申请日2018.10.19
公开(公告)日2019.02.15
IPC分类号C02F11/143; C02F11/122; C02F11/147; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种污泥化学调理深度脱水方法及污泥深度脱水调理药剂。该方法选用成本低廉、投加便捷的聚合硫酸铁与沸石搭配的化学调理方式对污水处理厂的污泥进行化学调理深度脱水，具体为：污水处理厂污泥经浓缩处理后，先加入绝干泥量的5%～10%的聚合硫酸铁，再加入绝干泥量的5%～10%的沸石对污水厂污泥进行复配调理，药剂投加反应完毕后，将调理好的污泥泵入超高压弹性压榨机或隔膜板框压滤机进行压滤深度脱水，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。本发明采用聚合硫酸铁加沸石的深度化学调理方式，既可改善污泥的脱水性能，又可控制污泥的PH，且药剂成本低廉，投加方式安全便捷，适应面广，市场范围大。
权利要求书
1.一种污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，污水厂污泥经浓缩处理后，先按绝干污泥量的5%～10%投加聚合硫酸铁，再按绝干污泥量的5%～10%投加沸石进行复配调理，两种药剂投加反应完毕后，用泵将调理好的污泥打入污泥压滤设备中进行压滤深度脱水，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
2.如权利要求1所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)将污水厂污泥即从污水处理厂二沉池出来的污泥，通过输送泵打入浓缩机进行浓缩处理;
(2)将上一步浓缩处理后的污泥通过输送泵打入污泥快速反应器，先按绝干污泥量的5%～10%投加聚合硫酸铁，搅拌混匀，再按绝干污泥量的5%～10%投加沸石,搅拌混匀，对污水厂污泥进行复配调理;
(3)将复配调理后的污泥通过螺杆泵或柱塞泵打入污泥压滤设备超高压弹性压榨机或隔膜板框压滤机中进行压滤深度脱水处理，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
3.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，上述方法还包括步骤(4)：将压滤后的泥饼通过泥饼输送设备外运进行处置;将压滤后的滤液通过输送泵送入后续污水处理系统进行后续处理。
4.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(1)中，按绝干污泥量的0.1%～0.6%投加聚丙烯酰胺PAM，对污泥进行浓缩处理。
5.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(1)中，污水厂污泥的含水率为98%～99.9%，浓缩处理后污泥的含水率为93%～98%。
6.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(2)中，先加入绝干泥量的5%～10%的聚合硫酸铁，用搅拌机在10～20转/分钟转速下搅拌混匀，持续搅拌时间为5～10分钟，再加入绝干泥量的5%～10%的沸石，用搅拌机在10～20转/分钟转速下搅拌混匀，持续搅拌时间为5～10分钟，。
7.如权利要求1、2或6所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述沸石为100-300目的沸石。
8.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(3)中，污泥压滤设备的进料压力≥0.6MPa、压榨压力≥1.5MPa;污泥的进料时间为30～90分钟，压榨时间为20～60分钟。
9.如权利要求2所述的污泥化学调理深度脱水方法，其特征在于，所述步骤(3)中，压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
10.一种如权利要求7所述的污泥化学调理深度脱水方法中使用的污泥深度脱水调理药剂，其特征在于，该药剂包括聚合硫酸铁和100-300目的沸石这两种调理药剂，其中，聚合硫酸铁的投加量为绝干污泥量的5%～10%，100-300目的沸石的投加量为绝干污泥量的5%～10%。
说明书
污泥化学调理深度脱水方法及污泥深度脱水调理药剂
技术领域
本发明属于污泥深度脱水技术领域，涉及一种污泥化学调理深度脱水方法及污泥深度脱水调理药剂。
背景技术
城市污水厂污泥是污水处理的副产物，随着污水处理量和排放标准的不断提高，污泥产量日益增大，按常规方法浓缩、压榨处理后污泥含水率通常在78%～83%左右，难以达到后续处理装置(后续污水处理系统)对含水率55%～65%的深度脱水要求，因此，对污水厂污泥进行深度脱水已成为污泥处理的主要趋势。在目前各种污泥深度脱水技术中，化学调理深度脱水由于工艺简单、脱水效果好而得到了较为普遍的应用，其中,尤以“阳离子聚丙烯酰胺”、“三氯化铁+石灰”两种污泥调理方法最为常见，也有少数使用“沸石+石灰+电石渣+聚硅酸铝铁盐”或“聚硅硫酸铁(PFSS)+聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)”的污泥调理方法。
投加“阳离子聚丙烯酰胺”的方案，由于活性污泥颗粒的特殊絮体结构及其高度亲水性，污泥絮凝后形成的大颗粒絮体中包含了大量的间隙水和表面水等难脱去的水分，污泥在过滤后泥饼含水率仍较高。另外，阳离子型聚丙烯酰胺在自然条件下很难降解，其降解所产生的丙烯酰胺单体也是具有神经毒性的剧毒物质，且在阳离子型聚丙烯酰胺合成过程中使用的大量表面活性剂等有机溶剂也会对环境造成污染。
而投加“三氯化铁+石灰”或“沸石+石灰+电石渣+聚硅酸铝铁盐”的方案，由于投加的药剂中含有大量的石灰，加入石灰产生的强碱Ca(OH)2，对污泥的pH值改变量大，原来呈中性的污泥会变成强碱性的污泥，污泥的用途将受到限制，不能用于堆肥、土地利用和园林绿化等用途。
此外，投加“沸石+石灰+电石渣+聚硅酸铝铁盐”的方案，还存在以下缺陷：(1)聚硅酸铝铁盐的稳定性较差，可自聚形成水溶性较差的硅酸凝胶聚合物，须在使用前现场即时准备，因此药剂投加起来不方便快捷也不安全;(2)聚硅酸铝铁盐由硫酸铁、硫酸铝和硅酸钠制成，药剂制成成本较高，市场范围较小。
而投加“聚硅硫酸铁(PFSS)+聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)”的方案，由于其中所用的PDADMA的成本很高，所占的比重很大，因此该药剂成本较高，市场范围较小。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种既能满足污泥的深度脱水要求，又能控制污泥的PH值，且药剂成本低廉、投加方式安全便捷的污泥化学调理深度脱水方法及污泥深度脱水调理药剂。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明一种污泥化学调理深度脱水方法如下：污水厂污泥经浓缩处理后，先按绝干污泥量的5%～10%投加聚合硫酸铁(SPFS)，再按绝干污泥量的5%～10%投加沸石进行复配调理，两种药剂投加反应完毕后，用泵将调理好的污泥打入污泥压滤设备(超高压弹性压榨机或隔膜板框压滤机)中进行压滤深度脱水，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
本发明一种污泥化学调理深度脱水方法，具体按以下步骤进行：
(1)将污水厂污泥(即从污水处理厂二沉池出来的污泥)通过输送泵打入浓缩机进行浓缩处理;
(2)将上一步浓缩处理后的污泥通过输送泵打入污泥快速反应器，先按绝干污泥量的5%～10%投加聚合硫酸铁(SPFS)，搅拌混匀，再按绝干污泥量的5%～10%投加沸石,搅拌混匀，对污水厂污泥进行复配调理;
(3)将调理好的污泥通过压榨进料泵(螺杆泵或柱塞泵)打入污泥压滤设备(超高压弹性压榨机或隔膜板框压滤机)中进行压滤深度脱水处理，使压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
进一步地，上述方法还包括步骤(4)：将压滤后的泥饼通过泥饼输送设备外运进行处置;将压滤后的滤液通过输送泵送入后续污水处理系统进行后续处理。
进一步地，所述步骤(1)中，按绝干污泥量的0.1%～0.6%投加聚丙烯酰胺(PAM)，对污泥进行浓缩处理。
进一步地，所述步骤(1)中，污水厂污泥的含水率为98～99.9%，浓缩处理后污泥的含水率为93%～98%。
进一步地，所述步骤(2)的复配调理中，先加入绝干泥量的5%～10%的聚合硫酸铁(SPFS)，用搅拌机在10～20转/分钟转速下搅拌混匀，持续搅拌时间为5～10分钟，破坏污泥絮体和絮体内部的生物颗粒;再加入绝干泥量的5%～10%的沸石(100-300目)，用搅拌机在10～20转/分钟转速下搅拌混匀，持续搅拌时间为5～10分钟，由此，以这种铁盐加沸石的化学调理方式来提高污泥的脱水性能。
进一步地，所述沸石为100-300目的沸石。
进一步地，所述步骤(3)中，污泥压滤设备的进料压力≥0.6MPa、压榨压力≥1.5MPa;污泥的进料时间为30～90分钟，压榨时间为20～60分钟。
进一步地，所述步骤(3)中，压滤后泥饼的含水率降至60%以下。
超高压弹性压榨机和隔膜板框压滤机可任意选用符合要求的设备品牌,满足进料压力≥0.6MPa、压榨压力≥1.5MPa即可。其中，污泥的进料时间为30～90分钟，压榨时间为20～60分钟,可以一步实现压滤完成后泥饼的含水率降至60%以下。
污水厂污泥，也叫市政污泥，或叫剩余污泥，其含水率一般在98.0-99.9%之间。经按上述污泥化学调理深度脱水方法进行深度脱水处理，压滤完成后泥饼的含水率可降到60%以下。
本发明所述的污泥化学调理深度脱水方法中使用的污泥深度脱水化学调理药剂，包括聚合硫酸铁(铁盐)和沸石(100-300目)这两种调理药剂，其中，聚合硫酸铁(铁盐)投加量为绝干污泥量的5%～10%，沸石(100-300目)投加量为绝干污泥量的5%～10%。
本发明中优选成本低廉、投加便捷的聚合硫酸铁SPFS(铁盐)与沸石搭配，提供了一种“聚合硫酸铁SPFS+沸石”的联合调理方法，既满足了污泥的深度脱水性能要求，也满足了污泥的pH值改变量少的需求，使调理后的污泥呈中性。
调理药剂的作用原理：
影响污泥在压滤深度脱水中脱水能力的因素主要是污泥自身的持水性和压滤过程中形成的阻滤层的性质。前者主要取决于污泥中胞外聚合物以及絮凝剂成分形成的亲水物质的量和性质，后者取决于污泥颗粒的性质。
聚合硫酸铁(SPFS)是一种无机高分子絮凝剂，性能优越，处理费用低廉，它能够破坏污泥絮体和絮体内部的生物颗粒，破坏污泥中的胞外聚合物，产生了大量孔隙结构，使大量的自由水和结合水转化成了空隙水，降低污泥的持水性。
沸石是一种含有水架状结构的铝硅酸盐矿物，是一种多孔材料，具有吸附性能，它能够供给污泥多空网格状的骨架，改变污泥的颗粒结构，防止污泥滤饼受压下的形变，提供过水通道，使水分充分释放，改善了污泥的脱水性能。
本发明的污泥化学调理深度脱水方法，投加铁盐(聚合硫酸铁SPFS)和沸石两种药剂，药剂成本低廉，能克服铁盐加石灰的污泥呈碱性的不足，控制污泥的PH值。
本发明的有益效果：
1.为解决现有技术的不足，本发明提供了一种成本低廉、投加便捷的聚合硫酸铁与沸石搭配的污泥深度脱水调理药剂组合及污泥深度脱水方法，可以实现低成本，pH值改变量少。本发明中聚合硫酸铁与沸石搭配的作用机理如下：聚合硫酸铁通过电中和作用破坏污泥的胶体体系，通过吸附、架桥等作用使胶粒团聚下沉，使大量的自由水和结合水转换成为空隙水;而沸石的网状结构提供过水通道，使大量的空隙水充分释放，降低污泥含水率，改善污泥脱水性能。
本发明提供的“聚合硫酸铁SPFS+沸石”的污泥深度脱水化学调理药剂组合及污泥深度脱水方法，既能满足污泥的深度脱水要求(能将污泥含水率降到60%以下)，又能控制污泥的PH值(投加药剂之前的污泥是中性的，现在投加完这两种药剂之后的污泥仍然是中性的)，且药剂成本低廉(两种药剂的成本：SPFS单价：1000-1500元/吨;沸石单价：200-500元/吨)，投加方式安全便捷(直接投加，无须在使用前现场即时准备)，市场范围大。
本发明与现有的几种污泥调理技术相比，成本和市场范围比较如下：
(一)本发明的“铁盐(聚合硫酸铁SPFS)+沸石”的污泥调理方案：
①SPFS是由硫酸亚铁一种成分制成，该药剂成本低廉，且市场范围大。
②成本：SPFS单价：1000-1500元/吨;沸石单价：200-500元/吨。
③药剂优点：SPFS低廉，能破坏污泥絮体和絮体内部的生物颗粒，产生孔隙结构，降低污泥的持水性。沸石，价廉易得，能提供骨架和过水通道，改善污泥的脱水性能。总体药剂成本低廉，适应面广，市场范围大。
(二)现有的“聚硅硫酸铁(PFSS)+聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)”的污泥调理方案：
①PFSS是由聚硅酸和硫酸铁合成的，该药剂的成本比聚合硫酸铁SPFS的成本高一些，市场范围相对小一些。
②成本：PFSS单价：1200-1700元/吨;PDADMA单价：10000-20000元/吨。
③药剂缺点：PDADMA成本很高，PFSS成本较高。总体药剂成本高，市场范围小。
(三)现有的“沸石+石灰+电石渣+聚硅酸铝铁盐”的污泥调理方案：
①聚硅酸铝铁盐是由硫酸铁、硫酸铝和硅酸钠合成的，该药剂的成本比聚合硫酸铁SPFS和聚硅硫酸铁PFSS的成本要高很多，市场范围没有聚合硫酸铁SPFS和聚硅硫酸铁PFSS大。
②成本(包括药剂原料采购成本+药剂原料复合成本)：
原料成本：聚硅酸铝铁盐:2000-2500/吨，沸石：200-500/吨。
③药剂缺点：1)聚硅酸铝铁盐的稳定性较差，可自聚形成水溶性较差的硅酸凝胶聚合物，须在使用前现场即时准备，药剂投加不方便快捷。2)投加石灰对污泥的pH值改变量大，原来呈中性的污泥会变成强碱性的污泥，污泥的用途将受到限制，不能用于堆肥、土地利用和园林绿化等用途。
综上，本发明与现有的污泥调理技术相比，具有以下优势：
1、聚合硫酸铁SPFS和沸石这两种药剂的成本最为低廉，组成简单，投加方式安全便捷，在满足污泥深度脱水要求的基础上，可控制污泥PH值，能够用于堆肥、土地利用和园林绿化等多种用途。
2、本发明的污泥调理方法适应面广泛,在药剂选择和组合及其对应的深度脱水设备配合下，根据所述调理药剂配方，能够将污水处理厂的污泥含水率降到60%以下，满足不同城市污水厂的脱水要求。同时适合已有污泥深度脱水工艺的升级改造，且技改成本低。
3、本发明的污泥深度脱水方法，药剂组成简单、成本低廉、投加方式安全便捷，经济可行性高，污泥处理效率高，且无高浓度压滤液排放和恶臭等二次污染的情况、环境影响小。
