本发明涉及环境保护领域，具体涉及一种石膏基泥浆板框压滤的中性脱水剂及其应用。
背景技术
为了改善河湖水质、保证河道正常的泄洪能力及通航能力，我国的湖泊、河道都在开展大规模的疏浚和清淤工程。这些疏浚泥浆含水率高，浓度低，难以直接利用。
城市污水处理中利用微生物对生活、工业污水进行处理，在这个过程中会产生大量的污泥。这种污泥含水率高，有机质含量高，成分复杂，难以进行有效处理及处置。
板框压滤脱水因其处理后的泥饼含水率低、体积小而被广泛利用，为了增强板框压滤过程中脱水速度、增强板框压滤脱水后的泥饼的强度，目前工程中采用的方式是使用生石灰调理浓泥。目前这种技术存在的问题包括：（1）经过生石灰调理后的泥饼的ph值过高，超过12.5而成为危险废物，难以后续处置及资源化利用；（2）因调理后的泥浆ph值过高，在利用板框压滤脱水过程中，会对脱水设备造成腐蚀，影响设备寿命。
目前在对废弃泥浆的处理中，板框在废弃泥浆脱水过程中起着不可替代的作用，但因添加生石灰造成泥饼后续处置困难，这增加了清淤疏浚的成本。因此需要寻求一种用于废弃泥浆板框压滤的中性脱水剂。
技术实现要素：
解决的技术问题：针对目前河湖海疏浚淤泥和城市管网污泥利用板框脱水减量化的过程中，如果不掺加石灰这种辅助混凝剂，那么浓泥在板框压滤脱水过程中存在进料少、脱水慢、泥饼强度低、含水率高的问题，如果在浓泥中添加石灰后，泥饼的ph值大于12.5，属于危险废物，影响泥饼的后续利用和处置等问题，本发明提供了一种石膏基泥浆板框压滤的中性脱水剂及其应用，能够提高脱水效率，增强脱水效果，增强泥饼强度，方便泥饼后续处置及资源化利用。
技术方案：一种石膏基泥浆板框压滤的中性脱水剂，所述脱水剂按质量份数包括5~20质量份钛石膏、1~5质量份fecl3、1~10质量份普通硅酸盐水泥。
作为优选，所述脱水剂还包括5~10质量份粉煤灰。
作为优选，所述脱水剂按质量份数包括：5~15质量份钛石膏、1~3质量份fecl3和1~10质量份普通硅酸盐水泥。
作为优选，所述脱水剂按质量分数包括：10~20质量份钛石膏、2~5质量份fecl3、5~10质量份普通硅酸盐水泥和5~10质量份粉煤灰。
作为优选，所述脱水剂按质量份数包括：10质量份钛石膏、2质量份fecl3和3.3质量份普通硅酸盐水泥。
作为优选，所述脱水剂按质量份数包括：15质量份钛石膏、5质量份fecl3、5质量份普通硅酸盐水泥和5质量份粉煤灰。
所述的中性脱水剂在河湖海疏浚泥石膏基泥浆板框压滤中的应用。
所述的中性脱水剂在城市管网污泥石膏基泥浆板框压滤中的应用。
作为优选，具体应用步骤如下：取污泥干质量为100质量份待脱水的河湖海疏浚泥浆或城市管网污泥，加入制备的中性脱水剂，搅拌均匀后用泵送入板框压滤机的滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，停止进料后打开空气压缩机对板框压滤机的隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续12~30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。
作为优选，所述板框压滤机为带有隔膜压榨的板框压滤机，运行过程进料压力为0.4~0.6mpa，压榨压力为0.8~1.6mpa，所述板框压滤机的滤布为800~1200目。
有益效果：本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过在废弃泥浆中添加中性脱水剂，与原废弃泥浆直接板框压滤脱水相比，可以提高脱水效率，增强脱水效果，增强泥饼强度；与目前在废弃浓泥中添加生石灰进行板框脱水相比，所得泥饼与滤液接近中性，方便泥饼后续处置及资源化利用。废弃泥浆中添加的钛石膏中，主要成分为caso4·2h2o，含量不少于60wt.%；添加fecl3，增强泥浆的絮凝能力，增加絮体颗粒粒径，增加脱水能力；添加粉煤灰，增加管网污泥脱水后所得泥饼的强度；添加硅酸盐水泥，增强脱水后所得泥饼的强度。通过本发明所述中性脱水剂处理得到的滤饼ph值在6.0~8.5之间，脱水速度＞45g/cm2·s，泥饼强度＞100kpa，含固率＞60wt.%。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
取30kg含固率为5wt.%的太湖疏浚泥浆，向其中加入9kg含量为0.5wt.‰的pam絮凝剂溶液，快速搅拌均匀后停止，等絮体沉淀至底部后撇去上清液，取得7.5kg含固率为20wt.%底部浓泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末150g，fecl330g，硅酸盐水泥50g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时16min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近75wt.%，ph值为7.33，得到的泥饼平均强度为245kpa。
实施例2
取30kg含固率为5wt.%的太湖疏浚泥浆，向其中加入9kg含量为0.5wt.‰的pam絮凝剂溶液，快速搅拌均匀后停止，等絮体沉淀至底部后撇去上清液，取得7.5kg含固率为20wt.%底部浓泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末75g，fecl315g，硅酸盐水泥15g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时19min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近75wt.%，ph值为7.12，得到的泥饼平均强度为182kpa。
实施例3
取30kg含固率为5wt.%的太湖疏浚泥浆，向其中加入9kg含量为0.5wt.‰的pam絮凝剂溶液，快速搅拌均匀后停止，等絮体沉淀至底部后撇去上清液，取得7.5kg含固率为20wt.%底部浓泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末225g，fecl345g，硅酸盐水泥150g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时20min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近77wt.%，ph值为7.69，得到的泥饼平均强度为287kpa。
对比实施例1~3，实施例2中当添加少量的钛石膏、fecl3和水泥时，整个进料过程较慢，且得到的泥饼强度较低，实施例3添加较多的钛石膏、fecl3和水泥时，泥饼强度略高于实施例1，但进料时间较长，考虑到实际工程中的功效和成本问题，实施例1中的掺量是一个较为合适的掺量。
实施例4
取6kg含固率为20wt.%的管网污泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末180g，fecl360g，粉煤灰60g，硅酸盐水泥60g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时37min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近40wt.%，ph值为6.87，得到的泥饼平均强度为180kpa。
实施例5
取6kg含固率为20wt.%的管网污泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末120g，fecl324g，粉煤灰60g，硅酸盐水泥60g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时45min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近43wt.%，ph值为6.62，得到的泥饼平均强度为141kpa。
实施例6
取6kg含固率为20wt.%的管网污泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末240g，fecl360g，粉煤灰120g，硅酸盐水泥120g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时35min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近38wt.%，ph值为6.97，得到的泥饼平均强度为192kpa。
对比实施例4~6，实施例5中当添加少量的钛石膏、fecl3、水泥和粉煤灰时，整个进料过程较慢，且得到的泥饼强度较低，实施例6添加较多的钛石膏、fecl3、水泥和粉煤灰时，泥饼强度略高于实施例4，进料时间略小于实施例4，但含固率较低，考虑到实际工程中的功效和成本以及泥饼的最终减量化问题，实施例4中的掺量是一个较为合适的掺量。
对比例1
取30kg含固率为5wt.%的太湖疏浚泥浆，向其中加入9kg含量为0.5wt.‰的pam絮凝剂溶液，快速搅拌均匀后停止，等絮体沉淀至底部后撇去上清液，取得6kg含固率为20wt.%底部浓泥，搅拌均匀后通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时29min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近65wt.%，ph值为7.47，得到的泥饼平均强度为87kpa。本对比例中采取直接进行板框压滤，得到的泥饼与实施例1相比，虽然ph值接近中性，但泥饼含固率较小，进料时间较长，泥饼强度不高。
对比例2
取30kg含固率为5wt.%的太湖疏浚泥浆，向其中加入9kg含量为0.5wt.‰的pam絮凝剂溶液，快速搅拌均匀后停止，等絮体沉淀至底部后撇去上清液，取得6kg含固率为20wt.%底部浓泥，向其中加入cao含量为95wt.%的生石灰175.5g。搅拌均匀后通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时15min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近70wt.%，ph值为12.57，得到的泥饼平均强度为251kpa。本对比例中添加生石灰作为脱水剂，然后进行板框压滤，得到的泥饼与实施例1相比，虽然泥饼强度较高，但含固率较低，ph值远大于实施例1的泥饼，属于危险废物。
对比例3
取30kg含固率为5wt.%的太湖疏浚泥浆，向其中加入9kg含量为0.5wt.‰的pam絮凝剂溶液，快速搅拌均匀后停止，等絮体沉淀至底部后撇去上清液，取得6kg含固率为20wt.%底部浓泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末150g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时24min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近75wt.%，ph值为7.29，得到的泥饼平均强度为161kpa。本对比例中仅添加钛石膏粉末作为脱水剂，然后进行板框压滤，得到的泥饼与实施例1相比，含固率和ph值与实施例1接近，但泥饼强度低，同时进料时间长。
对比例4
取30kg含固率为5wt.%的太湖疏浚泥浆，向其中加入9kg含量为0.5wt.‰的pam絮凝剂溶液，快速搅拌均匀后停止，等絮体沉淀至底部后撇去上清液，取得6kg含固率为20wt.%底部浓泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末150g，fecl330g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时18min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近75wt.%，ph值为7.24，得到的泥饼平均强度为174kpa。本对比例中仅添加钛石膏粉末和fecl3作为脱水剂，然后进行板框压滤，得到的泥饼与实施例1相比，含固率、ph和实施例1接近，但泥饼强度较低。
对比例5
取30kg含固率为5wt.%的太湖疏浚泥浆，向其中加入9kg含量为0.5wt.‰的pam絮凝剂溶液，快速搅拌均匀后停止，等絮体沉淀至底部后撇去上清液，取得6kg含固率为20wt.%底部浓泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末150g，硅酸盐水泥50g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时25min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近75wt.%，ph值为7.30，得到的泥饼平均强度为232kpa。本对比例中仅添加钛石膏粉末和硅酸盐水泥作为脱水剂，然后进行板框压滤，得到的泥饼与实施例1相比，含固率、ph值和泥饼强度与实施例1接近，但进料速度较慢。
对比例6
取6kg含固率为20wt.%的管网污泥，向其中加入caso4·2h2o含量为60wt.%的钛石膏粉末180g，fecl360g，硅酸盐水泥60g。搅拌均匀后得到絮体通过进料泵在0.5mpa的压力下泵送至板框滤室中直至滤室填满浓泥不再进泥，用时40min，停止进料打开额定气压为1.2mpa的空气压缩机对隔膜进行鼓气，进而压缩滤室中的泥饼，持续30min后关闭，打开板框压滤机滤室，取出泥饼。所得泥饼含固率接近40wt.%，ph值为6.87，得到的泥饼平均强度为121kpa。本对比例中仅添加钛石膏粉末、fecl3和硅酸盐水泥，然后进行板框压滤，得到的泥饼与实施例4相比，含固率和ph值接近，但泥饼强度较低且进料较慢。