用于污泥脱水的高效复合助滤剂及其应用方法

专利名称：用于污泥脱水的高效复合助滤剂及其应用方法
技术领域：
本发明涉及一种脱水剂，尤其涉及一种污泥脱水的高效复合助滤剂。
背景技术：
2004年，全国废水排放总量为482.4亿吨，其中工业废水221. l亿吨，城4真生活污水261. 3 亿吨，废水中C0D排放量1 339.2万吨。如果65%的污水用生物法处理，按万吨废水产生2. 7吨 (干质量)污泥计算，则全国将产生污泥847万吨(干质量)，若折合含水80%，则污泥为4233 万吨，由此可看出，污泥的处理成为污水处理厂面临的又一难题。污泥处理处置的成本主要 包括场内传输费用、场外运输费用和填埋费用，而影响成本的最主要因素是污泥的量，如果 污泥的含水率减少一半，则全国可以减少污泥2 116万吨，至少可以减少一半的填埋用地和运 输费用，大大降低管理成本，所以污泥脱水技术有着重大的应用价值。
污泥的主要成分是水分(99%左右)和有机物，还有少量的氮化物、磷化物、多环芳烃、 农药残留、病原体和重金属离子等。常见污泥处理工艺流程如图l。从污泥的组成成分和处理 流程看，污泥减量有两个途径， 一是减少有机物的量(消化、焚烧)，二是降低污泥的含水率(浓 縮、脱水、干燥)，第二种途径较之第一种途径简单易行。
污泥中的固体物主要由亲水性带负电的胶体颗粒组成，其含水率高(一般为96% 99%)、 颗粒细小而不均匀、挥发性固体含量高、比阻值较大、脱水性能差。为了改善污泥脱水性能， 提高机械脱水效果与机械脱水设备的生产能力，可以通过加入絮凝剂或助滤剂来改变污泥的 理化性质，减小胶体颗粒与水的亲和力。污泥脱水的目的是进一步减少污泥的体积，这样就 便于后续的处理、处置和利用。
热干化技术是一种有效的污泥干化技术，但存在单位投资高(10 15万元/吨)和能耗高 (3100 3500kJ/kg水)等缺点，对含水率为80%的多水污泥进行热干化处理，每吨干泥需要 2000kw的电能。污泥干燥时不但能耗很大，而且还存在烟气处理问题，会对环境造成二次污 染。
机械脱水是很有效的一种脱水方式。污泥在用机械脱水时，通常要进行预处理，即通过 向污泥中投加各种絮凝剂，使污泥颗粒絮凝、结构增强以利于机械脱水。目前，加入絮凝剂 后， 一般经机械脱水污泥的含水率在70% 80%左右，但要使污泥的含水率降到更低的水平 比较困难。 申迎华，王斌，王志忠等人在《高分子材料科学与工程》杂志2004.20(9): 55-58发表 的《有机高分子絮凝剂在污泥脱水中的应用》的文章，介绍了有机高分子絮凝剂的种类、分 子量、阴阳离子度、用量、pH值对污泥脱水性能的均有显著影响，且絮凝剂成本很高。
目前我国最常用的有机高分子絮凝剂是聚丙烯酰胺(PAM)阳离子絮凝剂，其缺点是(1) 合成成本高，工艺复杂。(2)用PAM处理过的污泥经机械脱水后，含水率仅能降至70%左右。 (3)脱水过程中可部分水解成丙烯酸和有机胺等有毒单体，导致水处理过程中产生二次污染。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种能够显著提高污泥脱水性能， 成本低，工艺简单，无二次污染，无须经过干燥工艺即可制得含水率较低的干化污泥的高效 复合助滤剂。
本发明的用于污泥脱水的高效复合助滤剂,包括如下原料组分及其重量百分比含量为 Al203 20% 30%， Si0240% 55%， Ca0 2% 8%，膨润土3% 13%，铁粉4% 10%。
所述的原料组分及其重量百分比含量为Al20320% 30%， Si02 40% 55%， Ca0 2%~ 8%，膨润土3% 13%，铁粉4% 10%，在此基础上外加Fe203 3 % 10%， Mg0 0.6% 2%， K20 1% 2. 5% ， Na20 0. 1% 0. 7%。
高效复合助滤剂应用于带式压滤机进行污泥脱水的方法在带式压滤机前的搅拌槽中投 加质量百分比为2% 6 %的高效复合助滤剂，所述高复合助滤剂包括如下原料组分及其重 量百分比含量为A1A20% 30%， Si02 40% 55%， CaO 2% 8%，膨润土 3% 13%， 铁粉4%~10%;滤带速度为1 3m/min，脱水张力为0. 2 0. 3MPa，冲洗水压力为0. 7 0. 9 MPa。
上述高效复合助滤剂应用于带式压滤机进行污泥脱水的方法，所述的原料组分及其重量 百分比含量为Al203 20% 30%， Si02 40% 55%， CaO 2% 8%，膨润土 3% 13%，铁 粉4% 10%，在此基础上外加Fe203 3% 10%， Mg0 0.6% 2%， K20 1% 2.5% ， Na20 0. 1% 0. 7%。
高效复合助滤剂应用于离心脱水机进行污泥脱水的方法向沉淀后的污泥中加入质量百 分比为2% 6%高效助滤剂，所述高效复合助滤剂包括如下原料组分及其重量百分比含量 为Al203 20% 30%， Si02 40% 55%， CaO 2% 8%，膨润土 3% 13%，铁粉4% 10 %;离心机转速为2000 3500rpm，转速差为12 15rpm。
上述高效复合助滤剂应用离心脱水机进行污泥脱水的方法，其特征在于，所述的原料组分 及其重量百分比含量为A1A20% 30%， SiO2 40% 55%, CaO 2% 8%，膨润土 3% 13%，铁粉4% 10%，在此基础上外加FeA 3% 10%， Mg0 0.6% 2%， K20 1% 2.5 % ， Na20 0. 1% 0. 7%。
高效复合助滤剂应用于圆盘连续真空过滤机进行污泥脱水的方法向沉淀后的污泥中投
加质量百分比为2% 6%的高效复合助滤剂，所述高效复合助滤剂包括如下原料组.分及其重 量百分比含量为Al203 20% 30%， Si02 40% 55%， Ca0 2% 8%，膨润土 3% 13%， 铁粉4% 10%;真空度为0. 05MPa 0. 09 MPa。
上述高效复合助滤剂应用于圆盘连续真空过滤机进行污泥脱水的方法，所述的原料组分 及其重量百分比含量为Al203 20% 30%， SiO2 40% 55%， CaO 2% 8%，膨润土 3% 13%，铁粉4% 10%,在此基础上外加Fe203 3 % 10%， Mg0 0.6% 2%， K20 1% 2.5 % ，歸0. 1% 0. 7%。
高效复合助滤剂应用于板框压滤机进行污泥脱水的方法向沉淀后的污泥中投加质量百 分比为2% 6%的高效复合助滤剂，所述高效复合助滤剂包括如下原料组分及其重量百分比 含量为Al20320% 30%， Si0240% 55%， Ca02% 8%，膨润土3% 13%，铁粉4% 10%;板框压滤机的压力为0. 5 2. 5MPa。
上述高效复合助滤剂应用于板框压滤机进行污泥脱水的方法，其特征在于，所述的原料组 分及其重量百分比含量为Al20320% 30%, Si0240% 55%， Ca0 2% 8%，膨润土 3% 13%,铁粉4% 10%，在此基础上外加Fe203 3 % 10%， Mg0 0.6% 2%， K20 1% 2.5 % , Na20 0. 1% 0. 7%。
本发明的有益效果是提高了污泥的脱水性能，成本低，工艺简单，无二次污染，无须经 过干燥工艺即可制得含水率较低的干化污泥。


图l:是现有技术污泥处理工艺流程图2:是本发明高效复合助滤剂进行污泥处理工艺流程图。
具体实施方式
本发明用于污泥脱水的高效复合助滤剂的作用是
将该高效复合助滤剂加入到污泥中，可以起到电性中和和吸附架桥的作用，破坏污泥胶 体颗粒的稳定，使分散的小颗粒之间相互聚集成大颗粒，从而改善污泥的脱水性。该高效复 合助滤剂是多种颗粒的机械混合物，空隙率一般为60% 70%，在对污泥进行调理时可作为 骨架，使污泥絮体形成持久坚固的结构，阻止絮体崩溃，降低泥饼的可压縮性，因此可以降 低污泥比阻。
向沉淀后的污泥中加入高效复合助滤剂2%~6% (质量百分比)，经该高效复合助滤剂调 理后的污泥，很容易脱水干化，经压滤或抽滤后获得的泥饼含水率可以降至40% 50%。利 用该高效复合助滤剂对污泥进行处理，不但可以简化工艺流程，还可以大大降低脱水能耗。 本发明的高效复合助滤剂为无机组合物，采用常规生产工艺制备。其中A1A、 Si02、 CaO平均粒径为2 15um，氧化钙来源于碳酸钙的高温煅烧，氧化硅来源于石英矿物经研磨 而成，氧化铝也是用铝矾土类矿物煅烧而得；膨润土含蒙脱石90%;铁粉为化工用铁粉，
细度为200目。将膨润土粉碎后与其它组分进行机械共混即可制得本发明的高效复合助滤剂。 向沉淀后的污泥中加入2% 6% (质量百分比)的高效复合助滤剂，搅拌均匀，将污泥 输送到脱水装置中进行脱水(对脱水设备没有特殊要求)，即可以得到含水率40% 50%的碎 块状干化污泥。因而本发明不需要专门的干燥设备，大大降低了污泥的处理成本，减量率很 高，占地少，易控制，安全，稳定，不存在干化工艺投资和运行费用高(含水率为80%的污 泥干燥成本为200 300元/吨水，加入高效助滤剂后的干化成本为40 130元/吨水)、管理 和操作技术的要求也较高的问题。 实施例1
未投加高效复合助滤剂的污泥用带式压滤机脱水后含水率为77.8%，比阻为 2. 0X10"m/kg。
在带式压滤机前的搅拌槽中投加2%的高效复合助滤剂(Al20:i30%， Si02 55%， CaO 2 %，膨润土 3%，铁粉10%)，搅拌均匀，使污泥脱稳。调节污泥泵的供泥量，滤带速度为 2ra/min,脱水张力为0. 3MPa。滤带冲洗质量对脱水效果影响很大，本发明所选冲洗水压力为
0. 7MPa。经脱水后，污泥含水率为48%，比阻为0. 6X 10"m/kg。
实施例2
未投加高效复合助滤剂的污泥用离心脱水机脱水后含水率为76.5%，比阻为
1. 7X10Vkg。
在污泥中投加5%的高效复合助滤剂(Al203 20%， Si02 55%， CaO 8%，膨润土13%， 铁粉4%)，采用离心脱水机，离心机转速为2800rpm，转速差为13rpra。经离心脱水机脱水 后，含水率为49. 5%，比阻为0. 71X10"m/kg。
实施例3
未投加高效复合助滤剂的污泥用板框压滤机脱水后含水率为79.3%，比阻为
2. lX1013m/kg。
在浓縮污泥中投加6%的高效复合助滤剂(Al203 30%， Si02 40%， CaO 8%，膨润土 12 %，铁粉10%)，采用板框压滤机脱水，压力为1.2MPa板框压滤机采用PLC—液位控制系统， 其运行状态通过上位处理机送li XL (集散控制)系统。排泥池、提升泵房、浓縮池、脱水机 房设备、仪表状态均由CRT(工业控制系统)操作站手动操作、监视。脱水后污泥含水率为49. 6 %，比阻为0. 89X10um/kg。
实施例4
未投加高效复合助滤剂的污泥用带式压滤机脱水后含水率为77.8%,比阻为 2. 0X10。m/kg。
在带式压滤机前的搅拌槽中投加5%的高效复合助滤剂(Al2O3 20%， Si02 55%， CaO 8 %,膨润土 13%,铁粉4%，夕卜加Fe203 3%， MgO 1.5%， K20 2. 5% ， Na20 0.1%)，搅 拌均匀，使污泥脱稳。调节污泥泵的供泥量，滤带速度为2. 5m/min，脱水张力为0.2MPa。滤 带冲洗质量对脱水效果影响很大，本发明所选冲洗水压力为0.8MPa。当投加量为5%时，污 泥含水率为40%，比阻为0. 4X 10"m/kg。
实施例5
未投加高效复合助滤剂的污泥用离心脱水机脱水后含水率为76.5%，比阻为 1.7X1013m/kg。
在污泥中投加4%的高效复合助滤剂(Al203 30%， Si02 40%， Ca0 8%,膨润土 12%， 铁粉10%，外加？6203 4%， Mg0 2%， K20 1% ， Na20 0. 5%。)，采用离心脱水机，离心机 转速为3000rpm，转速差为14rpm。经离心脱水机脱水后，含水率为48.5%，比阻为 0. 58X10"tn/kg。
实施例6
未投加高效复合助滤剂的污泥用圆盘连续真空过滤机脱水后含水率为81%，比阻为 2. 3X1013ra/kg。
在浓縮污泥中投加2%的高效复合助滤剂(Al203 26%， Si02 54%， CaO 2%，膨润土 10 %，铁粉8%，夕卜加Fe203 10%， MgO 1%， K20 1.5% ， Na20 0. 3%)，采用圆盘连续真空 过滤机，真空度控制在0. 06 MPa。脱水后污泥含水率为50%,比阻为0. 71 X10"m/kg。
实施例7
未投加高效复合助滤剂的污泥用板框压滤机脱水后含水率为79.3%，比阻为 2. 1 X 10'Vkg。
在浓縮污泥中投加6%的高效复合助滤剂(Al20328%， Si02 53%， Ca07%，膨润土3%， 铁粉9%,外加？6203 8%， MgO 0.6%, K20 1.1% ， Na20 0.7%)，采用板框压滤机脱水， 压力为lMPa板框压滤机采用PLC —液位控制系统，其运行状态通过上位处理机送"XL (集散 控制)系统。排泥池、提升泵房、浓縮池、脱水机房设备、仪表状态均由CRT(工业控制系统) 操作站手动操作、监视。脱水后污泥含水率为46.6%，比阻为0.8X10、/kg。
污泥含水率采用常规的测定方法
取少量经机械脱水的污泥称重，置于烘干后的蒸发皿中，用水浴锅蒸干。然后放入105 。C 11(TC的烘箱内烘2个小时，取出放入干燥器内冷却半个小时，称重。 脱水污泥的含水率=(干燥后质量/干燥前质量)X100% 污泥比阻采用常规的测定方法
利用抽真空的方法造成压力差，并调节压力使整个实验过程压力差恒定，根据定压抽滤
状态下滤液量随时间的变化，求出污泥比阻值。
本发明适用于大型污水处理厂和中小型污水处理厂污泥的集中处理。 本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的
范围和精神。
权利要求
1.一种用于污泥脱水的高效复合助滤剂，其特征在于，包括如下原料组分及其重量百分比含量为Al2O320％～30％，SiO240％～55％，CaO2％～8％，膨润土3％～13％，铁粉4％～10％。
2. 根据权利要求1的高效复合助滤剂，其特征在于，所述的原料组分及其重量百分比含量 为Al203 20% 30%， Si0240% 55%， Ca0 2% 8%,膨润土 3% 13%，铁粉4% 10 %，在此基础上外加，Fe203 3 % 10%， Mg0 0.6% 2%， K20 1% 2.5% ， Na20 0. 1% 0. 7%。
3. 权利要求1的高效复合助滤剂应用于带式压滤机进行污泥脱水的方法,其特征在于，在 带式压滤机前的搅拌槽中投加质量百分比为2% 6 %的高效复合助滤剂，所述高效复合助 滤剂包括如下原料组分及其重量百分比含量为Al203 20% 30%， Si02 40% 55%， Ca0 2 % 8%，膨润土 3% 13%，铁粉4% 10%;滤带速度为1 3m/min，脱水张力为0. 2 0. 3MPa，冲洗水压力为0. 7 0. 9 MPa。
4. 根据权利要求3的高效复合助滤剂应用于带式压滤机进行污泥脱水的方法，其特征在 于，所述的原料组分及其重量百分比含量为Al2O3 20% 30%， Si02 40% 55%， CaO 2% 8%，膨润土3% 13%，铁粉4% 10%，在此基础上外加Fe203 3 % 10%， MgO 0. 6% 2%， K20 1% 2. 5% ， Na20 0. 1% 0. 7%。
5. 权利要求1的高效复合助滤剂应用于离心脱水机进行污泥脱水的方法，其特征在于，向 沉淀后的污泥中加入质量百分比为2% 6 %高效助滤剂，所述高效复合助滤剂包括如下原 料组分及其重量百分比含量为Al2O3 20% 30%， Si02 40% 55%， CaO 2% 8%，膨润土 3% 13%，铁粉4% 10%;离心机转速为2000 3500rpm，转速差为12 15rpm。
6. 根据权利要求5的高效复合助滤剂应用离心脱水机进行污泥脱水的方法，其特征在于， 所述的原料组分及其重量百分比含量为Al2O320% 30%， Si0240% 55%, Ca02% 8%, 膨润土3% 13%，铁粉4% 10%,在此基础上外加Fe203 3 % 10%， Mg0 0.6% 2%， K20 1% 2. 5% ， Na20 0. 1% 0. 7%。
7. 权利要求1的高效复合助滤剂应用于圆盘连续真空过滤机进行污泥脱水的方法，其特 征在于，向沉淀后的污泥中投加质量百分比为2% 6%的高效复合助滤剂，所述高效复合助 滤剂包括如下原料组分及其重量百分比含量为Al2O3 20% 30%， SiO2 40% 55%， CaO 2 % 8%，膨润土3% 13%，铁粉4% 10%;真空度为0. 05MPa 0. 09 MPa。
8. 根据权利要求7的高效复合助滤剂应用于圆盘连续真空过滤机进行污泥脱水的方法， 其特征在于，所述的原料组分及其重量百分比含量为Al2O320% 30%， Si02 40% 55%， Ca02% 8%，膨润土3% 13%，铁粉4% 10%，在此基础上外加FeA 3% 10%， MgO 0.6% 2%, K20 1% 2.5% ， Na20 0.1% 0.7%。
9. 权利要求1的高效复合助滤剂应用于板框压滤机进行污泥脱水的方法，其特征在于，向 沉淀后的污泥中投加质量百分比为2% 6%的高效复合助滤剂，所述高效复合助滤剂包括如 下原料组分及其重量百分比含量为Al203 20% 30%， Si02 40% 55%， Ca0 2% 8%，膨 润土3% 13%，铁粉4% 10%;板框压滤机的压力为0. 5 2. 5MPa。
10. 根据权利要求9的高效复合助滤剂应用于板框压滤机进行污泥脱水的方法，其特征在 于，所述的原料组分及其重量百分比含量为Al20320% 30%， Si02 40% 55%， CaO 2% 8%，膨润土3% 13%，铁粉4% 10%，在此基础上外加FeA 3% 10%， Mg0 0.6% 2%， K20 1% 2. 5% ， Na20 0. 1 % 0. 7%。
全文摘要
本发明公开了一种污泥脱水的高效复合助滤剂，其原料组分及重量百分比含量为Al₂O₃20％～30％，SiO₂ 40％～55％，CaO 2％～8％，膨润土3％～13％，铁粉4％～10％；在此基础上可以外加Fe₂O₃ 3％～10％，MgO 0.6％～2％，K₂O 1％～2.5％，Na₂O 0.1％～0.7％。向沉淀后的污泥中加入质量百分比为2％～6％的高效复合助滤剂，含水率可以降至40％～50％，无需采用专门的干燥设备。本发明脱水效率高、成本低、工艺简单、无二次污染，适用于各种污水处理厂污泥的集中处理。
文档编号C02F11/14GK101182095SQ20071015070
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者张国立, 张景辉, 张曙光, 狄海燕, 义 王, 赵昕哲, 闫志海, 亮 高, 高建东 申请人:天津渤海环保工程有限公司;天津泰达环保有限公司