汙泥的化學調理方法及調理劑的製作方法

2023-07-19 16:18:41 1

汙泥的化學調理方法及調理劑的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種汙泥的化學調理方法及調理劑。該方法包括以下步驟：步驟A：向汙泥調理池中投加三氯化鐵水溶液（FeCl3），同時進行攪拌，攪拌速度為18-22R/min；步驟B：8-12分鐘後，投加陽離子聚丙烯醯胺，同時進行攪拌，攪拌速度為5-10R/min。該調理劑包括先添加的無機調理劑和後添加的有機調理劑，所述無機調理劑為質量濃度為36-40%的三氯化鐵水溶液，所述有機調理劑為濃度為4.2-6.1‰的液態陽離子聚丙烯醯胺水溶液。本發明提供了一種可有效改善汙泥的脫水性能，並有效解決汙泥透水性差、易粘布問題的汙泥的化學調理方法及調理劑。
【專利說明】汙泥的化學調理方法及調理劑

【技術領域】
[0001] 本發明涉及汙泥處理方法，尤其涉及改變汙泥理化性質的汙泥化學調理方法及調 理劑。

【背景技術】
[0002] 近年來，隨著國民經濟的飛速發展和人民生活水平的逐步提高，城市生活汙水及 工業汙水的處理程度迅速提高，在汙水得到淨化的同時，汙水中的汙染物質作為汙泥被分 離出來，也就是說汙泥是汙水處理廠淨化汙水是產生的副產物，是一種由有機物質、細菌菌 體、無機顆粒、膠體等組成的極其複雜的非均質體。在過去，汙水處理行業普遍存在"重水 輕泥"的現象，一直忽略了汙泥處理與處置，往往會直接排放，給環境帶來嚴重的二次汙染。 截止到2010年，我國的城市汙水處理廠已達到2000座以上，按汙水處理率70%計算，每天 將處理汙水1. 25億噸，大約產生含水率98%的汙泥125萬噸。以無害化、減量化、資源化為 目的的汙泥處理技術越來越受到重視。
[0003] 汙泥的種類複雜，按來源分主要有生活汙水汙泥、工業廢水汙泥及給水汙泥三類。 生活汙水汙泥是典型的有機汙泥，含有有機物質、無機物質、細菌及微生物等物質，相比工 業廢水汙泥而言更難處理，因此汙泥調理深度脫水集成系統的研發首先從生活汙水汙泥問 題著手，只要解決生活汙水汙泥處理問題，工業廢水汙泥處理問題也就迎刃而解了。汙泥處 理最重要的是降低汙泥含水率，即減量化。
[0004] 汙泥所含水分大致成分為：顆粒間的空隙水約佔70%，顆粒間毛細管內的水約佔 20%，汙泥顆粒吸附水和顆粒內部水約佔10%。因此，顆粒間的空隙水汙泥處理的首要目標， 去除比重最大的顆粒間空隙水的最有效最經濟的方法便是汙泥機械脫水法。
[0005] 為了改善汙泥的脫水性能，解決汙泥透水性差、易粘布等問題，在脫水前需要採用 特別的調理技術改變汙泥的理化性質，使汙泥更容易達到泥水分離的目的。目前，汙泥調理 技術主要有淘洗調理、溫差調理、化學調理及生物絮凝調理、超聲波調理等。其中，淘洗調理 技術需要大量的水來進行，且效果較差；溫差調理技術需要消耗較多的能源來維持；生物 絮凝調理、超聲波調理技術尚不成熟。投加化學調理劑改善汙泥脫水性能是優選。
[0006] 但是，現有技術中汙泥化學調理劑有有機調理劑和無機調理劑。有機調理劑常用 的有聚丙烯醯胺（PAM)，有機調理劑形成的汙泥絮體較大，泥水分離效率高，但不夠密實，機 械脫水時容易粘附在濾布上，且有"糖心現象"。無機調理劑常用的有鋁鹽和鐵鹽兩大類，其 疏水性良好，能夠產生骨料濾層，形成的汙泥濾餅不粘附濾布，無"糖心現象"，但無機調理 劑絮凝效果不如有機調理劑，形成的絮體較小，泥水分離效率低。因此，亟待開發出一種能 更好改善汙泥的脫水性能，解決汙泥透水性差、易粘布等問題的新型汙泥化學調理劑及調 理方法。


【發明內容】

[0007] 本發明針對現有技術中的不足，提供了一種可有效改善汙泥的脫水性能，並有效 解決汙泥透水性差、易粘布問題的汙泥的化學調理方法及調理劑。
[0008] 為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決： 汙泥的化學調理方法，包括依次以下步驟： 步驟A :向汙泥調理池中投加三氯化鐵水溶液（FeCl3)，同時進行攪拌，攪拌速度為 18-22R/min ； 步驟B :8-12分鐘後，投加陽離子聚丙烯醯胺，同時進行攪拌，攪拌速度為5-10R/min。
[0009] 針對城市生活汙水處理廠產生汙泥的性質，本發明選擇微量的有機調理劑配合少 量的無機調理劑，結合形成複合調理技術對汙泥進行調理。
[0010] 汙泥膠體粒子表面一般都帶有負電，粒子間存在著靜電斥力和水化膜斥力。此外， 膠體粒子間還有範德華力作用，使汙泥顆粒相互吸引。在沒有投加調理劑前，靜電斥力和水 化膜斥力佔主導地位，因而汙泥膠體分散體系長期穩定。根據靜電中和原理，用於汙泥調理 的絮凝劑選擇帶有陽離子，在投加不過量的情況下能夠中和一部分汙泥表面的負電荷，減 少粒子間的靜電斥力和水化膜斥力，這時範德華力就起主導作用，使汙泥膠體脫穩後互相 碰撞發生凝聚沉澱。
[0011] 三氯化鐵中的Fe3+水解能力強，在pH大於1的情況下，三價鐵就可以生成單核羥 基弱離子。它可以生成兩種單核組[Fe (0H)]2+、[Fe (0H)2]+、[Fe3 (0H)4]4+。這些離子與 汙泥發生靜電中和作用形成絮體。三氯化鐵形成的絮體較小，如這時將汙泥送入機械脫水 裝置如廂式隔膜壓濾機，則濾布難以完全截留汙泥，濾液渾濁，處理效果不佳。採用鐵鹽形 成的絮體比重較大，因此沉降性能佳，為泥水分離創造良好條件。
[0012] 陽離子聚丙烯醯胺為有機高分子調理劑，分子量在600-800萬之間，分子結構為 鏈狀或網狀，具有很強的親水性，同時對離子表面又有很強的粘合力。投加之後溶於水，線 性或網狀分子鏈上的活性基團與膠體表面的氫鍵結合，以架橋方式將多個膠體離子隨意束 縛在聚合物分子的活性連接上，從而形成橋聯狀或網聯狀的粗大絮體顆粒。雖然膠體間的 靜電斥力仍會阻礙汙泥顆粒絮凝，但聚合物分子鏈長度超過膠粒間的有效排斥距離，就會 產生吸附架橋作用而凝聚。陽離子聚丙烯醯胺在與汙泥顆粒發生靜電中和作用的同時能夠 產生吸附架橋作用，形成更大的絮體，進一步提高汙泥脫水效果。
[0013] 三氯化鐵溶液結合陽離子型聚丙烯醯胺投加，先加入三氯化鐵溶液，能夠與汙泥 顆粒發凝聚並沉澱，形成較小絮體，鐵鹽形成的絮體比重較大，沉降性能佳，為泥水分離創 造良好條件。然後加入陽離子型聚丙烯醯胺，發生靜電中和作用同時產生吸附架橋作用， 形成更大的鏈狀或網狀絮體，進一步提高汙泥脫水效果。如投加順序相反，陽離子型聚丙烯 醯胺需要相對較長的反應時間，且絮體鬆散，攪拌速度不能過快，如果再加入三氯化鐵溶液 並攪拌則容易打碎已形成的汙泥絮體，影響汙泥處理效果。兩種物質投加時的攪拌速度不 一樣主要由於汙泥與三氯化鐵反應形成的絮體比較緊實，不易被破壞，汙泥與陽離子聚丙 烯醯胺形成的絮體較大且鬆散，攪拌速度過快將造成絮體破壞。先加三氯化鐵後加陽離子 聚丙烯醯胺是因為三氯化鐵形成的汙泥絮體不宜被絞碎，聚丙烯醯胺形成的絮體容易被絞 碎，不能長時間攪拌。攪拌時間8-12min是因為在這個範圍內三氯化鐵能夠完全與汙泥混 合均勻，時間過短則混合不均勻，過長則不必要，浪費攪拌能耗。
[0014] 作為優選，步驟A中，攪拌速度為20R/min。
[0015] 作為優選，所述陽離子聚丙烯醯胺為液態陽離子聚丙烯醯胺。
[0016] 液態陽離子型聚丙烯醯胺相比粉狀陽離子型聚丙烯醯胺，更容易稀釋，且極大的 節約了藥劑投加設備成本。
[0017] 作為優選，所述液態陽離子聚丙烯醯胺，存貯時表面包裹一層有機溶劑；投加使用 前，將液態陽離子聚丙烯醯胺母液加水稀釋使有機溶劑溶解於水中，釋放出陽離子型聚丙 烯醯胺分子。
[0018] 因為液態陽離子型聚丙烯醯胺的分子結構不穩定，極易分解，存放一段時間後絮 凝性能大大降低。本發明在液態陽離子聚丙烯醯胺表面包裹一層有機溶劑，形成"油包水" 的結構，大大增加了其分子結構的穩定性，長期存放也不會明顯降低絮凝性能。使用時，力口 水稀釋使有機溶劑溶解於水中，釋放出陽離子型聚丙烯醯胺分子，這樣也不會降低其絮凝 性能。
[0019] 作為優選，陽離子聚丙烯醯胺母液的投加量為每噸含水率0%的幹汙泥 0. 3%-0. 5% ;液態陽離子聚丙烯醯胺母液稀釋後濃度為4. 2-6. 1%。。
[0020] 作為優選，液態陽離子聚丙烯醯胺母液稀釋後，投加時陽離子聚丙烯醯胺溶液的 濃度為5%。。
[0021] 作為優選，所述有機溶劑為乳化劑，所述乳化劑為羧酸的皂類或二價金屬鹽或磺 酸的皂鹽或有機酸酯。
[0022] 作為優選，三氯化鐵水溶液的質量濃度為36-40%，投加量為每噸含水率0%的幹汙 泥 8%-12%。
[0023] 作為優選，三氯化鐵水溶液的質量濃度為38%。
[0024] 汙泥的化學調理劑，包括先添加的無機調理劑和後添加的有機調理劑，所述無機 調理劑為質量濃度為36-40%的三氯化鐵水溶液，所述有機調理劑為濃度為4. 2-6. 1%。的液 態陽離子聚丙烯醯胺水溶液。
[0025] 按照本發明的技術方案，可有效改善汙泥的脫水性能，並有效解決汙泥透水性差、 易粘布問題。

【具體實施方式】
[0026] 下面對本發明作進一步詳細描述。 實施例
[0027] 汙泥的化學調理方法，包括依次以下步驟： 步驟A :向汙泥調理池中投加三氯化鐵水溶液（FeCl3)，三氯化鐵水溶液的質量濃度和 投加量如下表一所示，投加後進行攪拌，攪拌速度為如下表一所示； 步驟B :8-12分鐘後，投加液態陽離子聚丙烯醯胺母液的稀釋液，稀釋液的濃度和投加 量如下表一所示，投加後進行攪拌，攪拌速度為如下表一所示。
[0028] 所述液態陽離子聚丙烯醯胺母液為表面包裹有一層有機溶劑的液態陽離子聚丙 烯醯胺，投加使用前，將液態陽離子聚丙烯醯胺母液加水稀釋使有機溶劑溶解於水中，釋放 出陽離子型聚丙烯醯胺分子。
[0029] 汙泥調理池內設有帶變頻電機的攪拌裝置，攪拌速度可調。
[0030] 表一

【權利要求】
1. 汙泥的化學調理方法，其特徵在於：包括依次以下步驟： 步驟A :向汙泥調理池中投加三氯化鐵水溶液（FeCl3)，同時進行攪拌，攪拌速度為 18-22R/min ； 步驟B :8-12分鐘後，投加陽離子聚丙烯醯胺，同時進行攪拌，攪拌速度為5-10R/min。
2. 根據權利要求1所述的汙泥的化學調理方法，其特徵在於：步驟A中，攪拌速度為 20R/min。
3. 根據權利要求1所述的汙泥的化學調理方法，其特徵在於：所述陽離子聚丙烯醯胺 為液態陽離子聚丙烯醯胺。
4. 根據權利要求3所述的汙泥的化學調理方法，其特徵在於：所述液態陽離子聚丙烯 醯胺，存貯時表面包裹一層有機溶劑；投加使用前，將液態陽離子聚丙烯醯胺母液加水稀釋 使有機溶劑溶解於水中，釋放出陽離子型聚丙烯醯胺分子。
5. 根據權利要求4所述的汙泥的化學調理方法，其特徵在於：陽離子聚丙烯醯胺母液 的投加量為每噸含水率〇%的幹汙泥〇. 3%-0. 5% ;液態陽離子聚丙烯醯胺母液稀釋後濃度為 4. 2-6. 1%〇。
6. 根據權利要求5所述的汙泥的化學調理方法，其特徵在於：陽離子聚丙烯醯胺溶液 投加時的濃度為5%。。
7. 根據權利要求1所述的汙泥的化學調理方法，其特徵在於：三氯化鐵水溶液的質量 濃度為36-40%，投加量為每噸含水率0%的幹汙泥8%-12%。
8. 根據權利要求7所述的汙泥的化學調理方法，其特徵在於：三氯化鐵水溶液的質量 濃度為38%。
9. 汙泥的化學調理劑，其特徵在於：包括先添加的無機調理劑和後添加的有機調理 齊?，所述無機調理劑為質量濃度為36-40%的三氯化鐵水溶液，所述有機調理劑為濃度為 4. 2-6. 1%。的液態陽離子聚丙烯醯胺水溶液。
【文檔編號】C02F11/14GK104150741SQ201410413671
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年6月28日
【發明者】汪榮青, 饒賓期, 曹黎, 張新震, 王錦化 申請人:浙江綠治汙泥處理技術有限公司