一种超声波-壳聚糖耦合处理改善城市污泥脱水性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污泥脱水性能改善技术领域，尤其是一种超声波-壳聚糖耦合处理改 善城市污泥脱水性能的方法。
【背景技术】
[0002] 污泥是城市污水处理厂活性污泥法处理废水的副产物，其有效处理已成为城市污 水处理厂正常运行的关键环节之一。但由于污泥的含水率高、体积大，且水分难以脱除的特 征，使得大量的污泥堆存，进而导致污水处理厂的进一步的运行受到阻碍。污泥中所含的水 分存在着四种形态，即间隙水、自由水、表面吸附水、内部结合水。并且污泥为絮状胶体集合 而成，当施加外力时，胶状的细小颗粒就会堵塞形成滤桥，增大了污泥中污水通过过滤除去 的比阻值，造成机械脱出，如离心脱出污泥中的水分难度较大，脱出率较低，进而造成污泥 中的水分含量较高，进一步的使得污泥的体积庞大，进而阻碍了污水处理厂的正常运行。
[0003] 对于污泥的处理方法在现有技术中较多，其中较受欢迎的还是化学调理方法， 在这个过程中，采用絮凝剂对污泥进行处理，进而使得污泥的脱水性能得到改善，但是， 在现有技术中，采用的絮凝剂为聚丙烯酰胺（PAM)和聚合氯化铝（PAC)，如专利号为 CN201410064855的一种回收氮磷并处理污泥脱水性能的技术方案；但是，其中的PAM的单 体流入环境中后，可能致畸、致癌、致突变，对生物体会带来很大危害，存在着二次污染的风 险；同时，PAC处理过程中，由于对污泥的处理方式不恰当，进而导致铝离子流露到环境中， 造成环境的二次污染。
[0004] 为此，对于污泥处理过程中，有研宄者引进了超声处理技术，该技术对污泥的脱 水性能有所促进和改善，但单纯超声处理会释放大量的胞外聚合物，增加污泥离心出水的 COD，使出水水质变差；且单纯超声效果并不显著，操作条件难控制；并且，如果超声波处理 过程中，其超声密度较密，超声处理时间较长，依然会导致污泥颗粒改变，进而导致污泥的 脱水性能较差。
[0005] 故而，本领域研宄者有必要对污泥的进一步处理，提高污泥的脱水性能进行新技 术的研宄，进而为污水处理厂提供保障，同时，超声波联合壳聚糖处理污泥的技术还未见有 任何文献公开。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供超声波-壳聚糖耦合处理 改善城市污泥脱水性能的方法，处理效率高、成本低、绿色环保无二次污染，提高污泥的脱 水性能显著。
[0007] 具体是通过以下技术方案得以实现的：
[0008] -种超声波-壳聚糖耦合处理改善城市污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：
[0009] (1)将污泥置于调节池中，并向其中加入酸液调节污泥的pH值为4-6. 5,再向其 中按照每升污泥加入600-800mg壳聚糖，再采用磁力搅拌器先以290-310r/min搅拌处理 0. 9-1. 2min，再调整搅拌速度为47-53r/min搅拌处理l〇-15min;通过将污泥采用酸液调节 其PH值，进而使得PH值呈现出酸性，进而在将壳聚糖加入其中后，首先采用高速短时间搅 拌处理，使得壳聚糖在酸性作用下，其分子链上的氨基发生质子化，进而提高壳聚糖对污泥 的絮凝性能，并在后期的慢速搅拌过程中，通过壳聚糖中质子化的成分与污泥进行反应，进 而使得污泥中的自由水、表面吸附水和部分间隙水得到显露出来；
[0010] (2)将步骤（1)处理待用的污泥采用超声波处理，超声波处理是将超声探头浸没 于污泥液面下80-120mm处，并调整超声频率为20-200kHz，声能密度控制在0. 3-0. 6W/mL， 超声处理l-5min，再将其置于离心脱水机中进行离心脱水处理，即可完成污泥脱水性能的 改善。通过第一步骤中的壳聚糖处理之后，使得自由水、吸附水和部分间隙水显露出来之 后，进而使得污泥聚沉在水面下，再结合步骤2中的超声处理，并通过对超声探头与污泥的 接触情况进行限定，进而使得超声处理过程中，污泥性能发生变化更加均匀，再结合超声处 理过程中的能耗控制，进而降低了超声处理过程中的能耗，尤其是通过控制超声频率，超声 声能密度以及超声处理时间，进而使得超声产生的空化效应不会过分破坏污泥颗粒，进而 降低了污泥的比阻值，提高了污泥的脱水性能。
[0011] 所述的酸液为盐酸、硫酸、或者酸生产车间的废酸。
[0012] 所述的酸生产车间的废酸为硫酸和/或者盐酸生产车间的废酸。
[0013] 所述的盐酸或者硫酸的摩尔浓度为0. 1-lmol/l。
[0014] 所述的超声频率为50-150kHz。
[0015] 所述的超声处理时间为3min。
[0016] 所述的离心脱水机的转速为1000-5000r/min。
[0017] 壳聚糖广泛存在于节肢动物虾、蟹和昆虫的外壳以及贝类、软体动物的外壳和软 骨中，是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源。壳聚糖分子链内的六元环平面有一定 角度，侧链上有羟甲基、羟基和胺基等活性基团，决定了壳聚糖除了吸附、架桥，还有普通絮 凝剂所没有的螯合、交联功能。
[0018] 本发明将壳聚糖与超声波进行耦合联用对污泥进行处理，进而使得壳聚糖对污泥 中的四种水分形态进行深度处理与脱出，进而提高了超声处理后的污泥的脱水性能。并通 过超声波的使用，减少了壳聚糖的使用量，通过壳聚糖的使用，降低了超声波处理的时间、 超声波处理的频率，进而降低了超声波的能耗，降低了污泥处理的成本，提高了污泥的处理 效率和提尚了污泥的脱水性能。
[0019] 本发明中采用壳聚糖与超声耦合处理的原理为：壳聚糖先在酸液中发生氨基质子 化，进而通过电荷作用降低污泥中的自由水、吸附水和间隙水含量，进而使得上述三种类型 的水显露出来，再结合超声处理，使得污泥中的胞体水以及结合水显露出来，再通过对超声 处理的频率、声能密度以及超声处理时间的控制，进而使得污泥的颗粒性能不会遭受过分 破坏，进而提高了污泥的脱水性能。
[0020] 并且，本发明还通过将本发明的技术方案与单独采用壳聚糖处理以及单独采用超 声波处理进行对比试验，并得出：其毛细管吸水时间下降25% -40%，上清液中多糖、蛋白 质浓度增加10% -25%，离心后污泥含水率降至68. 3 %以下，并且壳聚糖无毒无污染，进而 不会造成环境的二次污染，具有显著的进步性。
[0021] 并且，本发明的操作方法简单，处理过程中的成本较低，能耗低，对污泥的脱水性 能改善明显。
[0022] 再者，本发明还结合现有技术对污泥脱水性能的改善进行了对比试验，对比组采 用的是专利号为CN201410064855的一种回收氮磷并处理污泥脱水性能的技术方案，本发 明相比该专利号的方案来说，其处理后的污泥的毛细管吸水时间下降幅度高出6-7个百分 点，上清液中多糖、蛋白质浓度增加幅度高出5-9个百分点，明显了改善了污泥脱出的水的 品质，并且也明显的改善了污泥的脱水性能。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的 范围不仅局限于所作的描述。
[0024] 实施例1
[0025] 一种超声波-壳聚糖耦合处理改善城市污泥脱水性能的方法，包括