一种利用全氟辛酸钠废水改善污泥脱水效果的方法与流程

本发明涉及污泥脱水，特别涉及一种利用全氟辛酸钠废水改善污泥脱水效果的方法。

背景技术：

一般污泥中所含有的高有机质成分和其本身的亲水性能使脱水后的污泥仍然还有很高的含水率，传统的处理方法难以达到资源利用化、无危害化和减少污泥体积的目的，对污泥进行强化预处理可以促进胞外聚合物(eps)的絮状结构的水解，这也有利于后续过程中污泥的下一步处理。

表面活性剂可以减弱污泥絮凝物之间的结合，促使胞外聚合物(eps)的溶解速度，并促进结合水的释放。通常，在污泥调理中，主要是把ctab、聚合氯化铝、pam等这些用作表面活性剂在污泥中加入一定的量，使污泥颗粒进行絮凝并且增强其结构来促使机器脱水。但絮凝剂只能增加污泥的沉降和脱水性能，不能改进污泥的脱水效果，不能满足焚烧和填埋的要求。目前在活性污泥中加入一定比例的表面活性剂来改善污泥脱水是研究比较多的一种方法。表面活性剂改善污泥脱水是利用改变微生物的细胞结构，使细胞结构离开附着的表面，同时溶解在该表面的水溶液中，以提高污泥脱水的性能。

表面活性剂的表面活性剂胶束可以将疏水有机物内部包裹起来，并在表面吸附污染物，从而有效地去除多环芳烃和重金属。表面活性剂等化学添加剂可破坏eps基体，影响颗粒的水结合能力，导致更多束缚水的去除。在正常情况下，eps中蛋白质的含量和多糖的含量占总含量的70%-80%左右。所以，eps对污泥脱水性能的影响主要通过上清液中多糖释放的浓度和蛋白质释放的浓度来表示。在表面活性剂增溶作用下，污泥中含有的eps及亲水分子从污泥表面被释放出来，并且大批量的溶解在水中，提高了污泥的可压缩性，也减少了污泥间的结合水；但是如果过量的eps溶出，会与污泥絮凝体的表面水和结合水紧密结合，会让污泥变得更加黏稠，影响污泥的脱水性，导致抽滤时间过长比阻随之增大。

全氟辛酸钠表面活性剂可以改善污泥脱水，但由于其在世界范围内的分布、环境持久性和生物蓄积潜力，全氟辛酸钠表面活性剂已成为引起公众健康和环境关注的新污染物。全氟辛酸钠类难以在环境中得到降解，很容易通过食物、空气和水进入人体。可能导致生育方面以及其他免疫系统方面的疾病。

伴随着城市污水处理量和工业废水处理量的增加，污水处理工艺过程中的副产物处理的水量已变成一个严重的危害环境的问题。从目前国际上已经成功运行的污泥处理项目来看,常见的污泥处理有用来进行发酵和堆肥、厌氧的消化、干化、焚烧填埋等综合利用的方法。

在污泥脱水过程中，添加表面活性剂可以帮助污泥溶解eps并且释放束缚水的能力。因为全氟辛酸钠在世界范围内的分布、环境持久性和生物蓄积潜力，全氟辛酸钠表面活性剂已成为引起公众健康和环境关注的新污染物。因此，必须去除污水中的全氟辛酸钠，以减少这些污染物的环境释放。而发明的目的就在于提供一种可同时实现废水中全氟辛酸钠脱除并改善污泥脱水的方法，其优点在不使脱水污泥滤饼的量增大的情况下来改善脱水性并脱去环境污染物的污泥脱水方法。希望今后可以为城市的污泥脱水处理提供一种新的方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是利用的污水中全氟辛酸钠（napfo）表面活性剂改善污泥脱水的效果，确定全氟辛酸钠的用量，防止污泥粘性过大，并改进冻干机的冻干盘结构，方便污泥的铲除。

针对上述技术问题，本发明提供了一种利用全氟辛酸钠废水改善污泥脱水效果的方法，步骤如下：

（一）污泥烘干，新鲜污泥95-105℃下烘干48-72h；

（二）全氟辛酸钠废水的处理，取含全氟辛酸钠的废水处理后得到浓度5g/l的含全氟辛酸钠的母液；

（三）混合搅拌脱水，将步骤（一）烘干过的污泥和步骤（二）得到含全氟辛酸钠的母液以一定比例先高速搅拌后低速搅拌充分混合，然后静置沉降去除上清液；

（四）将步骤（三）处理好的污泥放入冻干机中冻干脱水。

所述步骤（二）的全氟辛酸钠的废水处理方法为先将含全氟辛酸钠的废水过滤去除杂志至澄清废水，后加入naoh调节废水的ph在6-11，然后采用渗透法得到浓度5g/l的含全氟辛酸钠的母液。

所述步骤（三）中高速搅拌时间为30-50s，速度为160r/min；低速搅拌时间为2-4min，速度为50r/min。

所述步骤（三）中每升污泥中加入56-224ml含全氟辛酸钠的母液。

所述步骤（三）中每升污泥中加入112ml含全氟辛酸钠的母液。

所述步骤（四）中冻干机的冻干温度-30℃至-20℃，冻干时间40-50h。

所述步骤（四）中的冻干机包括冻干腔及其底部的冷阱腔，所述冻干腔和冷阱腔之间通过通孔连通；所述冷阱腔内设有用于制冷的盘管，冷阱腔底部设有排水口；所述冻干腔的一侧壁上设有腔门，冻干腔内设有支架，支架之间固定设置多层上部开口的冻干盘，所述冻干盘的底部设有多组毛细孔，所述冻干盘靠近腔门的侧边为可折侧边，可折侧边与冻干盘的底边轴接，可折侧边的两边设有密封条，可折侧边竖直时紧挨腔门的内侧，可折侧边展开时伸出腔门外；所述每层冻干盘的上部均设刮板，刮板的宽度对应冻干盘的宽度，刮板安装在支架上，刮板可以相对于支架上下及左右移动，向下移动至对应的冻干盘，左右移动刮除冻干盘内的污泥至腔门外。

所述刮板通过导杆和滑轮设置在支架并在电机驱动下沿导杆左右移动，刮板可通过轴折叠或展开，展开时顶端触及冻干盘的底部内侧。

本发明相对于现有技术具有的有益效果：本发明利用全氟辛酸钠表面活性剂改善污泥脱水的效果，确定全氟辛酸钠的用量，防止污泥粘性过大，并改进冻干机的冻干盘结构，方便污泥的铲除。

附图说明

图1本发明实施例的冻干机示意图。

图2全氟辛酸钠表面活性剂对污泥滤饼含水率的影响。

图3全氟辛酸钠表面活性剂对污泥沉降性能的影响。

图4全氟辛酸钠表面活性剂对污泥比阻的影响。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的内容作详细说明。

如图1所示，为本发明实施例所用的冻干机，所述冻干机包括冻干腔1及其底部的冷阱腔2，所述冻干腔1和冷阱腔2之间通过通孔连通；所述冷阱腔2内设有用于制冷的盘管，冷阱腔底部设有排水口；所述冻干腔1的一侧壁上设有腔门5，冻干腔1内设有支架3，支架3之间固定设置多层上部开口的冻干盘4，所述冻干盘4的底部设有多组毛细孔，所述冻干盘4靠近腔门5的侧边为可折侧边6，可折侧边6与冻干盘4的底边轴接，可折侧边6的两边设有密封条，可折侧边6竖直时紧挨腔门5的内侧，可折侧边6展开时伸出腔门5外；所述每层冻干盘4的上部均设刮板7，刮板7的宽度对应冻干盘4的宽度，刮板7通过导杆和滑轮设置在支架3上，并在电机驱动下沿导杆左右移动，刮板7可通过轴折叠或展开，展开时顶端触及冻干盘4的底部内侧，刮板7左右移动刮除冻干盘4内的污泥至腔门5外。

实施例1

一种利用全氟辛酸钠废水改善污泥脱水效果的方法，其特征在于，步骤如下：（一）污泥烘干，新鲜污泥95℃下烘干48h。

（二）全氟辛酸钠废水的处理，取含全氟辛酸钠的废水过滤去除杂志至澄清废水，后加入naoh调节废水的ph在6，然后采用渗透法得到浓度5g/l的含全氟辛酸钠的母液。

（三）混合搅拌脱水，将步骤（一）烘干过的污泥和步骤（二）得到含全氟辛酸钠的母液以每升污泥中加入56母液的比例先高速搅拌后低速搅拌充分混合，然后静置沉降去除上清液；其中高速搅拌时间为30s，速度为160r/min；低速搅拌时间为2min，速度为50r/min。

（四）将步骤（三）处理好的污泥放入冻干机中冻干脱水，冻干温度-30℃，冻干时间40h得到脱水后污泥。

实施例2

一种利用全氟辛酸钠废水改善污泥脱水效果的方法，其特征在于，步骤如下：（一）污泥烘干，新鲜污泥100℃下烘干60h。

（二）全氟辛酸钠废水的处理，取含全氟辛酸钠的废水过滤去除杂志至澄清废水，后加入naoh调节废水的ph在8，然后采用渗透法得到浓度5g/l的含全氟辛酸钠的母液。

（三）混合搅拌脱水，将步骤（一）烘干过的污泥和步骤（二）得到含全氟辛酸钠的母液以每升污泥中加入112ml母液的比例先高速搅拌后低速搅拌充分混合，然后静置沉降去除上清液；其中高速搅拌时间为40s，速度为160r/min；低速搅拌时间为3min，速度为50r/min。

（四）将步骤（三）处理好的污泥放入冻干机中冻干脱水，冻干温度-25℃，冻干时间45h得到脱水后污泥。

实施例3

一种利用全氟辛酸钠废水改善污泥脱水效果的方法，其特征在于，步骤如下：（一）污泥烘干，新鲜污泥105℃下烘干72h。

（二）全氟辛酸钠废水的处理，取含全氟辛酸钠的废水过滤去除杂志至澄清废水，后加入naoh调节废水的ph在11，然后采用渗透法得到浓度5g/l的含全氟辛酸钠的母液。

（三）混合搅拌脱水，将步骤（一）烘干过的污泥和步骤（二）得到含全氟辛酸钠的母液以每升污泥中加入224ml母液的比例先高速搅拌后低速搅拌充分混合，然后静置沉降去除上清液；其中高速搅拌时间为50s，速度为160r/min；低速搅拌时间为4min，速度为50r/min。

（四）将步骤（三）处理好的污泥放入冻干机中冻干脱水，冻干温度-20℃，冻干时间50h得到脱水后污泥。

根据1l污泥的干物质的量加入0.5%（28ml）、1%（56ml）、2%(112ml)、4%（224ml）、8%（448ml）的全氟辛酸钠（napfo）阴离子表面活性剂，其浓度分别为0.07g/l、0.14g/l、0.28g/l、0.56g/l、1.12g/l。

如图2所示，为全氟辛酸钠（napfo）对污泥滤饼含水率的影响情况。图中显示当napfo投加量浓度为0.28g/l时，滤饼含水率从93.71%大幅度的下降到82.14%，这是因为napfo表面活性剂的疏水部分发生了缔合作用，起到架桥和网捕的作用，把悬浮在水中的污泥颗粒重新絮凝起来，聚集成较大的污泥絮凝体，这些重新絮凝的污泥絮凝体结构比较松散，自由水分可以快速通过，从而大大提高了过滤速度。之后的含水率稍有上升，是因为过量的表面活性剂使会使游离的结合水吸附到污泥的絮凝体在，又因为胶体颗粒因电荷的排斥而重新分散稳定后，增加了污泥的脱水难度，导致抽滤完的滤饼中还含有大量的结合水。

如图3所示，为全氟辛酸钠对污泥沉降性能的影响情况。显示了污泥沉降体积随着napfo投加量的变化而变化，投加量为0.5%-1%时沉降体积相差不大，随着全氟辛酸钠的增加，污泥的沉降速度加快，浓缩的污泥体积减小，增加了污泥絮凝体的结合度，沉降性能改善效果显著。经过全氟辛酸钠调理后的污泥的沉降体积随着时间的推移变的平稳，但是没有加全氟辛酸钠的污泥沉降体积就下降的很缓慢。整个沉降过程至少需要30min，过程中可以清楚地观察到有一些小的成团的污泥絮体浮在液上清液表面。

如图4所示，为全氟辛酸钠对污泥比阻的影响情况。可以看出加入全氟辛酸钠之后，比阻快速降低，在浓度为0.28g/l时，比阻从1.14×1013m/kg降为1.05×1012m/kg，直接下降了一个数量级。但是当投加量为0.56g/l时可能导致eps随着浓度的增大而释放过量，使长链分子相互挤压，从而使污泥变的越加粘稠，抽滤变得缓慢，比阻又慢慢的呈现了上升趋势。因此，浓度为0.28g/l的全氟辛酸钠对污泥沉降、脱水性能的改善效果最佳。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。