专利名称：高效污泥脱水工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于环保领域的对污泥的治理，尤其是一种高效污泥脱水 工艺。
背景技术：
随着污水处理量的增加，污泥的排放量也在逐年递增。由于 污泥含水率很高且保水性强，单靠简单的机械压縮过滤很难达到 理想的脱水效果，给其处理和处置带来很多问题。由于污泥颗粒 带负电荷，因此采用阳离子絮凝剂对污泥进行脱水的方式比较广
泛。进入20世纪70年代以来，阳离子絮凝剂的研制开发呈现出 明显的增长势头，美、日、英、法等国目前在废水处理中都大量 使用了阳离于型絮凝剂。美、日等国的阳离子型絮凝剂已占合成 絮凝剂总量的近60%，而这几年仍以10%以上的速度增长。
在污泥处理过程中，用金属盐与聚电解质同时投放到污泥中 能提高其脱水性能。Chitikela等人指出，用铁盐和阳离子聚电解 质对活性污泥进行调节，nf使其具有更好的脱水性能。Watanabe
报道，用金属凝结剂和两性聚合物能使污泥具有更高的脱水率， 更低的剩余含水量和具有牢固结构的絮凝体。Bohm等人用阳离 子和阴离子聚合物同时调节污泥，使其获得更好的脱水性能。但 国内在这方面的研究还较少。
随着近代钢铁工业的发展，钢渣、硫铁矿渣的排放量日渐增 多。由于钢渣、硫铁矿渣中含有较多的铁、铝、硅、钙等元素， 可以用来制备聚硅酸铝铁类絮凝剂。聚硅酸盐类絮凝剂是-种新 型无机高分子絮凝剂，它是在聚硅酸(即活化硅酸)及传统的铝盐、 铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物。 这类絮凝剂可以把聚硅酸和聚铝或聚铁的优点结合起来，充分发 挥二者的长处，其絮凝性能远超过单独的聚硅酸和聚金属离子。 同聚硅酸相比，不但提高了稳定性，而且增加了电中和能力，同 聚金属离子相比，则增强了粘结架桥效能。
为了增大产品的市场竞争力，本技术在利用有机高分子絮凝 剂的基础上，与由钢渣、硫铁矿渣自制的无机高分子絮凝剂配伍使用，用于污泥脱水，-方面提高污泥的脱水性能，另一方面以 废治废，降低成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、 成本低廉、污泥脱水效果好的高效污泥脱水工艺。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的-一种高效污泥脱水工艺，采用无机高分子絮凝剂和有机高分子 絮凝剂进行污泥脱水，其工艺步骤是-
(1) .按污泥处理量体积比为0.3-1.0%的比例添加无机高分子絮 凝剂，快速搅拌lmin左右，慢速搅拌5 10min;
(2) .加入浓度为0.1~0.3%的有机高分子絮凝剂，其投加量的体积 比为污泥处理量的0.1~0.5%，快速搅拌lmin左右，慢速搅拌 1(M6min;
(3) .静止10~25min即完成污泥脱水。
而且，所述的无机高分子絮凝剂的制备工艺步骤为
① 按1:1 6:1的重量比例称取钢渣和硫铁矿渣粉未状固体并 充分混合；
② 添加体积比为1: 4的盐酸，其用量为5~10mL/g;
③ 加入过氧化物催化剂，其用量为20 30mg/g;
④ 在磁力搅拌器上常压加热到25 35'C,反应10 20h，出料、 过滤，熟化4 7天即得无机高分子絮凝剂成品。
而且，所述的无机高分子絮凝剂中其原料钢渣的Fe203和Si02 含量为30%左右，其原料硫铁矿渣中总Fe203含量为20%左右、Si02 含量为60%左右、A1203含量为10%左右；所制备出的无机高分子絮 凝剂成品中A1和Fe总含量为2mol/L左右，pH值为3 5，产品呈棕 黄色，为粘稠状液体。
而且，所述的过氧化物催化剂为过氧化氢、过氧甲酸、过氧 乙酸和过氧丙酸的其中之-。
而且，所述的无机高分子絮凝剂中的Fe含量为0.2g/L。
而且，所述的有机高分子絮凝剂选用分子量为400~500万的阳 离子聚丙烯酰胺絮凝剂。
图1为投加絮凝剂前后污泥沉降曲线；
图2为过滤液体积随时间的变化关系曲线。
具体实施例方式
下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案不限制本发明；本领域的专业人员按照本发明的方案可以对其进行改进和变化， 所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和 实质由权利要求来限定。
本高效污泥脱水工艺是采用无机高分子絮凝剂和有机高分子 絮凝剂进行污泥脱水，其污泥脱水的工艺步骤是
(1) .按污泥处理量体积比为0.3-1.0%的比例添加无机高分子絮 凝剂(Fe含量为0.2g/L)，快速搅拌lmin左右，慢速搅拌5 10min;
(2) .加入浓度为0.1-0. 3%的有机高分子絮凝剂(选用分子量为 400 500万的阳离子聚丙炜酰胺絮凝剂，浓度为0.2%),其投加量的 体积比为污泥处理量的0.1M).5Q/。，快速搅拌lmin左右，慢速搅拌 10 16min;
(3) .静止10 25min，其脱水的效果见下面的应用实例。
上述的无机高分子絮凝剂的制备工艺步骤为
① 按1:1 6:1的重量比例称取钢淹和硫铁矿渣粉未状固体并 充分混合；
② 添加体积比为1: 4的盐酸，其用量为5~10mL/g;
③ 加入过氧化物催化剂，其用量为20~30mg/g;
④ 在磁力搅拌器上常压加热到25 35C反应l(K20h，出料、 过滤，熟化4 7天即得无机高分子絮凝剂成品。
上述的无机高分子絮凝剂中其原料钢渣的Fe203和Si02含量为 30%左右，其原料硫铁矿渣中总Fe2O3含量为20。/。左右、&02含量为 60%左右、八1203含量为10%左右；所制备出的无机高分子絮凝剂成 品中Al和Fe总含量为2mol/L左右，pH值为3~5，产品呈棕黄色， 为粘稠状液体。
采用的过氧化物催化剂为过氧化氢、过氧甲酸、过氧乙酸和 过氧丙酸的其中之一均可。
应用实例1:
将以上实例中制备的无机高分子絮凝剂产品与国内的有机高 分子絮凝剂配伍用于污泥脱水，其复配工艺条件同本发明的技术方案。与国内产品阳离子聚丙烯酰胺CPAM—1及法国畅销产品 CPAM—2进行污泥脱水性能对比试验，其中两种CPAM的浓度分别
配置到c-0.2%，投加量0.25%。原始污泥的含水率为95%。
(1)絮凝剂对含水率去除的影响
表i自制的两种絮凝剂复配与国内外产品用于污泥脱水的效果比较
污泥脱水后含水率/%水分去除率/%
最优复配方案70.9224.08
CPAM—177.9917.01
CPAM—275.3119.69
由表1可知:利用正交实验法得到的最优复配方案其脱水性最好， 水分去除率为24.08%，与国外的有机絮凝剂作对比，水分去除率比 国外进口产品高出4.39%。 (2)絮凝剂对污泥沉降性能的影响
由于污泥中的微细颗粒带负电，互相相斥，还有部分污泥与表面 附着水结合成凝胶体，所以它们能在水中稳定分布，沉降性能较差， 靠重力沉降只能将污泥与游离水分开，当加入脱水剂后使带负电的污 泥颗粒脱稳，并将表面附着水化成游离水，由此可见，污泥的沉降性 能可作为衡量絮凝剂性能的衡量指标。实验结果见表2及图1。
表2投加絮凝剂前后污泥沉降与时间的关系
Tab.4~6 The relation of deposited sludge before or after adding flocculant and time
沉降时间t (min)102030405060708090100
底泥体i愨 i 二K93878482818079787675
枳 V92858178767574727068
(mL)2#污泥90貼K072706865636260
注W污泥为加入CPAM-2后的污泥，2#污泥为加入自制复配絮凝剂后的污泥。
由图1可知，在沉降实验开始的40min内，污泥的沉降速度较快。 在100min内，空白污泥的底泥高度最小为75mL，可见单靠重力进 行污泥沉降效果是有限的，加入复配絮凝剂和国外絮凝剂CPAM-2 后，沉降速度比空白污泥明显加快，1#污泥的底泥体积降至68mL， 2#污泥的底泥体积降至60mL，可见复配絮凝剂对污泥的沉降性能优 于CPAM國2。 (3)絮凝剂对污泥过滤性能的影响
絮凝剂对污泥的絮凝脱水，在于改变污泥颗粒结构，破坏胶体稳 定性，提高污泥滤水性能。污泥脱水实验是在同等操作条件下进行的， 因此在一定时间内过滤滤液的体积是比较污泥脱水效果的直接指标。滤液越多，脱水效果越好。实验结果见如表3，图2。
表3过滤液体积随时间的变化关系
过滤时间t (min)01234
空白污泥045566872
滤液体积1#污泥057707578
V (mL)
2#污泥0678487粉
注W污泥为加入CPAM-2后的污泥，2#污泥为加入自制复配絮凝剂后的污泥。
从图2中可以看出，加入自制的复配絮凝剂的污泥滤液体积始终
高于加入CPAM-2絮凝剂的滤液体积，即前者脱水性能更好。
通过污泥脱水性能测试，可得出本发明的优点和有益效果为
利用钢渣、硫铁矿渣制备的无机高分子絮凝剂与有机高分子 絮凝剂配伍用于污泥脱水，效果显著，成本较低，有一定的市场 竞争力；与单独使用有机高分子絮凝剂相比，既提高了污泥脱水 性能，又降低了处理成本；并且，该技术属于废物再利用资源再 生技术，具有广阔的应用前景。
权利要求
1.一种高效污泥脱水工艺，采用无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂进行污泥脱水，其特征在于其工艺步骤是(1).按污泥处理量体积比为0.3-1.0％的比例添加无机高分子絮凝剂，快速搅拌1min左右，慢速搅拌5～10min；(2).加入浓度为0.1～0.3％的有机高分子絮凝剂，其投加量的体积比为污泥处理量的0.1～0.5％，快速搅拌1min左右，慢速搅拌10～16min；(3).静止10～25min即完成污泥脱水。
2. 根据权利要求1所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于所述 的无机髙分子絮凝剂的制备丄艺步骤为① 按1:1 6:1的重量比例称取钢渣和硫铁矿渣粉未状固体并 充分混合；② 添加体积比为1: 4的盐酸，其用量为5~10mL/g;③ 加入过氧化物催化剂，其用量为20~30mg/g;④ 在磁力搅拌器上常压加热到25 35'C，反应10 20h,出料、 过滤，熟化4 7犬即得无机高分子絮凝剂成品。
3. 根据权利要求2所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于所述 的无机高分子絮凝剂中其原料钢渣的Fe203和SiOz含量为30%左 右，其原料硫铁矿渣中总Fe203含量为20%左右、Si02含量为60% 左右、八1203含量为10。/。左右；所制备出的无机高分子絮凝剂成品中 Al和Fe总含量为2mol/L左右，pH值为3 5，产品呈棕黄色，为粘 稠状液体。
4. 根据权利要求2所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于所述 的过氧化物催化剂为过氧化諷、过氧甲酸、过氧乙酸和过氧丙酸 的其中之--。
5. 根据权利要求1所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于所述 的无机高分子絮凝剂中的Fe含量为0.2g/L。
6. 根据权利要求1所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于所述 的有机高分子絮凝剂选用分子量为400~500万的阳离子聚丙烯酰胺 絮凝剂。
全文摘要
本发明属于环保领域一种高效污泥脱水工艺。其主要技术特点是无机高分子絮凝剂用钢渣、硫铁矿渣、盐酸及少量催化剂为原料，通过正交试验优化制备而成，具有高效能的架桥作用，来源丰富，生产工艺简单，使用方便、价廉；与有机絮凝剂配伍用于污泥脱水既提高了污泥脱水性能，又极大地降低了成本。
文档编号C02F11/14GK101200343SQ200610130119
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月13日 优先权日2006年12月13日
发明者李桂菊, 杨迎花, 昶 王, 贾青竹 申请人:天津科技大学