申请日2018.10.26
公开(公告)日2019.01.18
IPC分类号C02F11/148
摘要
本发明公开了一种污泥脱水剂及其制备方法和应用，包括水污泥泥浆和壳聚糖溶液，将所述给水污泥泥浆与壳聚糖溶液按1:2的体积比混合均匀，再经固化、过滤和烘干而成颗粒状小球。其中以给水污泥为基质，壳聚糖作为改性剂，通过加入交联剂和固化液，经水解和缩聚反应后能形成高分子链的聚合物，从而提高给水污泥的反应活性，显著改善对剩余污泥的脱水性能，降低了剩余污泥的处理成本，提高了给水污泥的资源化利用率。且设施简单，操作易行，对工作人员无毒害作用，不会产生二次污染，可以产业化大规模应用，在水处理领域有着较广的发展空间和应用价值。
权利要求书
1.一种污泥脱水剂，其特征在于，包括水污泥泥浆和壳聚糖溶液，将所述给水污泥泥浆与壳聚糖溶液按1:2的体积比混合均匀，再经固化、过滤和烘干而成的颗粒状小球。
2.根据权利要求1所述污泥脱水剂，其特征在于，所述颗粒状小球的粒径为0.3～0.4cm。
3.根据权利要求1所述污泥脱水剂，其特征在于，所述给水污泥泥浆的含水率为80~90%。
4.根据权利要求1所述污泥脱水剂，其特征在于，所述壳聚糖溶液的浓度为1~3%。
5.如权利要求1~4任一项所述污泥脱水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取自给水厂的给水污泥用清水淘洗数次，过滤得到给水污泥泥浆;
2)将壳聚糖溶于1%的醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液;
3)将步骤1)制备的给水污泥泥浆和步骤2)制备的壳聚糖溶液混合均匀得到混合溶液，再将交联剂加入固化液中得到固化交联液，然后将所述混合溶液滴加到固化交联液中，固化交联后得到粒径为0.4～0.6cm的固体小球;
4)将步骤3)得到的固体小球滤出后，用去离子水洗净，再将其于60-80℃烘干12~24h，即得到污泥脱水剂。
6.根据权利要求5所述污泥脱水剂的制备方法，其特征在于，所述固化交联液中交联剂的体积分数为2~4%;所述交联剂为2-环氧-3-氯丙烷。
7.根据权利要求5所述污泥脱水剂的制备方法，其特征在于，所述固化液的浓度为1~3g/L，所述固化液为NaOH溶液。
8.根据权利要求5所述污泥脱水剂的制备方法，其特征在于，所述固化温度为40~60℃，固化时间为6~12h。
9.一种剩余污泥减量化的处理方法，其特征在于，向剩余污泥中投加如权利要求1所述污泥脱水剂，静止5~30min后过滤即可。
10.根据权利要求9所述剩余污泥减量化的处理方法，其特征在于，所述污泥脱水剂的添加量为0.5~4g/L。
说明书
一种污泥脱水剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及给水污泥处理领域，特别的涉及一种污泥脱水剂及其制备方法和应用。
背景技术
给水污泥是城市市政供水厂产生的污染物，是饮用水源水体在沉淀池发生混凝、絮凝作用沉降下来的污泥总称。大规模饮用水厂的混凝剂为铁、铝盐，所以给水污泥中的主要成分以金属氢氧化物、腐殖质、浊度色度有机物和硅酸盐等混合物为主。给水污泥的排放会对环境造成污染，如何处置给水污泥也是所有自来水厂共同面临的任务。国内外已就给水污泥的处置进行了大量实验研究，对给水污泥进行改性直接用于污水处理等，如CN105344312A公开了一种铁改性给水污泥小球颗粒及其制备方法与应用，使用强碱和铁盐对给水污泥进行改性，通过释放的氢氧化铁能够使污水中的磷酸根离子和氢氧根产生置换，从而去除磷酸盐;如CN105903426A公开了一种改性给水污泥及其制备方法和应用，首先将给水污泥进行高温焙烧，然后用碱溶液对其进行改性，作为氨氮吸附剂用于去除微污染水中的氨氮。但上述方法耗能高，生产成本高，使用强碱，不利于工业化生产。而且目前还未有利用改性给水污泥来进行污泥减量化方面的报道。
活性污泥法是污水处理中最常用的工艺，在废水处理过程中会产生大量的高含水量的剩余活性污泥，导致污泥有很大的体积，这就给后续处理与处置带来了困难，因此，提高污泥的脱水率，减少污泥体积，是提高对污泥的处置能力的有效方法。目前，剩余污泥的处理费用已经占整个污水处理费用的25%～65%，并呈现逐年上升趋势，如何控制剩余污泥的产生及发展污泥减量化技术已成为当务之急，向污泥中投加化学絮凝剂是当今普遍采用的污泥调理方法。现在最常用的污泥脱水剂是聚丙烯酰胺类，虽然产生的脱水效果较好并且应用广泛，但是它的降解产物和单体对环境及人体健康都有一定程度的危害。或投加铁系和铝系等无机混凝剂以增强剩余污泥的脱水性能，排到环境中会造成二次污染。
壳聚糖是一种天然高分子有机物，具有生物相容性、易生物降解、水溶性好的优点，分子内含有大量的羟基和氨基，作为水处理剂有絮凝性好、吸附螯合能力强、无毒及无二次污染等优点。壳聚糖及其衍生物在水处理的研究中取得了良好的效果，在水处理环境中越来越受到国内外的广泛关注。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种污泥脱水剂及其制备方法和应用，解决给水污泥改性存在成本高和不利于工业化生产的问题，并且提高了给水污泥在污水脱水方面的资源化利用。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种污泥脱水剂，包括水污泥泥浆和壳聚糖溶液，将所述给水污泥泥浆与壳聚糖溶液按1:2的体积比混合均匀，再经固化、过滤和烘干而成的颗粒状小球。
进一步，所述颗粒状小球的粒径为0.3～0.4cm。
进一步，所述给水污泥泥浆的含水率为80~90%。
进一步，所述壳聚糖溶液的浓度为1~4%。
上述污泥脱水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取自给水厂的给水污泥用清水淘洗数次，过滤得到给水污泥泥浆;
2)将壳聚糖溶于1%的醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液;
3)将步骤1)制备的给水污泥泥浆和步骤2)制备的壳聚糖溶液混合均匀得到混合溶液，再将交联剂加入固化液中得到固化交联液，然后将所述混合溶液滴加到固化交联液中，固化交联后得到粒径为0.4～0.6cm的固体小球;
4)将步骤3)得到的固体小球滤出后，用去离子水洗净，再将其于60-80℃烘干12~24h，即得到污水污泥脱水剂。
进一步，所述所述固化交联液中交联剂的体积分数为2~4%;所述交联剂为2-环氧-3-氯丙烷。
进一步，所述固化液的浓度为1~3g/L，所述固化液为NaOH溶液。
进一步，所述固化温度为40~60℃，固化时间为6~12h。
一种剩余污泥减量化的处理方法，向剩余污泥中投加如权利要求1所述污泥脱水剂，静止5~30min后过滤即可。
进一步，所述污泥脱水剂的添加量为0.5~4g/L。
本发明的原理：给水污泥中残存的铁盐、铝盐等成分和具有线性聚胺的壳聚糖，在交联剂的作用下，经水解和缩聚反应后能形成高分子链的聚合物，增加了具有能与胶粒和细微悬浮物发生吸附的活性部位，通过静电引力、范德华力和氢键力等，对污泥中的胶体微粒有强烈吸附作用，并将其搭桥联结为一个个絮凝体。聚合物分子可将本身吸附在胶粒表面的一个或更多吸附位置上，同时另一端又可以吸附另一胶粒，将相距较远的胶粒联系起来，加速了胶粒的沉降。并且壳聚糖表面具有大量的氨基和羟基基团，对污泥中的微小粒子具有较强的捕获能力，可以充当污泥脱水剂(如图1)。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明制备的污泥脱水剂，以给水污泥为基质，壳聚糖作为改性剂，通过加入交联剂和固化液，经水解和缩聚反应后能形成高分子链的聚合物，能够充分利用给水污泥比表面积大、具有多孔性等特点，从而提高给水污泥的反应活性，显著改善了对剩余污泥的脱水性能，降低了剩余污泥的处理成本，提高了给水污泥的资源化利用率。
2、本发明从壳聚糖改性给水污泥的投加量、沉降时间量方面进一步研究了给水污泥的对剩余污泥的调理作用，发现壳聚糖改性给水污泥在污泥脱水方面起了重要作用。
3、本发明以自来水厂沉降池沉降废物—给水污泥和壳聚糖为原料，壳聚糖资源非常丰富，且无毒、无害、易水解，给水污泥材料易得，成本低，同时解决了给水污泥处理成本高，运输难的问题，达到废物利用的目的，避免直接排放会对土壤、水源等造成污染，既经济又环保，且设施简单，操作易行，对工作人员无毒害作用，不会产生二次污染，可以产业化大规模应用，在水处理领域有着较广的发展空间和应用价值。
