专利名称：一种污泥深度脱水调理剂及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污泥脱水调整剂和污泥的脱水方法，特别涉及一种污泥深度脱水调理剂及应用。
背景技术：
随着我国社会经济的高速发展，工业、农业的集约化程度越来越高，城市生活污水处理厂的污泥产生量也越来越大，如何妥善处置这些数量日益庞大、每天源源产生的有机固体废弃物已成为污水处理厂最为头疼的问题。污泥含水率高，脱水困难，是制约污泥处理处置的关键障碍。污泥中的水分按其状态共分为四种1)间隙水，间隙水是污泥颗粒包围的游离水分，一般占污泥总含水量的70% 左右；2)毛细水，毛细水是污泥颗粒之间或颗粒裂隙中由于毛细作用与污泥颗粒结合在一起的水分，占总水量的20%左右；3)吸附水，吸附水是由于表面张力的作用吸附在颗粒表面的水分，由于污泥颗粒小，具有极强的表面吸附力；4)结合水，结合水是包含在污泥中微生物细胞中的水分，只有改变污泥颗粒的内部结构才能将结合水分离；结合水和吸附水共占污泥中总含水量的10%左右。国内大部分污水处理厂目前采用的脱水工艺和脱水设备一般只能将含水率 97% 99%的污泥脱水到80%左右，仍然无法满足大部分污泥处置工艺对污泥含水率的要求，在最终处置前还需要对污泥做进一步的干化处理，导致污泥处理处置费时费力、成本高昂。化学调质可以改变污泥胶体的结构、改善脱水性能，一般采用的化学药剂为无机混凝剂和有机混凝剂。无机混凝剂主要通过电性中和、压缩双电层、降低斥力电位，从而减少微粒间的排斥作用，达到聚沉的目的；有机混凝剂主要通过高分子化合物的吸附和桥联作用使微粒聚集在一起，形成较大絮体而沉降。针对污泥脱水的难题，国内外很多的学者和公司开发出了化学调质结合机械脱水的工艺，一般称之为污泥深度脱水技术，能够将含水率99%的污泥一次性脱水至60%以下， 所用的化学调理剂一般以铁盐、钙盐为主，再辅以少量的其他种类的絮凝剂，总的调理剂添加量往往占到脱水污泥干重的20% 30%，药剂消耗高，污泥增重明显。CN1621371A公开了一种复合型污泥高效脱水调理剂，其组成配比为无机高分子脱水调理剂占40 90份，有机高分子脱水调理剂占O. 5 12份，石灰粉5 55份。CN101857352 A介绍了一种污泥深度脱水的调质混凝剂，其配方为高分子絮凝剂O. 05 50w%，铁盐O. 3 50w%，钙盐O. 3 50w%，在O. I 3. 5MPa压力下保压2 4小时，能将污泥含水率降低到65%以下。也有一些药剂投加量较低的深度脱水技术，但在机械脱水阶段又要求较高的脱水压力，有的甚至要求在25MPa的压力下脱水，显然这从对设备的要求以及运行能耗方面考虑都是极为不利的，CN101708941A介绍了一种污泥二次加压脱水的方法，添加浓度大于等于35%的三氯化铁的量为污泥干基质量的O. 3% 10%,添加氧化I丐的量为污泥干基质量的3% 150%,通过板框压滤机进行二次压榨的压力达到20 40MPa。因此，如何在污泥深度脱水调质的过程中减少药剂消耗、降低脱水压力，同时提高污泥脱水后的含固率，对于污泥后续的处理处置具有极为重要的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥深度脱水调理剂。本发明的另一目的在于提供种污泥深度脱水方法。本发明所采取的技术方案是
一种污泥脱水调理剂，由5 15质量份的无机高分子絮凝剂、I 3质量份的铁化合物、O. 05 O. 5质量份的有机高分子絮凝剂和5 15质量份的钙化合物组成，其中，有机高分子絮凝剂和钙化合物分别包装。一种污泥脱水方法，包括如下步骤
在污泥中添加无机高分子絮凝剂和铁化合物，搅拌均匀，其中，无机高分子絮凝剂的用量为污泥干重的5 15%,铁化合物的用量为污泥干重的I 3% ；
在污泥中加入污泥干重O. 05 O. 5%的有机高分子絮凝剂，搅拌均匀；
加入污泥干重5 15%的钙化合物，搅拌均匀，得到调质好的污泥；
将调理好的污泥压滤脱水。优选的，无机高分子絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合铁铝中的至少一种。优选的，铁化合物为Fe203、FeCl2, FeCl3、FeSO4, Fe2 (SO4) 3、Fe (OH) 3 中的至少一种。优选的，有机高分子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的一种。优选的，钙化合物为CaO、CaCl2, CaCO3> Ca(N03)2、CaSO4, Ca(OH)2 中的至少一种。本发明的有益效果是
本发明的污泥脱水调理剂，成本低廉，用量少，可以有效降低污泥脱水的成本。调理后的污泥脱水压力小，运行能耗小，费用低，可直接将污泥的含水率降至60%以下，大大方便了污泥的后续处理。本发明方法可以低成本、低能耗的实现污泥的深度脱水。通过无机高分子絮凝剂、 有机高分子絮凝剂、少量铁盐和钙盐的科学合理搭配，使污泥颗粒同时通过电性中和作用、 吸附效应和桥联作用聚集沉降，有效改善了污泥的脱水性能。在污泥调质后，通过压滤可将污泥的含水量一次降低至60%以下，具有很好的应用前景。
具体实施例方式一种污泥脱水调理剂，由5 15质量份的无机高分子絮凝剂、I 3质量份的铁化合物、O. 05 O. 5质量份的有机高分子絮凝剂和5 15质量份的钙化合物组成，其中，有机高分子絮凝剂和钙化合物分别包装。优选的，污泥脱水调理剂由5 10质量份的无机高分子絮凝剂、I 2质量份的铁化合物、O. I O. 2质量份的有机高分子絮凝剂和10 15质量份的钙化合物组成，其中，有机高分子絮凝剂和钙化合物分别包装。优选的，无机高分子絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合铁铝中的至少一种。优选的，铁化合物为Fe203、FeCl2、FeCl3、FeS04、Fe2(S04)3、Fe (OH)3 中的至少一种。优选的，有机高分子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的一种。优选的，钙化合物为CaO、CaCl2, CaCO3> Ca(NO3)2^ CaSO4, Ca(OH)2 中的至少一种。更进一步的，出于成本、效果和使用方便的综合考虑，无机高分子絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合铁铝中的一种，铁化合物为FeCl3、FeS04、Fe2 (SO4) 3中的一种，有机高分子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的一种， 钙化合物为CaO、Ca (OH) 2中的至少一种。钙化合物用作污泥脱水的助凝剂，其在污泥脱水过程中可以起到填充料的作用， 使污泥不易粘附堵塞滤布。钙盐的加入可以在污泥中构建更加多孔的、可渗透的、刚硬的格子框架结构，促使污泥颗粒化、降低污泥粘度、让自由水更容易通过，从而提高污泥的脱水性能。水溶性钙盐及具有一定溶解度的Ca(OH)2在水中可以解离出足够的钙离子，具有一定的电荷中和能力，可以取得更好的助凝效果。因此，钙化合物优选水溶性钙盐和CaO、 Ca(OH)2。CaCO3XaSO4在水中无法解离出足够的钙离子，电荷中和能力差，添加时，宜增加其用量。为方便使用，在使用前，可将调整剂各组分分别与水混合，制成均匀的溶剂或悬浊液，之后添加至污泥中。一种污泥脱水方法，包括如下步骤
1)在污泥中添加无机高分子絮凝剂和铁化合物，搅拌均匀，其中，无机高分子絮凝剂的用量为污泥干重的5 15%,铁化合物的用量为污泥干重的I 3% ；
2)在污泥中加入污泥干重O.05 O. 5%的有机高分子絮凝剂，搅拌均匀；
3)加入污泥干重5 15%的钙化合物，搅拌均匀，得到调质好的污泥；
4)将调理好的污泥压滤脱水。步骤I)中，搅拌的目的是为了让絮凝剂与污泥颗粒充分接触，以达到最佳的絮凝效果。一般当形成的絮体比较粗大结实、并且分散比较均匀的时候可认为搅拌效果较好。为达到搅拌均勻的目的，控制搅拌的时间在15 30min即可。有机高分子絮凝剂通过自身的桥联作用，利用吸附在有机高分子上的活性基团产生网捕作用，网捕其它颗粒及絮体一同下沉。同时，无机盐的存在使污泥表面电荷中和，促进有机高分子的絮凝作用，大大提高絮凝效果。一般而言，加入有机高分子絮凝剂之后搅拌 30 45min即可以实现搅拌均匀的目的。优选的，无机高分子絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合铁铝中的至少一种。优选的，铁化合物为Fe203、FeCl2、FeCl3、FeS04、Fe2(S04)3、Fe (OH)3 中的至少一种。优选的，有机高分子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的一种。优选的，钙化合物为CaO、CaCl2, CaCO3> Ca(NO3)2^ CaSO4, Ca(OH)2 中的至少一种。优选的，在污泥脱水过程中，无机高分子絮凝剂的用量为污泥干重的5 10%，铁化合物的用量为污泥干重的I 2% ;有机高分子絮凝剂的用量为污泥干重的O. I O. 2% ； 钙化合物的用量为污泥干重的10 15%。更进一步的，出于成本、效果和使用方便的综合考虑，无机高分子絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合铁铝中的一种，铁化合物为FeCl3、FeS04、Fe2 (SO4) 3中的一种，有机高分子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的一种，钙化合物为CaO、Ca (OH) 2中的至少一种。下面结合实施例，进一步说明本发明。以下实施例中，调整剂在用前分别与水混合，之后再添加至污泥中。实施例I
1)向含水率为99.4%的剩余污泥中添加聚合硫酸铁和三氯化铁溶液，聚合硫酸铁的添加量为绝干污泥质量的5%,三氯化铁的添加量为绝干污泥质量的1%,充分搅拌20min ；
2)继续加入阳离子型聚丙烯酰胺水溶胶，阳离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 1%，搅拌30min ；
3)最后加入生石灰，添加量为绝干污泥质量的12%，搅拌5min，得到调理好的污泥；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在O.5MPa左右，持续约 60min,然后在8MPa压力下保压120min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为58. 9%。实施例2
1)向含水率为98.5%的剩余污泥中添加聚合硫酸铝和三氯化铁溶液，聚合硫酸铝的添加量为绝干污泥质量的7%,三氯化铁的添加量为绝干污泥质量的I. 2%,充分搅拌20min ；
2)继续加入阴离子型聚丙烯酰胺水溶胶，阴离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 1%，搅拌30min ；
3)最后加入生石灰，添加量为绝干污泥质量的12%，搅拌5min，得到调理好的污泥；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在O.5MPa左右，持续约 60min,然后在8MPa压力下保压120min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为59. 1%。实施例3
1)向含水率为98.0%的剩余污泥中添加聚合硫酸铁和硫酸铁溶液，聚合硫酸铁的添加量为绝干污泥的6%，硫酸铁的添加量为绝干污泥的2%，充分搅拌20min ；
2)继续加入阳离子型聚丙烯酰胺水溶胶，阳离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 15%，搅拌3011^11;
3)最后加入熟石灰，添加量为绝干污泥质量的10%，搅拌lOmin，得到调理好的污泥；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在I.OMPa左右，持续约 50min，然后在IOMPa压力下保压120min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为56. 5%。实施例4
1)向含水率为97.9%的剩余污泥中添加聚合硫酸铝铁和三氯化铁溶液，聚合硫酸铝铁的添加量为绝干污泥质量的6. 5%，三氯化铁的添加量为绝干污泥质量的I. 5%，充分搅拌 20min ；
2)继续加入非离子型聚丙烯酰胺水溶胶，非离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 15%，搅拌30min ；3)最后加入熟石灰,添加量为绝干污泥质量的10%，搅拌IOmin；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在1.0MPa左右，持续约 50min,然后在IOMPa压力下保压90min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为58. 4%。实施例5
1)向含水率为97.9%的剩余污泥中添加聚合硫酸铝铁和FeSO4溶液，聚合硫酸铝铁的添加量为绝干污泥质量的6. 5%，FeSO4的添加量为绝干污泥质量的I. 5%，充分搅拌20min ；
2)继续加入非离子型聚丙烯酰胺水溶胶，非离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 15%，搅拌30min ；
3)最后加入氯化钙,添加量为绝干污泥质量的10%，搅拌IOmin；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在I.O MPa左右，持续约 50min，然后在IOMPa压力下保压90min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为58. 4%。实施例6
1)向含水率为98.2%的剩余污泥中添加聚合硫酸铁和三氧化二铁，聚合硫酸铁的添加量为绝干污泥质量的8. 5%，三氧化二铁的添加量为绝干污泥质量的2. 0%，充分搅拌 20min ；
2)继续加入阳离子型聚丙烯酰胺水溶胶，阳离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 2%，搅拌30min;
3)最后加入硝酸钙,添加量为绝干污泥质量的10%，搅拌IOmin；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在1.0MPa左右，持续约 50min，然后在IOMPa压力下保压120min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为60. 0%。实施例7
1)向含水率为98.3%的剩余污泥中添加聚合招铁和氢氧化铁,聚合招铁的添加量为绝干污泥质量的10%,氢氧化铁的添加量为绝干污泥质量的I. 5%,充分搅拌20min ；
2)继续加入阴离子型聚丙烯酰胺水溶胶，阴离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 2%，搅拌30min ；
3)最后加入硫酸钙，添加量为绝干污泥质量的15%，搅拌IOmin；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在I.O MPa左右，持续约 50min，然后在IOMPa压力下保压120min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为59. 8%。实施例8
I)向含水率为99. 1%的剩余污泥中添加聚合铝铁、聚合硫酸铁和氯化亚铁，聚合铝铁的添加量为绝干污泥质量的3%，聚合硫酸铁的添加量为绝干污泥质量的2%，氯化亚铁添加量为绝干污泥质量的3%，充分搅拌20min ；
2)继续加入阳离子型聚丙烯酰胺水溶胶，阴离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 5%，搅拌30min ；
3)最后加入硫酸钙和生石灰，硫酸钙的添加量为绝干污泥质量的7%，生石灰的添加量为绝干污泥质量的1%，搅拌20min ；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在I.O MPa左右，持续约 45min，然后在8MPa压力下保压120min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为59. 3%。实施例9
1)向含水率为99.0%的剩余污泥中添加聚合招铁和硫酸亚铁,聚合招铁的添加量为绝干污泥质量的15%，硫酸亚铁的添加量为绝干污泥质量的I. 0%，充分搅拌20min ；
2)继续加入阴离子型聚丙烯酰胺水溶胶，阴离子型聚丙烯酰胺的添加量为绝干污泥质量的O. 05%，搅拌40min ；
3)最后加入生石灰,添加量为绝干污泥质量的5%，搅拌IOmin；
4)将调理好的污泥注入板框压滤机压滤脱水，进泥时的压力在1.0MPa左右，持续约 60min，然后在IOMPa压力下保压150min ；
5)保压完成后，降压放料。脱水后的污泥含水率为59. 5%。可见，本发明的污泥脱水调理剂，具有用量少，调理效果好的优点。本发明方法，可以方便、低成本的实现污泥的深度脱水，具有良好的应用前景。
权利要求
1.一种污泥脱水调理剂，由5 15质量份的无机高分子絮凝剂、I 3质量份的铁化合物、O. 05 O. 5质量份的有机高分子絮凝剂和5 15质量份的钙化合物组成，其中，有机高分子絮凝剂和钙化合物分别包装。
2.根据权利要求I所述的一种污泥脱水调理剂，其特征在于无机高分子絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合铁铝中的至少一种。
3.根据权利要求I所述的一种污泥脱水调理剂，其特征在于铁化合物为Fe203、FeCl2、 FeCl3' FeSO4' Fe2 (SO4) 3、Fe (OH) 3 中的至少一种。
4.根据权利要求I所述的一种污泥脱水调理剂，其特征在于有机高分子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的一种。
5.根据权利要求I所述的一种污泥脱水调理剂，其特征在于钙化合物为CaO、CaCl2, CaCO3、Ca (NO3) 2、CaSO4、Ca (OH) 2 中的至少一种。
6.一种污泥脱水方法，包括如下步骤在污泥中添加无机高分子絮凝剂和铁化合物，搅拌均匀，其中，无机高分子絮凝剂的用量为污泥干重的5 15%,铁化合物的用量为污泥干重的I 3% ；在污泥中加入污泥干重O. 05 O. 5%的有机高分子絮凝剂，搅拌均匀；加入污泥干重5 15%的钙化合物，搅拌均匀，得到调质好的污泥；将调理好的污泥压滤脱水。
7.根据权利要求6所述的一种污泥脱水方法，其特征在于无机高分子絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合铁铝中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的一种污泥脱水方法，其特征在于铁化合物为Fe203、FeCl2, FeCl3' FeSO4' Fe2 (SO4) 3、Fe (OH) 3 中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的一种污泥脱水方法，其特征在于有机高分子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的一种。
10.根据权利要求6所述的一种污泥脱水方法，其特征在于钙化合物为CaO、CaCl2, CaCO3、Ca (NO3) 2、CaSO4、Ca (OH) 2 中的至少一种。
全文摘要
本发明公开了一种污泥深度脱水调理剂及应用。本发明调理剂由无机高分子絮凝剂、铁化合物、有机高分子絮凝剂和钙化合物组成。本发明的污泥脱水调理剂，成本低廉，用量少，可以有效降低污泥脱水的成本。调理后的污泥脱水压力小，运行能耗小，费用低，可直接将污泥的含水率降至60%以下，大大方便了污泥的后续处理。脱水方法，包括在污泥中添加无机高分子絮凝剂和铁化合物，搅拌均匀，之后加入有机高分子絮凝剂，搅拌均匀；接着加入钙化合物，搅拌均匀，得到调质好的污泥；将调理好的污泥压滤脱水。本发明方法可以低成本、低能耗的实现污泥的深度脱水。
文档编号C02F11/14GK102603152SQ201210058960
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者周顺桂, 徐荣险, 王定美, 王跃强 申请人:佛山市环保技术与装备研发专业中心