申请日2018.08.13
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F3/00
摘要
本发明属于污水处理技术领域，公开了一种一种污泥膨胀消除剂，包括：重量份为25‑35的硅酸盐水泥熟料，和65‑75的粉煤灰干灰。本发明的技术方案还提供一种如前所述污泥膨胀消除剂的使用方法：向污水中投注所述污泥膨胀消除剂，投注量为50‑100mg/L。本发明的有益效果在于：对污泥膨胀实现了良好、有效地控制，成本低，节能减排。
权利要求书
1.一种污泥膨胀消除剂，其特征在于：包括重量份为25-35的硅酸盐水泥熟料，和65-75的粉煤灰干灰。
2.根据权利要求1所述的污泥膨胀消除剂，其特征在于：所述硅酸盐水泥熟料的成分及质量百分比含量为：62-67%CaO，20-24%SiO2，4-7%Al2O3，5-6%Fe2O3，其余为MgO、SO2、TiO2、K2O、Na2O中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的污泥膨胀消除剂，其特征在于：所述硅酸盐水泥熟料的粒度为10-30μm。
4.根据权利要求1所述的污泥膨胀消除剂，其特征在于：所述粉煤灰的成分及质量百分比含量为：0.8-10.4%CaO，33.9-59.7%SiO2，16.5-35.4%Al2O3，1.5-19.7%Fe2O3，其余为MgO、SO3、TiO2、K2O、Na2O、P2O5中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的污泥膨胀消除剂，其特征在于：所述粉煤灰的平均粒径为80-120μm。
6.一种如权利要求1～5任一所述污泥膨胀消除剂的使用方法，其特征在于：向污水中投注所述污泥膨胀消除剂，投注量为50-100mg/L。
说明书
一种污泥膨胀消除剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种污泥膨胀消除剂及其使用方法。
背景技术
污泥膨胀指由于某种因素的改变，污水中的活性污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。当污泥膨胀发生时，污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差;SV值增大，有时达到90%，SVI达到300mL/g以上;大量污泥流失，出水浑浊;二次沉淀难以固液分离，回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫产生，无法维持生化处理的正常工作。
丝状菌膨胀是活性污泥法中发生最普遍也是后果最严重的一个问题。现有控制污泥膨胀的方法主要有两种，第一种是环境调控法，即通过查找污泥膨胀的成因，改善膨胀因子，如提高DO(溶解氧)、污泥负荷和曝气时间等手段来抑制丝状菌的过度繁殖，以达到控制污泥膨胀的目的，该类方法可以彻底解决丝状菌活性污泥膨胀问题，但耗时太长，而实际运行中为了保证出水水质却没有充足的调控时间。第二种方法是通过投加添加剂来控制丝状菌活性污泥膨胀，包括物理类添加剂和化学类添加剂，物理类添加剂通过加固絮体结构，提高污泥比重，从而改善污泥沉降性;化学类添加剂通过杀灭过度繁殖的丝状菌来控制污泥膨胀。通过投加添加剂能迅速控制污泥膨胀，常用的添加剂有：
1.氧化剂类
(1.1)氯气、漂白粉和次氯酸钠等：Cl2和次氯酸根渗入细胞后，能破坏菌体内的酶系统，导致细胞死亡。一般来说，丝状菌可通过加Cl2和漂白粉等加以控制，但由于氯气和次氯酸根对生物有毒且灭菌时对丝状菌不具有选择性而抑制其他菌群的活性，投加过量时会损害菌胶团，严重时导致菌胶团被灭活，投加量难以精准掌握。
(1.2)过氧化氢：有实验证明，能有效控制丝状菌污泥膨胀的H2O2最少投加量为0.1g H2O2/(kgMLSS.d))，而投加量超过9.5g H2O2/(kgMLSS.d))时将会破坏污泥的除磷作用，在之后10天左右才能慢慢恢复;同时投加过氧化氢也存在成本高，对于较低生物负荷和较低生物量的效果不是很好等不足。
(1.3)臭氧：臭氧有很强的氧化能力，剂量在6～9mg/L时，能有效地改善污泥膨胀状态。臭氧氧化能提高污泥的沉降速度，改善污泥的沉降性能。臭氧氧化作用并不会对敏感的除磷菌和生长缓慢的硝化细菌产生抑制，却能提高有机物和固体悬浮物质去除率。然而臭氧需要单独的构筑物来现场生成，且臭氧的氧化技术还涉及很多的参数设定，例如曝气量的调节，回流污泥的流速选择等，还有待大量的试验来验证。
2.混凝剂和絮凝剂类
(2.1)普通凝聚剂：常用的普通絮凝剂有明矾、铁盐、铝盐等药剂，投加可以改善由于丝状菌过度生长而引起污泥的污泥结构松散现象。将其投加后，会形成较大、结实的絮体，从而使污泥沉降性能得到改善。但是，其有效性持续时间较短，因此，必须重复投加，不能从根本上解决问题;同时用量过多时会影响微生物的活性，对系统循环和后续工艺造成影响。
(2.2)合成聚合剂：投加合成聚合剂后，由丝状菌引起的污泥膨胀的活性污泥的沉降性能短时间得到改善，从污泥絮团中伸展出的丝状菌分支遭到损坏，生长也得到抑制。但是丝状菌仍存在于污泥絮体中。停止加药后，丝状菌分支又立刻从污泥絮团中伸展出来，与菌胶团竞争营养基质，这又会导致污泥膨胀和污泥沉降性能恶化。
3.增重剂类
投加增重剂可增加污泥密度，加固絮体的结构，可使污泥沉降性能迅速得到改善。增重剂一般不会杀死引起污泥膨胀的丝状菌，也不会对菌胶团造成损害。目前常用的增重剂比如石灰，但是石灰作为常用的强碱性酸碱中和药剂，加入废水中会造成PH波动，从而影响微生物活性和处理效果。此外，用于增重剂的还有黄河泥沙、沸石粉、黏土、硅藻土等物质，存在投加量大，需要连续投加药剂，投加过量会影响污泥活性、对系统除磷效果造成影响等不足。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种污泥膨胀消除剂及其使用方法，解决现有技术中污泥膨胀控制不足、污水净化效率差的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种污泥膨胀消除剂，包括：重量份为25-35的硅酸盐水泥熟料，和65-75的粉煤灰干灰。
本发明的技术方案还提供一种如前所述污泥膨胀消除剂的使用方法：向污水中投注所述污泥膨胀消除剂，投注量为50-100mg/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、水泥和粉煤灰均为水凝性材料，颗粒附着在污泥上可破坏其体内的结合水、提高其沉降速度，从而改善污泥膨胀带来的沉降速速慢、污泥松散等现象;
2、水泥和粉煤灰均为弱碱性物质，加入到污水中可以调节溶液为适合微生物生长的碱性环境，但又不会造成溶液PH大幅度波动;
3、水泥的主要化学成分包括氧、硅、铁、铝、钙等;还含有硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠等氧化物，水泥本身就对木质素磺酸盐、羟基羧酸盐、腐殖酸类、糖类等有机物有良好的吸附作用;同时水泥还是具有很强水化反应活性的物质，水泥中可进行水化反应的物质包括硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等，可与多种无机盐发生水化反应，同时水化反应形成的Ca2+能与一些阴离子如S2-、CO32-反应生成沉淀，从而去除这些阴离子，而生成的Ca(HO)2等物质也具有一定的混凝作用;
4、在水泥中掺杂粉煤灰不仅可以增强其物理填充效应，增加密实性，还可以进一步增强其水化反应;
5、粉煤灰的主要化学成分包括硅、铝、铁氧化合物，约占粉煤灰总质量的85%，以及少量的钙、镁、硫氧化物，还有一些痕量元素如Cu、Cr、Pb等，还有未然尽的炭粒，而微量元素可为活性污泥中的微生物生长提供营养物质，提高微生物活性;
6、粉煤灰是多孔玻璃体、多孔晶质矿物、多孔炭粒的高分散混合体，具有丰富的孔结构和较大的比表面积，同时拥有较多的不饱和化学键，其表面大量的Si和Al活性点，可对废水中的污染物起到良好的物理吸附和化学吸附作用;
7、粉煤灰中含有AL2O3和Fe2O3，可在酸性条件下生成Fe3+和Al3+，当粉煤灰与废水混合时，可将废水中悬浮的污染物离子絮凝沉淀，吸附在粉煤灰上面;
8、粉煤灰对重金属离子有非常好的吸附作用，同时也能显著去除COD、对总磷也有一定去除效果;
9、粉煤灰来源广、价格低廉，将其运用于控制污泥膨胀可实现燃煤电厂粉煤灰资源化利用;水泥来源广、价格低廉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种污泥膨胀消除剂，包括：重量份为25-35的硅酸盐水泥熟料，和65-75的粉煤灰干灰。
作为优选的，所述硅酸盐水泥熟料的成分及质量百分比含量为：62-67%CaO，20-24%SiO2，4-7%Al2O3，5-6%Fe2O3，其余为MgO、SO2、TiO2、K2O、Na2O中的一种或几种，约占5%。
作为优选的，所述硅酸盐水泥熟料的粒度为10-30μm。
作为优选的，所述粉煤灰的成分及质量百分比含量为：0.8-10.4%CaO，33.9-59.7%SiO2，16.5-35.4%Al2O3，1.5-19.7%Fe2O3，其余为MgO、SO3、TiO2、K2O、Na2O、P2O5中的一种或几种。
作为优选的，所述粉煤灰的平均粒径为80-120μm。
本发明的技术方案还提供一种如前所述污泥膨胀消除剂的使用方法：向污水中投注所述污泥膨胀消除剂，投注量为50-100mg/L。
实施例1：选取硅酸盐水泥熟料的粒径在10-30μm之间(平均粒径约25.8μm)，主要组成成分含量为64%CaO、21%SiO2、5.5%Al2O3、5%Fe2O3，密度为3.0g/cm3;所述火电厂粉煤灰颗粒粒径在80-120μm之间(平均粒径约94.2μm)，主要组成成分含量为：9.2%CaO、42.1%SiO2、25%Al2O3、8%Fe2O3，密度为2.35g/cm3。将其按上述方法，按硅酸盐水泥熟料和粉煤灰干灰质量比取25：75混合后得到污泥膨胀消除剂所含主要成分含量为22.9%CaO、36.83%SiO2、20.13%Al2O3、7.25%Fe2O3，还含有MgO、SO2、SO3、K2O、Na2O、TiO2、P2O5等其他少量氧化物;按上述比例混合后得到污泥膨胀消除剂的密度为：2.48g/cm3。第一次取水样，用100mL量筒取曝气池曝气均匀处污水至刻度线，放置于水平桌面，计时，待30min后读取活性污泥体积。沉降过程中可以看到，前5分钟污泥沉降速度较慢，且明显看到污泥结构松散，取样至显微镜观察，能观察到菌胶团之间存在大量延伸的丝状体，至静置10min左右，污泥只沉降了5%，最后读出此次水样SV30值为91%，将污泥过滤烘干后得到MLSS为2.275g/L，计算得出SVI高达400ml/g，故判定曝气池发生了严重的污泥膨胀。本案例中曝气池中水量为5000L，按50mg/L的浓度一次性加入上述污泥膨胀消除剂18kg，保持原曝气量等其他参数不变，运行一个周期后第二次取水样测试，发现SV下降迅速，30min后读数为38%，SVI值降到150ml/g以下，污泥膨胀得到控制，表示此污泥膨胀消除剂对控制污泥膨胀有非常好的效果。
实施例2：选取硅酸盐水泥熟料的粒径在10-30μm之间(平均粒径约24.3μm)，主要组成成分含量为61.5%CaO、23%SiO2、5.8%Al2O3、5.3%Fe2O3，密度为3.1g/cm3;所述火电厂粉煤灰颗粒粒径在80-120μm之间(平均粒径约91.4μm)，主要组成成分含量为：2.6%CaO、51.7%SiO2、20.4%Al2O3、11.2%Fe2O3，密度为2.3g/cm3。将其按上述方法，按硅酸盐水泥熟料和粉煤灰干灰质量比取30:70混合后得到污泥膨胀消除剂所含主要成分含量为20.27%CaO、43.09%SiO2、16.02%Al2O3、9.43%Fe2O3，还含有MgO、SO2、SO3、K2O、Na2O、TiO2、P2O5等其他少量氧化物;按上述比例混合后得到污泥膨胀消除剂的密度为：2.49g/cm3。按80mg/L的浓度一次性加入上述污泥膨胀消除剂至曝气池中，保持原曝气量等其他参数不变，运行一个周期后取水样测试，发现SV下降迅速，30min后读数为由原来的85%降至35%，SVI由原来的290值降到140ml/g以下，污泥膨胀得到控制，表示此污泥膨胀消除剂对控制污泥膨胀有非常好的效果。
实施例3：选取硅酸盐水泥熟料的粒径在10-30μm之间(平均粒径约18.9μm)，主要组成成分含量为63.6%CaO、22%SiO2、5.2%Al2O3、5.5%Fe2O3，密度为3.05g/cm3;所述火电厂粉煤灰颗粒粒径在80-120μm之间(平均粒径约88.9μm)，主要组成成分含量为：3.2%CaO、39.5%SiO2、28.8%Al2O3、13.2%Fe2O3，密度为2.38g/cm3。将其按上述方法，按硅酸盐水泥熟料和粉煤灰干灰质量比取35:65混合后得到污泥膨胀消除剂所含主要成分含量为24.24%CaO、33.38%SiO2、20.54%Al2O3、10.5%Fe2O3，还含有MgO、SO2、SO3、K2O、Na2O、TiO2、P2O5等其他少量氧化物;按上述比例混合后得到污泥膨胀消除剂的密度为：2.58g/cm3。按100mg/L的浓度一次性加入上述污泥膨胀消除剂至曝气池中，保持原曝气量等其他参数不变，运行一个周期后取水样测试，发现SV下降迅速，30min后读数为由原来的88%降至40%，SVI由原来的350值降到140ml/g以下，污泥膨胀得到控制，表示此污泥膨胀消除剂对控制污泥膨胀有非常好的效果。检测此案例中的COD和TP变化情况，发现在进水COD浓度为320mg/L、TP浓度为4.7mg/L、PH为6.7的情况下，未加污泥膨胀消除剂时，系统出水COD浓度为55mg/L、TP浓度为0.96mg/L，添加污泥膨胀消除剂后出水COD基本控制在40mg/L以下，出水TP在0.5mg/L左右波动，系统PH为7.0左右，表明本污泥膨胀消除剂对COD和TP也有良好的去除效果，且有利于将系统恢复为适合微生物生长的碱性环境而又不会造成系统PH太大的波动。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
