本发明涉及对污水处理厂所产生的污泥进行进一步处理。特别地，本发明涉及一种包含含有聚合硫酸铝的碱性悬浊液以及含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的酸性溶液的组合物，及其在对污泥进行进一步处理中用于进行化学调质的应用。
背景技术：
现代社会产生大量生产生活废水需要处理。大多数的污水处理厂采用活性污泥法来处理这些废水，由此产生大量污泥（也称为剩余污泥）需要进行进一步处理。已经开发出众多污泥处理技术，以希望实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化。来自污水处理厂的污泥的含水率高，一般超过95%。相应地，污泥的减量化普遍通过脱水来实现。现有技术方法一般包括对污泥进行调质，然后进行脱水。目前通过调质和机械脱水，处理后的污泥的含水率一般在60-80%之间，这极大地减少了其体积与质量。污泥的成分之一是胶体粒子，其与水具有强亲和力，从而阻碍污泥脱水。污泥调质目的在于破坏该胶体粒子的结构，降低其水亲和力，从而提高污泥脱水效率。污泥调质所用的添加剂包括絮凝剂和絮凝助剂。絮凝剂包括有机絮凝剂和无机絮凝剂。有机絮凝剂包括例如阳离子聚丙烯酰胺，无机絮凝剂包括例如铁盐和铝盐。絮凝助剂包括例如粉煤灰和含钙化合物，如氧化钙和氢氧化钙等粉体。中国专利申请cn1962496a公开了一种污泥深度脱水的方法，包括调质和脱水两个步骤，其中调质包括，在污泥中加入含fe原料，反应若干分钟后再添加含ca原料，再反应若干分钟。通过化学与机械相结合，最终污泥的含水率在60％以下。调质所用的絮凝剂和絮凝助剂常以粉体形式的加入，由此产生的粉尘对现场操作人员存在一定的侵害。另外，由于待处理的污泥数量巨大，因此常需要组合使用大量的絮凝剂和絮凝助剂。通过间歇操作组合使用絮凝剂和絮凝助时耗时耗力，而以组合物方式组合使用絮凝剂和絮凝助时会遇到储存稳定性差的问题。因此，仍然存在开发用于污泥调质的新型组合和使用的方法，其能够具有优异的储存稳定性并且操作简单。技术实现要素：本发明至少部分解决了上述问题。本发明提供了一种用于污泥调质的组合物，其含有：（a）碱性悬浊液，所述悬浊液含有聚合硫酸铝、选自氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钡、氧化镁、氢氧化镁、硅酸钠或硅酸钾的碱性物质和乳化剂，和（b）酸性溶液，所述溶液含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物，其中硅酸盐选自碱金属和碱土金属硅酸盐。本发明进一步涉及上述组合物用于污泥处理的应用，其包括：（i）使污泥与组合物的（a）碱性悬浊液混合；（ii）使污泥与组合物的（b）酸性溶液混合；和（iii）使污泥脱水。步骤（i）和步骤（ii）可以调换顺序。具体实施方式为了避免疑义，本发明的一个方面的任何特征可用于本发明的任何其它方面。词语“包含”意在表示“包括”以及“由…组成”或“由...构成”。换句话说，所列举的步骤或选项不必是穷举的。应当注意的是，在下面的说明书中所给出的实例意在阐明本发明而不意在将本发明限制到那些实例本身。除了实施例中，或当另有明确说明时，本说明书中表示材料的量或反应条件、材料的物理性能和/或用途的全部数值被理解为用词语“约”修饰。除非另有规定，否则，以格式“从x至y”表示的数值范围被理解为包括x和y。当对于特定的特征以格式“从x至y”来描述多个优选的范围时，可理解的是，组合不同端点的所有范围也是预期的。除非特别指出，否则说明书中所提到的百分比为重量百分比。组合物本发明的污泥调质组合物包含含有聚合硫酸铝的碱性悬浊液以及含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的酸性溶液。已经发现，含铝的絮凝剂在处理高含水率的污泥时效果较好，但是在处理低含水率的污泥时却成为阻碍因素。在较宽的污泥含水率范围内，含硅和铁的絮凝剂都可以促进絮凝。发明人意外地发现，当絮凝体系中同时存在含铝的絮凝剂与含硅和铁的絮凝剂时，絮凝作用显著提高。不希望拘泥于任何理论，发明人认为，相邻硅酸分子脱水，形成具有硅氧键的聚合物。其进而与铁和铝离子结合成si-o-fe、si-o-al等螯合物，从而形成具有絮凝性能更佳的中等聚合形态。因此，本发明组合物的含有聚合硫酸铝的碱性悬浊液与含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的酸性溶液在污泥中相遇时，将进行水解、络合、聚合、沉淀等反应，生成一系列螯合物。这些螯合物带有较高的正电荷，能对带负电的污泥胶体产生吸附和电中和作用，使其脱稳、聚集、沉淀，强化了絮凝，从而便于后续脱水。在一个优化方案中，组合物中含有聚合硫酸铝的碱性悬浊液与含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的酸性溶液的重量比为1:5-5:1，优选1:2-2:1，最优选1:1。在另一个优化方案中，包含含有聚合硫酸铝的碱性悬浊液与含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的酸性溶液的组合物设置成试剂盒，其中含有聚合硫酸铝的碱性悬浊液与含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的酸性溶液以空间上分开的方式放置于试剂盒中。在一个优化方案中，含有聚合硫酸铝的碱性悬浊液与含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的酸性溶液存放在不同容器室中。在另一个优化方案中，容器室的设置使得可以顺序或同时添加含有聚合硫酸铝的碱性悬浊液与含有聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的酸性溶液。本发明的污泥调质试剂盒任选包括使用说明书。碱性悬浊液本发明的用于污泥调质的组合物含有碱性悬浊液，所述悬浊液含有聚合硫酸铝、选自氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钡、氧化镁、氢氧化镁、硅酸钠或硅酸钾的碱性物质和乳化剂。所述悬浊液的ph值为7-14，优选9-13，更优选10-12。其中基于碱性悬浊液的总重量，聚合硫酸铝以1-30%，优选5-25%，最优选10-20%的量存在。基于组合物所有组分的总重量，铝含量以al2o3计为≥1%，优选为5-10%。碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钡、氧化镁、氢氧化镁、硅酸钠或硅酸钾。更优选使用氢氧化钠或氢氧化钾。基于碱性悬浊液的总重量，碱性物质以10-40%，优选10-30%，更优选10-15%的量存在。基于碱性悬浊液的总重量，乳化剂以0.1-10%，优选5-10%的量存在。用于碱性悬浊液的乳化剂选自阴离子型、阳离子型和非离子型乳化剂中的一种或多种。阴离子型乳化剂可以是例如脂族磺酸盐、芳族磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、c8-c22单烷基琥珀酸盐和马来酸盐、磺基乙酸盐和酰基羟乙磺酸盐。非离子型乳化剂可以是例如脂族(c8-c18)直链或支链伯醇或仲醇或酚类与氧化烯的缩合产物、烷基多苷、糖脂肪酰胺和长链氧化叔胺。阳离子型乳化剂可以是例如氯化十六烷基三甲基铵和氯化二十二烷基三甲基铵。优选使用脂族磺酸盐。酸性溶液本发明的用于污泥调质的组合物含有酸性溶液，所述溶液含有由聚合硫酸铁与硅酸盐反应而成的反应产物，其中硅酸盐选自碱金属和碱土金属硅酸盐。所述溶液的ph值为1-5，优选2-3。硅酸盐优选选自硅酸钠、硅酸钾、硅酸镁、硅酸铝、硅酸镁铝或硅酸钙。更优选使用硅酸钠或硅酸钾。聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物的硅含量以sio2计为0.1-10%，优选1-5%；并且铁离子含量为5-11%，优选6-9%。基于酸性溶液的总重量，聚合硫酸铁与硅酸盐的反应产物以改为1-10%的量存在。方法另一方面，本发明进一步涉及将本发明组合物用于污泥处理的方法，所述方法包括步骤：（i）使污泥与组合物的（a）碱性悬浊液混合；（ii）使污泥与组合物的（b）酸性溶液混合；和（iii）使污泥脱水。步骤（i）和步骤（ii）可以调换顺序。基于污泥干重，碱性悬浊液和酸性溶液各以10-30%，优选15-25%，最优选18-20%的量与污泥混合。通过例如搅拌，使污泥与碱性悬浊液和酸性溶液混合均匀。污泥脱水通过例如压滤机，如板框压滤机进行。得到的污泥滤饼的含水率可以低至约30%。污泥细胞水一般占污泥重量的40%，其不能通过机械脱水，例如压滤直接脱除。本发明获得低至约30%的污泥滤饼含水率意味着，部分污泥细胞水已被分离，这完全可以归功于本发明组合物的使用。由于本发明试剂盒将碱性悬浊液和酸性溶液在空间上分开设置，因此避免了由于各个成分之间的潜在反应所造成的分解问题，从而显著改善了试剂盒的储存稳定性。同时，由于用于污泥调质的絮凝剂和絮凝助剂以液态形式使用，避免了使用粉末试剂所伴随的粉尘污染，并且液体更易于计量并且与污泥的混合更充分。因此，本发明的用于污泥调质的试剂盒和使用方法具有储存稳定性优异和操作简单的优势。现借助于如下非限制性实施例进一步举例说明本发明。实施例碱性悬浊液制备碱性悬浊液具有以下组成，其中各成分用量以重量%计：悬浊液1悬浊液2悬浊液3悬浊液4聚合硫酸铝20wt%溶液10152025氢氧化钠10-1820氢氧化钾-151825烷基苯磺酸钠0.6-1.52.5聚山梨酯-1.52.53.5水余量余量余量余量*聚合硫酸铝购自湖北振兴化工有限公司。将水、聚合硫酸铝溶液与碱性物质以上表所示量加入混合器中，在室温下，缓慢加入乳化剂，搅拌4小时。得到碱性悬浊液。酸性溶液具有以下组成，其中各成分用量以重量%计：酸性溶液1酸性溶液2酸性溶液3酸性溶液4聚合硫酸铁溶液60657075硅酸钠10wt%溶液10-510硅酸钾10wt%溶液-1055稀硫酸(20wt%)10-510水余量余量余量余量*聚合硫酸铁溶液，购自衡阳市沪同建材化工有限公司。在室温下，以上表所示量将硅酸钠和/或硅酸钾溶液加入混合器中，然后加入硫酸和聚合硫酸铁溶液，搅拌4小时，得到酸性溶液。所制备的碱性悬浊液1-4和酸性溶液1-4在室温下储存7和14天后，均并未发现分层和沉淀。将碱性悬浊液1和酸性溶液2以1:1的重量比存放在不同容器室中，形成试剂盒1。类似地，将碱性悬浊液2和酸性溶液1以1:1的重量比存放在不同容器室中，形成试剂盒2；将碱性悬浊液3和酸性溶液3以1:1的重量比存放在不同容器室中，形成试剂盒3。试剂盒的应用实施例1在60m3的污泥调质罐中注入来自污水处理厂的污泥38m3。该污泥的含水率为97.6%。在搅拌状态下加入330k试剂盒1的碱性悬浊液1。10分钟后，在搅拌状态下加入350kg试剂盒1的酸性溶液2。再过10分钟后，测得调质罐中的ph为6.7。停止搅拌，并通过进料泵将调质罐中的污泥注入板框压滤机中。当板框压滤机的进料压力达到1.2mpa时停止进料。启动压榨系统，使压榨压力为2.5mpa。滤液回流到污水处理厂处理。80分钟后停止压榨。卸出污泥滤饼，检测其含水率，为25.8%。实施例2在60m3的污泥调质罐中注入来自污水处理厂的污泥35m3。该污泥的含水率为96.5%。在搅拌状态下加入220kg试剂盒2的酸性溶液1。10分钟后，在搅拌状态下加入200kg试剂盒2的碱性悬浊液2。再过10分钟后，测得调质罐中的ph为7.5。停止搅拌，并通过进料泵将调质罐中的污泥注入板框压滤机中。当板框压滤机的进料压力达到1.2mpa时停止进料。启动压榨系统，使压榨压力为2.5mpa。滤液回流到污水处理厂处理。60分钟后停止压榨。卸出污泥滤饼，检测其含水率，为39.1%。实施例3在60m3的污泥调质罐中注入来自污水处理厂的污泥48m3。该污泥的含水率为98.1%。在搅拌状态下由试剂盒3的容器室同时加入170kg碱性悬浊液3和170kg酸性溶液3。再过10分钟后，测得调质罐中的ph为7.6。停止搅拌，并通过进料泵将调质罐中的污泥注入板框压滤机中。当板框压滤机的进料压力达到1.2mpa时停止进料。启动压榨系统，使压榨压力为2.5mpa。滤液回流到污水处理厂处理。65分钟后停止压榨。卸出污泥滤饼，检测其含水率，为48.5%。对比实施例1重复实施例1，不同之处在于不加入试剂盒1的酸性溶液2。检测污泥滤饼的含水率，为76.3%。对比实施例2重复实施例1，不同之处在于不加入试剂盒1的碱性悬浊液1。检测污泥滤饼的含水率，为84.6%。当前第1页12