一種汙泥脫水添加劑及其製備工藝與在汙泥脫水中的應用的製作方法
2023-04-24 11:59:31 2
本發明屬於環保技術領域，具體涉及一種汙泥脫水添加劑及其製備工藝與汙泥脫水方法。
背景技術：
汙泥中的水分按其存在狀態共分為四種：①間隙水，間隙水是汙泥顆粒包圍的游離水分，一般佔汙泥總含水量的70%左右；②毛細水，毛細水是汙泥顆粒之間或顆粒裂隙中由於毛細作用與汙泥顆粒結合在一起的水分，佔總水量的20%左右；③吸附水，吸附水是由於表面張力的作用吸附在汙泥顆粒表面的水分，由於汙泥顆粒小，具有極強的表面吸附力；④結合水，結合水是包含在汙泥中微生物細胞體內的水分，只有改變汙泥顆粒的內部結構才能將結合水分離；結合水和吸附水一共佔汙泥中總含水量的10%左右。
生化汙泥由於產生量大、汙泥組分複雜、含水率高，且汙泥膠體顆粒細小，從而導致汙泥脫水困難。它們與水的親和力極強，直接脫水將需大量的脫水藥劑，運行費用高，且脫水性能較差，不能滿足法定處置要求。現有的機械脫水方法有臥式螺旋離心法、帶式壓濾法、板框壓濾法、疊螺離心法等，而它們的脫水幹度為18~30%，均不能達到汙泥填埋幹度40%的要求。
為改善汙泥脫水性能，提高機械脫水效果，常需通過調質來改變汙泥的理化性質，減少膠體顆粒與水的親和力，為固液分離創造條件。目前，國內外常用的脫水方法為在生化汙泥中加入生石灰進行調質，然後使用板框壓濾法進行脫水，其脫水幹度可達40%。但該方法中生石灰添加量太大，為30~40%，且最終汙泥和板框壓濾水呈偏鹼性，板框壓濾水含有大量鈣，長期運行會堵塞管道，故該方法不可取，目前很少應用。
工業窯爐煙氣脫硫一般均採用鈉鈣法雙鹼脫硫，其副產品經空氣氧化後為硫酸鈣，即脫硫石膏，脫硫石膏常用於建築材料，但利用率較低。目前，國內外生活汙水和工業廢水大部分採用生物處理，生化汙泥經過脫水處理後一般固含量只有20%左右，不能滿足國家法定的40%固含量的清潔填埋要求。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種汙泥脫水添加劑及其製備工藝與在汙泥脫水中的應用。在本發明中，將改性的煙氣脫硫石膏作為汙泥脫水的添加劑，不但拓展了煙氣脫硫石膏的用途，而且，煙氣脫硫石膏作為一種安全無汙染的綠色資源，添加到汙泥中不會對環境產生危害。同時，由於煙氣脫硫石膏獨特的性質，將其用於汙泥脫水時還能有利於汙泥脫水。
為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種汙泥脫水添加劑，所述的汙泥脫水添加劑由固體煙氣脫硫石膏以及佔固體煙氣脫硫石膏質量1~5%的硫酸鈉組成，硫酸鈉用來對煙氣脫硫石膏進行改性。
所述的固體煙氣脫硫石膏是鈉鈣法煙氣脫硫的副產物經空氣氧化後製成。
所述的固體煙氣脫硫石膏呈較細顆粒狀，粒徑為10~20µm。
將固體煙氣脫硫石膏與Na2SO4充分攪拌混合後反應2~3小時，完成固體煙氣脫硫石膏的改性後得到汙泥脫水添加劑。
利用所述的汙泥脫水添加劑在汙泥脫水方面的應用如下：通過管道將汙泥脫水添加劑加入到生化汙泥中，汙泥脫水添加劑的加入量為生化汙泥固體含量的10~20%，混合均勻，然後進行脫水處理，採用的脫水設備為板框式壓濾機。
所述板框式壓濾機的工作壓力為0.6~1.0MPa。
煙氣脫硫石膏是煙氣脫硫經空氣氧化後的產物，是一種化工副產品，以單獨的結晶顆粒存在，由於脫硫石膏是化學沉積形成的，硫酸鈣的粒度僅為10~20μm，呈現納米的部分特徵，如表面積巨大等，具有極好的吸附性能。由於汙泥中毛細水不容易去除，本發明將脫硫石膏進行改性，增加脫硫石膏的鹽分，由於鹽析作用使汙泥中毛細水更容易去除。本發明是將脫硫石膏進行改性以提高其性能，把其作為汙泥脫水的添加劑，並依託現有汙泥脫水工藝和裝置而提出並應用的。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
（1）由於脫水後的汙泥常常被二次利用，所以它的安全性至關重要。本發明中，將安全無汙染的改性脫硫石膏作為汙泥脫水處理的添加劑，不會對環境產生汙染。
（2）採用改性脫硫石膏作為汙泥脫水的添加劑，不但拓展了煙氣脫硫石膏的用途，而且還能有利於汙泥脫水，由於煙氣脫硫石膏顆粒結構緊密，當與汙泥混合在一起時，會改變汙泥的顆粒結構，進行脫水時，可以減少阻力，使水很容易通過，從而有利於汙泥的脫水。具體原理如下：煙氣脫硫石膏結晶體呈柱狀，顆粒結構緊密，水化硬化體有較高的強度。當改性的煙氣脫硫石膏添加到汙泥中進行脫水時，改性脫硫石膏供給汙泥以晶格骨架，改變汙泥顆粒結構，增加汙泥的通透性和孔徑率。當添加到汙泥中進行脫水處理時，更有利於汙泥內結合水解離，利於汙泥中水分的釋放，保證汙泥有較好的脫水效果。
（3）本發明利用脫硫石膏經過改性製成一種汙泥脫水添加劑，用於生化汙泥脫水，利用改性脫硫石膏對汙泥進行脫水處理，可以充分利用廢物，採用普通板框式壓濾機脫水其固含量即可達50~60%，達到以廢治廢的目的，實現廢棄物綜合利用。
（4）本發明提供的汙泥脫水方法簡單易操作，只需將本發明所提供的添加劑添加到汙泥中充分混勻，即可發揮作用。在進行汙泥脫水操作時，混合有所述添加劑的汙泥的顆粒結構改變，有利於汙泥的脫水。
具體實施方式
下面結合具體實施例，對本發明做進一步說明。應理解，以下實施例僅用於說明本發明而非用於限制本發明的範圍，該領域的技術熟練人員可以根據上述發明的內容作出一些非本質的改進和調整。
實施例1
本實施例的汙泥脫水添加劑的製備方法如下：
取100公斤鈉鈣法雙鹼脫硫並經空氣氧化的煙氣脫硫石膏，加入1.2公斤無水硫酸鈉，攪拌反應2小時，得到汙泥脫水添加劑。
利用本實施例的汙泥脫水添加劑進行汙泥脫水的方法如下：
通過管道將汙泥脫水添加劑加入到生化汙泥中，加入量為生化汙泥固體含量的10.2%，混合均勻，在0.6MPa壓力下的板框壓濾機中進行脫水，最終得到的泥餅固體含量為52.0%。
實施例2
本實施例的汙泥脫水添加劑的製備方法如下：
取100公斤鈉鈣法雙鹼脫硫並經空氣氧化的煙氣脫硫石膏，加入2.6公斤無水硫酸鈉，攪拌反應2小時，得到汙泥脫水添加劑。
利用本實施例的汙泥脫水添加劑進行汙泥脫水的方法如下：
通過管道加入將汙泥脫水添加劑到生化汙泥中，加入量為生化汙泥固體含量的15.5%，混合均勻，在0.8MPa壓力下的板框壓濾機中進行脫水，最終得到的泥餅固體含量為54.5%。
實施例3
本實施例的汙泥脫水添加劑的製備方法如下：
取100公斤鈉鈣法雙鹼脫硫並經空氣氧化的煙氣脫硫石膏，加入4.8公斤無水硫酸鈉，攪拌反應2小時，得到汙泥脫水添加劑。
利用本實施例的汙泥脫水添加劑進行汙泥脫水的方法如下：
通過管道將汙泥脫水添加劑加入到生化汙泥中，加入量為生化汙泥固體含量的19.8%，混合均勻，在1.0MPa壓力下的板框壓濾機中進行脫水，最終得到的泥餅固體含量為59.0%。
實施例4
本實施例的汙泥脫水添加劑的製備方法如下：
取100公斤鈉鈣法雙鹼脫硫並經空氣氧化的煙氣脫硫石膏（粒徑為10~20µm），加入1公斤無水硫酸鈉，攪拌反應2.5小時，得到汙泥脫水添加劑。
利用本實施例的汙泥脫水添加劑進行汙泥脫水的方法如下：
通過管道將汙泥脫水添加劑加入到生化汙泥中，加入量為生化汙泥固體含量的20%，混合均勻，在1.0MPa壓力下的板框壓濾機中進行脫水，最終得到的泥餅固體含量為58.4%。
實施例5
本實施例的汙泥脫水添加劑的製備方法如下：
取100公斤鈉鈣法雙鹼脫硫並經空氣氧化的煙氣脫硫石膏（粒徑為10~20µm），加入5公斤無水硫酸鈉，攪拌反應3小時，得到汙泥脫水添加劑。
利用本實施例的汙泥脫水添加劑進行汙泥脫水的方法如下：
通過管道將汙泥脫水添加劑加入到生化汙泥中，加入量為生化汙泥固體含量的10%，混合均勻，在0.9MPa壓力下的板框壓濾機中進行脫水，最終得到的泥餅固體含量為59.2%。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵以及本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。