本发明属于城镇污水厂剩余污泥处理
技术领域：
，涉及一种改善污泥脱水性能的方法，具体涉及一种生物表面活性剂与骨架构建体联合改善污泥脱水性能的方法。
背景技术：
：污泥是污水处理的副产物，是一种浓缩富集的污染物。污泥有机物含量高、易腐烂，有强烈的臭味，并且，未经恰当处理的污泥进入环境后，会直接给水体和大气带来二次污染，对生态环境和人类构成严重威胁。污泥必须经过处理后妥善处置，方可进入生态环境系统。相关数据表明，2015年全年我国城镇污水处理厂污水处理量达410.3亿立方米，湿污泥(含水率80％)产生量达到3400万吨，即日产污泥9万吨以上。针对污泥处置问题，我国实施的《水污染防治行动计划》方案(2016-2020年)中要求，污水处理设施产生的污泥必须进行稳定化、无害化和资源化处理处置，地级城市污泥无害化处理处置率在2020年底前要达到90％以上。另外，将污泥用于后续稳定化、无害化和资源化处理处置时，对污泥的含水率提出了更高的要求，我国《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(gbt23485-2009)标准中规定，对用于混合填埋和用作覆盖土的污泥，其含水率需低于60％。因此，研究污泥的处理处置方法，降低出厂污泥的含水率显得尤为迫切。目前，我国城镇污水厂污泥的处理大都分都遵循“减量化、无害化、资源化”原则，主要采取污泥浓缩、污泥调理、污泥脱水、后续处理四步走的技术路线。现有改善污泥脱水性能的方法主要有物理、化学和微生物调理等方法，单独采用物理法对改善污泥脱水性能效果有限，且对有机物含量低的污泥处理效果较差；单独采用化学法存在药剂价格昂贵、增大了后续干污泥量等问题；单独采用微生物调理具有时间长，针对性不强等问题。由于这些方法存在的问题，现有的常规调理药剂很难同时实现污泥脱水减量化和减少药剂费用的目标。因此，如何有效、廉价的改善污泥脱水性能仍然是一个亟需解决的问题。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低廉、能够显著改善污泥脱水性能的方法，该方法中通过生物表面活性剂与骨架构建体联合调理显著提高污泥的脱水性能、显著降低污泥的含水率，且实现了污泥减量化和减少处置费用的目的。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种改善污泥脱水性能的方法，所述方法采用生物表面活性剂和骨架构建体对原始污泥进行联合调理。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，所述方法包括以下步骤：s1、采用生物表面活性剂对原始污泥进行调理；s2、采用骨架构建体对经步骤s1处理后的污泥进行调理；或，所述方法包括以下步骤：s1、采用骨架构建体对原始污泥进行调理；s2、采用生物表面活性剂对经步骤s1处理后的污泥进行调理。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，所述生物表面活性剂的添加量为每千克所述原始污泥中加入所述生物表面活性剂0.2g～0.5g。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，所述生物表面活性剂为鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖脂中的一种或多种。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，所述骨架构建体的添加量为每千克所述原始污泥中加入所述骨架构建体0.2g～2.0g。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，所述骨架构建体为粉煤灰、磷石膏、赤泥中的一种或多种。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，采用所述生物表面活性剂的调理过程在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为100r/min～200r/min；所述搅拌的时间为10min～50min；和/或，采用所述骨架构建体的调理过程在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为100r/min～200r/min；所述搅拌的时间为10min～50min；采用所述骨架构建体的调理过程中ph值为6.8～9.0。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，所述原始污泥为浓缩池污泥；所述原始污泥的含水率在96％以上。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，还包括步骤s3：对经步骤s2处理后的污泥进行机械脱水，得到含水率为55％～70％的脱水污泥。上述的改善污泥脱水性能的方法中，优选的，所述步骤s3中，采用板框压滤方法进行机械脱水；所述板框压滤方法中工作压强为0.05mpa～2.0mpa。与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明创造性的提出了一种利用生物表面活性剂与骨架构建体联合调理改善污泥脱水性能的方法，一方面生物表面活性剂基团呈单分子定向排列，能吸附在固液界面上，溶于水中以后，能降低水的表面张力，减少水分子在污泥表面的吸附能，并提高有机化合物的可溶性，从而加大污泥脱水程度；另一方面，骨架构建体材料能在经过生物表面活性剂调理后的泥饼中形成高渗透性的刚性网格结构，且这些骨架构建体的可压缩性好，能够提高污泥的脱水速率，从而提高了污泥的脱水性能。可见，本发明改善污泥脱水性能的方法中通过采用生物表面活性剂与骨架构建体联合工艺，有效改善了污泥的脱水性能，使得脱水污泥的含水率降低至55％～70％，对实现污泥减量化和减少处置费用具有重要意义。(2)本发明的方法中，生物表面活性剂为鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖脂，具有可生物降解性，能够被完全降解，对环境无毒害作用，不会产生二次污染，适合大规模应用。(3)本发明的方法中，骨架构建体为粉煤灰、磷石膏、赤泥，可压缩性好，能够提高污泥的脱水速率，克服前期加入生物表面活性剂后污泥脱水速率变慢的缺点，并能对污泥中重金属起到固定化、稳定化效果，降低了污泥中有毒有害物质的含量；同时本发明所采用的骨架构建体为工业废弃物料，将其用于改善污泥的脱水性能，可实现“以废治废”的目的，并获得良好的经济效益。(4)本发明方法处理后的污泥中含水率低、有毒有害物质和病原体含量低，可以用于填埋、堆肥或直接用于改良土壤，为污泥的后续处理和利用提供基础，对实现脱水污泥的稳定化、无害化和资源化处理处置具有重要意义。附图说明为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。图1为本发明实施例1中改善污泥脱水性能的工艺流程图。图2为本发明实施例1～6及对比例1～2中不同鼠李糖脂与粉煤灰配比对污泥cst的影响图。图3为本发明实施例1～6、对比例1～2及空白组中不同鼠李糖脂与粉煤灰配比对污泥含水率的影响图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。实施例1：一种改善污泥脱水性能的方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：(1)预处理：取自长沙市某污水处理厂浓缩池的剩余污泥，其中剩余污泥的ph值为6.8，含水率为98.8％；利用0.66mm的筛网去除污泥中较大的杂质，得到原始污泥，备用。(2)生物表面活性剂调理：按添加量为0.2g/kg(即每千克步骤(1)的原始污泥中加入生物表面活性剂0.2g)往步骤(1)的原始污泥中加入鼠李糖脂，于转速为200r/min下搅拌15min。(3)骨架构建体调理：按照添加量为0.2g/kg(即每千克步骤(1)的原始污泥中加入骨架构建体0.2g)，向经步骤(2)处理后的污泥中加入粉煤灰，控制骨架构建体调理过程中ph值为8.15，于转速为200r/min下搅拌15min。(4)机械脱水：采用板框压滤机压滤经步骤(3)处理后的污泥，其中工作压强为1.5mpa，完成对污泥的脱水处理。本发明中，机械脱水后得到的泥饼外运处理或填埋，脱出的水返回污水处理系统。对比例1：一种采用鼠李糖脂改善污泥脱水性能的方法，与实施例1的处理步骤基本相同，区别在于：对比例1中不进行骨架构建体调理。对比例2：一种采用粉煤灰改善污泥脱水性能的方法，与实施例1的处理步骤基本相同，区别在于：对比例2中粉煤灰的添加量为0.3g/kg，且不添加生物表面活性剂进行调理。实施例2：一种改善污泥脱水性能的方法，与实施例1的处理步骤基本相同，区别在于：实施例2的步骤(3)中粉煤灰的添加量为每千克原始污泥中加入粉煤灰0.4g。实施例3：一种改善污泥脱水性能的方法，与实施例1的处理步骤基本相同，区别在于：实施例3的步骤(3)中粉煤灰的添加量为每千克原始污泥中加入粉煤灰0.6g。实施例4：一种改善污泥脱水性能的方法，与实施例1的处理步骤基本相同，区别在于：实施例4的步骤(2)中鼠李糖脂的添加量为每千克原始污泥中加入鼠李糖脂0.4g。实施例5：一种改善污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：(1)预处理：取自长沙市某污水处理厂浓缩池的剩余污泥，其中剩余污泥的ph值为6.8，含水率为98.8％；利用0.66mm的筛网去除污泥中较大的杂质，得到原始污泥，备用。(2)生物表面活性剂调理：按添加量为0.4g/kg(即每千克步骤(1)的原始污泥中加入生物表面活性剂0.2g)，向步骤(1)得到的原始污泥中加入鼠李糖脂，于转速为200r/min下搅拌15min。(3)骨架构建体调理：按照添加量为0.6g/kg(即每千克步骤(1)的原始污泥中加入骨架构建体0.2g)，向经步骤(2)处理后的污泥中加入粉煤灰，控制骨架构建体调理过程中ph值为8.15，于转速为200r/min下搅拌15min。(4)机械脱水：采用板框压滤机压滤经步骤(3)处理后的污泥，其中工作压强为1.5mpa，完成对污泥的脱水处理。实施例6：一种改善污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：(1)预处理：取自长沙市某污水处理厂浓缩池的剩余污泥，其中剩余污泥的ph值为6.8，含水率为98.8％；利用0.66mm的筛网去除污泥中较大的杂质，得到原始污泥，备用。(2)骨架构建体调理：按照添加量为0.6g/kg(即每千克步骤(1)的原始污泥中加入骨架构建体0.2g)，向步骤(1)得到的原始污泥中加入粉煤灰，控制骨架构建体调理过程中ph值为8.15，于转速为200r/min下搅拌15min。(3)生物表面活性剂调理：按添加量为0.4g/kg(即每千克步骤(1)的原始污泥中加入生物表面活性剂0.2g)往经步骤(2)处理后的污泥中加入鼠李糖脂，于转速为200r/min下搅拌15min。(4)机械脱水：采用板框压滤机压滤经步骤(3)处理后的污泥，其中工作压强为1.5mpa，完成对污泥的脱水处理。取实施例1-6及对比例1-2中经调理后的污泥，测定其毛细吸水时间(cst)，测试结果如表1和图2所示；同时测定经药剂调理和机械脱水后污泥泥饼的含水率，测试结果如表1和图3所示。表1不同鼠李糖脂与粉煤灰配比对污泥cst值和含水率的影响表1中，鼠李糖脂与粉煤灰配比：“0”表示原污泥，不添加任何药剂；“0.2∶0”表示投加量为0.2g/kg的鼠李糖脂；“0∶0.3”表示投加量为0.3g/kg的粉煤灰；“0.2∶0.2”表示投加量为0.2g/kg的鼠李糖脂以及投加量为0.2g/kg的粉煤灰；“0.2∶0.4”表示投加量为0.2g/kg的鼠李糖脂以及投加量为0.4g/kg的粉煤灰；“0.2∶0.6”表示投加量为0.2g/kg的鼠李糖脂以及投加量为0.6g/kg的粉煤灰；“0.4∶0.2”表示投加量为0.4g/kg的鼠李糖脂以及投加量为0.2g/kg的粉煤灰；“0.4∶0.6”表示投加量为0.4g/kg的鼠李糖脂以及投加量为0.6g/kg的粉煤灰。cst值是表征污泥脱水性能的重要指标，cst值越大表示脱水性能越差。由表1和图2中cst值的测试结果可以看出，相比不加鼠李糖脂的对比例2(cst值为108.9s)，本发明实施例1和实施例4中cst值分别为97.3s和91.1s，由此可知，投加鼠李糖脂可使污泥的cst值减少。但鼠李糖脂的添加量从0.2g/kg增大到0.4g/kg时，污泥的cst值变化不太明显，表明鼠李糖脂并不是投加越多越好。在鼠李糖脂添加量相同的条件下，比较实施例1、2、3中的cst测试结果可知，粉煤灰的添加量从0.2g/kg增加到0.6g/kg时，cst值从97.3s显著减小到79.1s，表明粉煤灰加入越多，污泥脱水性能越好。然而，粉煤灰加入过多，会增加干污泥体积和重量，这不利于实现污泥脱水减量化和减少药剂费用的目标。结合实施例4-6及大量试验数据可知，当骨架构建体的添加量为0.2g/kg～2.0g/kg时，既能够实现污泥脱水减量化和减少药剂费用的目标，又能够使脱水后污泥的含水率接近于60％，甚至低于60％，从而满足国标(gbt23485-2009)中规定，且经本发明方法处理后的污泥中含水率低、有毒有害物质和病原体含量低，可以用于填埋、堆肥或直接用于改良土壤，为污泥的后续处理和利用提供基础，对实现脱水污泥的稳定化、无害化和资源化处理处置具有重要意义。实施例5中先加鼠李糖脂再加粉煤灰的cst值为71.0s，实施例6中先加粉煤灰再加鼠李糖脂的cst值为73.5s，表明两种药剂的加入顺序不同直接影响污泥的调理效果。由表1和图3中脱水后污泥泥饼的含水率测试结果可知，比较空白组、对比例1和对比例2的含水率测试结果发现，单独加入鼠李糖脂或粉煤灰，都能降低原始污泥的含水率，但污泥的含水率仍然比较高，如单独加入鼠李糖脂处理后污泥的含水率仍高达93.4％、单独加入粉煤灰处理后污泥的含水率高达85.3％。在鼠李糖脂添加量相同的条件下，比较实施例1-6中污泥含水率的测试结果可知，粉煤灰联合加入后，加入量越多，污泥的含水率也越低；当鼠李糖脂和粉煤灰的添加量分别为0.4g/kg和0.6g/kg时，经过板框压滤后污泥的含水率可降到58.2％。实施例5中先加鼠李糖脂再加粉煤灰调理后，最终污泥的含水率为58.2％，实施例6中先加粉煤灰再加鼠李糖脂调理后，最终污泥的含水率为69.8％，表明同等剂量条件下，两种药剂的加入顺序不同可直接影响后续污泥的含水率。本发明中，生物表面活性剂的添加量为每千克污泥中加入所述生物表面活性剂0.2g～0.5g，骨架构建体的添加量为每千克所述污泥中加入所述骨架构建体0.2g～2.0g，均能达到相同或相似的技术效果。本发明中，生物表面活性剂为鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖脂中的一种或多种，骨架构建体为粉煤灰、磷石膏、赤泥中的一种或多种，均能达到相同或相似的技术效果。实施例7：一种改善污泥脱水性能的方法，与实施例5的处理步骤基本相同，区别在于：实施例7步骤(3)的骨架构建体调理过程中ph值控制为6.83。实施例8：一种改善污泥脱水性能的方法，与实施例5的处理步骤基本相同，区别在于：实施例8步骤(3)的骨架构建体调理过程中ph值控制为7.10。实施例9：一种改善污泥脱水性能的方法，与实施例5的处理步骤基本相同，区别在于：实施例9步骤(3)的骨架构建体调理过程中ph值控制为8.78。取实施例7-9中经调理后的污泥，测定其毛细吸水时间(cst)；取实施例7-9中机械脱水后污泥测定泥饼的含水率，测试结果如表2所示。表2不同ph值对污泥cst值和含水率的影响指标实施例7实施例8实施例9鼠李糖脂与粉煤灰配比0.4∶0.60.4∶0.60.4∶0.6cst值(s)86.784.373.5含水率(％)64.0363.3063.8由表1和表2中cst值和泥饼含水率测试结果可知，骨架构建体调理过程中ph值控制对污泥的cst值和最终含水率有很大影响，其中ph值为6.83、7.10、8.15、8.78时对应的cst值分别为86.7s、84.3s、71.0s、73.5s，由此可见，通过控制骨架构建体调理过程中的ph值显著的降低了污泥的cst值，从而提高了污泥脱水性能。同时，ph值为6.83、7.10、8.15、8.78时对应的含水率分别为64.03％、63.30％、58.2％、63.8％，即通过控制骨架构建体调理过程中的ph值显著的降低了污泥的含水率，且脱水后污泥的含水率接近于60％，甚至低于60％，从而满足国标(gbt23485-2009)中规定。因此，本发明中通过控制骨架构建体调理过程中的ph值，对降低污泥含水率具有重要意义。本发明中，骨架构建体调理过程中ph值控制为6.8～9.0，均能达到相同或相似的技术效果。综上所述，本发明中采用生物表面活性剂与骨架构建体联合调理的方法可显著改善污泥的脱水性能，且该方法具有成本低廉的优点，既能够实现污泥脱水减量化和减少药剂费用的目标，又能够降低污泥中的含水率以及有毒有害物质、病原体的含量，可以用于填埋、堆肥或直接用于改良土壤，为污泥的后续处理和利用提供基础，对实现脱水污泥的稳定化、无害化和资源化处理处置具有重要意义。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12