或网状分子链上的活性基团与胶体表面的氢键结合，以架桥方式将多个胶体离子随意束缚在聚合物分子的活性连接上，从而形成桥联状或网联状的粗大絮体颗粒。虽然胶体间的静电斥力仍会阻碍污泥颗粒絮凝，但聚合物分子链长度超过胶粒间的有效排斥距离，就会产生吸附架桥作用而凝聚。阳离子聚丙烯酰胺在与污泥颗粒发生静电中和作用的同时能够产生吸附架桥作用，形成更大的絮体，进一步提高污泥脱水效果。
三氯化铁溶液结合阳离子型聚丙烯酰胺投加，先加入三氯化铁溶液，能够与污泥颗粒发凝聚并沉淀，形成较小絮体，铁盐形成的絮体比重较大，沉降性能佳，为泥水分离创造良好条件。然后加入阳离子型聚丙烯酰胺，发生静电中和作用同时产生吸附架桥作用，形成更大的链状或网状絮体，进一步提高污泥脱水效果。如投加顺序相反，阳离子型聚丙烯酰胺需要相对较长的反应时间，且絮体松散，搅拌速度不能过快，如果再加入三氯化铁溶液并搅拌则容易打碎已形成的污泥絮体，影响污泥处理效果。两种物质投加时的搅拌速度不一样主要由于污泥与三氯化铁反应形成的絮体比较紧实，不易被破坏，污泥与阳离子聚丙烯酰胺形成的絮体较大且松散，搅拌速度过快将造成絮体破坏。先加三氯化铁后加阳离子聚丙烯酰胺是因为三氯化铁形成的污泥絮体不宜被绞碎，聚丙烯酰胺形成的絮体容易被绞碎，不能长时间搅拌。搅拌时间8-12min是因为在这个范围内三氯化铁能够完全与污泥混合均匀，时间过短则混合不均匀，过长则不必要，浪费搅拌能耗。
作为优选，步骤A中，搅拌速度为20R/min。
作为优选，所述阳离子聚丙烯酰胺为液态阳离子聚丙烯酰胺。
液态阳离子型聚丙烯酰胺相比粉状阳离子型聚丙烯酰胺，更容易稀释，且极大的节约了药剂投加设备成本。
作为优选，所述液态阳离子聚丙烯酰胺，存贮时表面包裹一层有机溶剂;投加使用前，将液态阳离子聚丙烯酰胺母液加水稀释使有机溶剂溶解于水中，释放出阳离子型聚丙烯酰胺分子。
因为液态阳离子型聚丙烯酰胺的分子结构不稳定，极易分解，存放一段时间后絮凝性能大大降低。本发明在液态阳离子聚丙烯酰胺表面包裹一层有机溶剂，形成“油包水”的结构，大大增加了其分子结构的稳定性，长期存放也不会明显降低絮凝性能。使用时，加水稀释使有机溶剂溶解于水中，释放出阳离子型聚丙烯酰胺分子，这样也不会降低其絮凝性能。
作为优选，阳离子聚丙烯酰胺母液的投加量为每吨含水率0%的干污泥0.3%-0.5%;液态阳离子聚丙烯酰胺母液稀释后浓度为4.2-6.1‰。
作为优选，液态阳离子聚丙烯酰胺母液稀释后，投加时阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为5‰。
作为优选，所述有机溶剂为乳化剂，所述乳化剂为羧酸的皂类或二价金属盐或磺酸的皂盐或有机酸酯。
作为优选，三氯化铁水溶液的质量浓度为36-40%，投加量为每吨含水率0%的干污泥8%-12%。
作为优选，三氯化铁水溶液的质量浓度为38%。
污泥的化学调理剂，包括先添加的无机调理剂和后添加的有机调理剂，所述无机调理剂为质量浓度为36-40%的三氯化铁水溶液，所述有机调理剂为浓度为4.2-6.1‰的液态阳离子聚丙烯酰胺水溶液。
按照本发明的技术方案，可有效改善污泥的脱水性能，并有效解决污泥透水性差、易粘布问题。
