本发明属于污泥减量化及无害化生产工艺技术领域，同时属于生活垃圾的资源化应用领域，具体涉及了一种利用马铃薯皮制备得到的污泥处理剂，将其用于污泥处理与处置，以降低污泥含水率及污泥毒害性。
背景技术
我国作为人口大国，是马铃薯生产总量最大的国家，产量近亿吨，作为全球第四大粮食作物，马铃薯被用于生产各种主食与副食。在马铃薯加工过程中，会产生大量的马铃薯皮，每生产1吨马铃薯淀粉约有0.1吨的皮渣产生。随着马铃薯淀粉产业的迅速发展，副产物马铃薯皮粉的产量逐渐增大。马铃薯皮粉中含有一定量的淀粉，各种糖类如纤维素，葡萄糖；各种脂类如磷脂，脂肪；各种蛋白质如核蛋白，载体蛋白，以及无数的核酸，氨基酸，无机盐，植物激素，有机酸，生物碱。目前，马铃薯皮粉的利用程度较低，大部分被当做生活垃圾丢弃，仅有10%-15%的马铃薯皮渣用于发酵、堆肥等，因此，马铃薯皮渣的大量产生以及较低的处理率，给环境带来了较大的影响，且马铃薯皮渣的高含水率和一定的淀粉含量，容易滋生大量微生物，易腐败变质，产生恶臭；鉴于马铃薯皮粉的成分可利用性较高，如淀粉含量较高，具有纤维结构，含有具有杀菌功能的黄酮类物质等，因此，若能通过一系列方法将马铃薯皮粉用于相关领域，将对马铃薯皮粉的资源化利用和改善环境有着重要的意义。
目前，城市污泥的产量巨大，含水率较高，出厂的污泥含水率一般在80%左右，同时，污泥中的有害成分也较多，如寄生虫卵、病菌、重金属等。城市污泥的主要处置方式包括填埋、焚烧、土地利用等，目前国内的主要处置方式是填埋。而由于污泥含水量较大，且其中含有多种有毒成分，经过填埋后会对土地造成极为不利的影响，恶臭扩散、疾病传播、污染地下水、重金属富集与迁移等。因此，在污泥处置前对其进行处理，以降低其含水率和毒害性，是非常重要的。目前，污泥脱水的工艺已逐渐成熟，发明申请cn106542718a利用板框压滤型脱水设备，通过添加高分子絮凝剂和助凝剂对污泥进行预处理，大幅度提高了污泥的含固率。发明申请201510208090.8将聚合硫酸铁、氧化镁、三氯化铁、壳聚糖、聚丙烯酰胺、硅藻土充分混合后，制成了一种复合型污泥脱水剂，能够将污泥含水率降至60%以下。而对于污泥毒害性的降低，由于污泥中有毒害成分复杂繁多，降低其毒害性方面的工艺却发展较缓慢。发明申请专利cn106430875a公开了一种重金属稳定剂的方法，该方法通过将壳聚糖羧甲基化，后与活性炭进行复配，再接枝硫脲，制备得到一种复合药剂，能够稳定污泥中的重金属镉、镍和锌。随着污泥处理工艺的不断优化，污泥的处理效果也得到较大的提升，但是综合来看，都存在着操作复杂、能耗物耗高、效果不稳定、原料费用耗费较高的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种污泥处理剂，其包括处理剂a和处理剂b；所述处理剂a是将马铃薯皮破碎研磨成粉末状，在70-80℃下，将氢氧化钠溶液添加马铃薯皮粉末中进行糊化0.5-1h，然后将十六烷基三甲基溴化铵溶液以1-2ml/min的速度分次滴加到糊化后的马铃薯皮粉中，在50-70℃下进行改性，改性1-3h后，冷却到常温，产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于60℃下烘干，制得处理剂a；所述处理剂b是将马铃薯皮破碎研磨成粉末状，然后加入蒸馏水，并通入氮气，在70-80℃下糊化1-2h，然后加入过硫酸铵溶液，反应8-12min后，再用滴管加入丙烯酰胺溶液进行接枝反应2-4h，反应完成后，冷却，将产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于60℃下烘干，制得处理剂b；处理剂b制备过程中持续通入氮气，以排除氧气对聚合反应的干扰。
所述氢氧化钠溶液的浓度是0.1-0.2mol/l，其与马铃薯皮粉末的体积质量比为10ml-20ml:1g。
所述十六烷基三甲基溴化铵与马铃薯皮粉末的质量比为1:25-1:200，使用时，先用蒸馏水溶解。
所述过硫酸铵与马铃薯皮粉末的质量比为1:200-1:50，丙烯酰胺与马铃薯皮粉末的质量比为1:200-1:25，使用时，均先用蒸馏水溶解，然后以1-2ml/min的速度滴加加入。
本发明另一目的是将上述污泥处理剂应用在降低污泥含水率及污泥毒害性中，即在经重力沉淀后的污泥中加入处理剂a，在常温下搅拌5-10min后静沉10-30min；再向静沉后的污泥中加入处理剂b，在常温下搅拌5-10min后，静沉10-30min；过滤，得到含水率较低的污泥泥饼和污泥上清液，达到降低泥饼和上清液中细菌含量，降低上清液中重金属含量，稳定污泥泥饼中重金属的目的。
所述处理剂a与污泥中绝干固体的质量比为1‰-10‰，处理剂b与污泥中绝干固体的质量比为2‰-20‰。
本发明利用经不同方法制备的马铃薯皮粉成品，对污泥进行联合处理，以降低污泥中水份含量及稳定其中重金属；该方法能够促进污泥中结合水的释放，降低污泥含水率，同时还能够减少污泥中的细菌，降低污泥中迁移性较强的重金属的浓度，从而减弱污泥的毒害性；该方法促进了马铃薯皮粉的综合利用，同时降低了污泥的处理处置成本，促进污泥无害化和减量化。
按照相关标准测定污泥中粪大肠菌群的数量，污泥上清液及污泥泥饼中重金属的含量，以及污泥泥饼中不同形态重金属的含量占比，分析污泥中细菌含量变化以及重金属含量变化。同时，用重量法测定污泥泥饼的含水率。
本发明的优点和技术效果：
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
下述实施例未处理污泥取自污水处理厂重力浓缩池，将未处理的污泥在-0.075mpa下加压过滤，得到污泥泥饼的含水率为96.3%，而污泥上清液和污泥泥饼中粪大肠菌群的数量分别为4800个/l和9000个/kg干污泥，污泥上清液中的重金属cd、cr、cu、pb、zn、ni和as的含量分别为0.010mg/l、0.085mg/l、0.049mg/l、0.550mg/l、0.960mg/l、0.020mg/l和0.150mg/l；污泥泥饼中cd、cr、pb、zn和ni的主要形态为铁锰氧化物结合态（不稳定态），cu和as的形态为碳酸盐结合态（不稳定态）。
实施例1：本污泥处理剂以及其降低污泥含水率及污泥毒害性的方法，具体操作如下：
（1）将马铃薯皮渣破碎研磨成粉末状，放入烧杯中，在70℃下，经0.1mol/l氢氧化钠溶液糊化1h后，然后将十六烷基三甲基溴化铵溶液加入到糊化后的马铃薯皮粉中，在50℃下进行改性，反应3h后，将烧杯取出，冷却到常温，产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于烘箱中于60℃下烘烤24小时，制得污泥处理剂a；其中，氢氧化钠溶液与马铃薯皮粉末的体积质量比为10ml:1g，十六烷基三甲基溴化铵与马铃薯皮粉末的质量比为1:200，使用时先用蒸馏水溶解，分2次以1ml/min的速度滴加到糊化后的马铃薯皮粉中；
（2）将马铃薯皮渣破碎研磨成粉末状，放入锥形瓶中，加入蒸馏水，并通入氮气，在80℃下糊化1小时，然后加入过硫酸铵溶液，反应10分钟后，再加入丙烯酰胺溶液进行接枝反应2h，取出锥形瓶，冷却后，将产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于烘箱中，于60℃下烘烤24小时，制得污泥处理剂b；其中，过硫酸铵与马铃薯皮粉末的质量比为1:200，丙烯酰胺与马铃薯皮粉末的质量比为1:200，两者均是先溶于蒸馏水制成溶液，然后以1ml/min的速度分2次滴加入到锥形瓶中；制备过程中持续通入氮气；
（3）在经重力沉淀后的污泥中加入处理剂a，在常温下搅拌5min，搅拌速度为250rpm,静沉10min；再向静沉后的污泥中加入处理剂b，在常温下搅拌5min后，静沉10min；其中，处理剂a与污泥中绝干固体的质量比为5‰，处理剂b与污泥中绝干固体的质量比为10‰；
（4）将静沉后的污泥在-0.075mpa下过滤，得到含水率较低的污泥泥饼和污泥上清液；用重量法测定污泥泥饼的含水率为50.5%，而污泥上清液和污泥泥饼中粪大肠菌群的数量分别为500个/l和4000个/kg干污泥，污泥上清液中的重金属cd、cr、cu、pb、zn、ni和as的含量分别为0.001mg/l、0.030mg/l、0.009mg/l、0.06mg/l、0.45mg/l、0.002mg/l和0.050mg/l；污泥泥饼中cd、cr、pb、zn和ni的主要形态分别从铁锰氧化物结合态（不稳定态）向残渣态（稳定态）转变，cu和as的主要形态分别从碳酸盐结合态（不稳定态）向残渣态（稳定态）转变。
实施例2：本污泥处理剂以及其降低污泥含水率及污泥毒害性的方法，具体操作如下：
（1）将马铃薯皮渣破碎研磨成粉末状，放入烧杯中，在75℃下，经0.15mol/l氢氧化钠溶液糊化0.8h后，然后将十六烷基三甲基溴化铵溶液加入到糊化后的马铃薯皮粉中，在60℃下进行改性，反应2h后，将烧杯取出，冷却到常温，产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于烘箱中于60℃下烘烤24小时，制得污泥处理剂a；其中，氢氧化钠溶液与马铃薯皮粉末的体积质量比为15ml:1g，十六烷基三甲基溴化铵与马铃薯皮粉末的质量比为1:100，使用时先用蒸馏水溶解，分3次以2ml/min的速度滴加到糊化后的马铃薯皮粉中；
（2）将马铃薯皮渣破碎研磨成粉末状，放入锥形瓶中，加入蒸馏水，并通入氮气，在70℃下糊化2小时，然后加入过硫酸铵溶液，反应8分钟后，再加入丙烯酰胺溶液进行接枝反应3h，取出锥形瓶，冷却后，将产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于烘箱中，于60℃下烘烤24小时，制得污泥处理剂b；其中，过硫酸铵与马铃薯皮粉末的质量比为1:100，丙烯酰胺与马铃薯皮粉末的质量比为1:100，两者均是先溶于蒸馏水制成溶液，然后以2ml/min的速度分3次滴加入到锥形瓶中；制备过程中持续通入氮气；
（3）在经重力沉淀后的污泥中加入处理剂a，在常温下搅拌10min，搅拌速度为250rpm,静沉20min；再向静沉后的污泥中加入处理剂b，在常温下搅拌10min后，静沉20min；其中，处理剂a与污泥中绝干固体的质量比为8‰，处理剂b与污泥中绝干固体的质量比为15‰；
（4）将静沉后的污泥在-0.075mpa下过滤，得到含水率较低的污泥泥饼和污泥上清液；用重量法测定污泥泥饼的含水率为49%，而污泥上清液和污泥泥饼中粪大肠菌群的数量分别为410个/l和3500个/kg干污泥，污泥上清液中的重金属cd、cr、cu、pb、zn、ni和as的含量分别为0.001mg/l、0.021mg/l、0.006mg/l、0.032mg/l、0.305mg/l、0.002mg/l和0.036mg/l；污泥泥饼中cd、cr、pb、zn和ni的主要形态分别从铁锰氧化物结合态（不稳定态）向残渣态（稳定态）转变，cu和as的主要形态分别从碳酸盐结合态（不稳定态）向残渣态（稳定态）转变。
实施例3：本污泥处理剂以及其降低污泥含水率及污泥毒害性的方法，具体操作如下：
（1）将马铃薯皮渣破碎研磨成粉末状，放入烧杯中，在80℃下，经0.2mol/l氢氧化钠溶液糊化0.5h后，然后将十六烷基三甲基溴化铵溶液加入到糊化后的马铃薯皮粉中，在70℃下进行改性，反应1h后，将烧杯取出，冷却到常温，产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于烘箱中于60℃下烘烤24小时，制得污泥处理剂a；其中，氢氧化钠溶液与马铃薯皮粉末的体积质量比为20ml:1g，十六烷基三甲基溴化铵与马铃薯皮粉末的质量比为1:50，使用时先用蒸馏水溶解，分2次以1.5ml/min的速度滴加到糊化后的马铃薯皮粉中；
（2）将马铃薯皮渣破碎研磨成粉末状，放入锥形瓶中，加入蒸馏水，并通入氮气，在75℃下糊化1.5小时，然后加入过硫酸铵溶液，反应12分钟后，再加入丙烯酰胺溶液进行接枝反应4h，取出锥形瓶，冷却后，将产物倒入无水乙醇中，进行沉淀脆化，过滤，固相产物置于烘箱中，于60℃下烘烤24小时，制得污泥处理剂b；其中，过硫酸铵与马铃薯皮粉末的质量比为1:50，丙烯酰胺与马铃薯皮粉末的质量比为1:30，两者均是先溶于蒸馏水制成溶液，然后以1.5ml/min的速度分2次滴加入到锥形瓶中；制备过程中持续通入氮气；
（3）在经重力沉淀后的污泥中加入处理剂a，在常温下搅拌8min，搅拌速度为250rpm,静沉30min；再向静沉后的污泥中加入处理剂b，在常温下搅拌8min后，静沉30min；其中，处理剂a与污泥中绝干固体的质量比为10‰，处理剂b与污泥中绝干固体的质量比为20‰；
（4）将静沉后的污泥在-0.075mpa下过滤，得到含水率较低的污泥泥饼和污泥上清液；用重量法测定污泥泥饼的含水率为45.8%，而污泥上清液和污泥泥饼中粪大肠菌群的数量分别为150个/l和3000个/kg干污泥，污泥上清液中的重金属cd、cr、cu、pb、zn、ni和as的含量分别为0mg/l、0.02mg/l、0.003mg/l、0.025mg/l、0.250mg/l、0.002mg/l和0.021mg/l；污泥泥饼中cd、cr、pb、zn和ni的主要形态分别从铁锰氧化物结合态（不稳定态）向残渣态（稳定态）转变，cu和as的主要形态分别从碳酸盐结合态（不稳定态）向残渣态（稳定态）转变。