一種用於汙泥脫水的復配絮凝劑處理工藝的製作方法

2023-07-19 11:21:11 1

專利名稱：一種用於汙泥脫水的復配絮凝劑處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於環境工程水處理技術領域，適用於各種活性以及消化濃縮汙泥的處理。
背景技術：
汙泥含水率是影響汙泥處置效率的關鍵因素。高效脫水可大大減少汙泥體積並降 低後續工藝處置成本和難度。目前，關於汙泥調理改善其脫水性能的方法主要是通過投加 無機或有機絮凝劑以減少汙泥與水的親和力，改變汙泥中水分的存在形式，從而達到易於 脫水的目標。 聚丙烯醯胺(PAM)、聚合氯化鋁(PAC)和殼聚糖(CTS)是汙泥處置中常用的高效絮 凝劑。鄒鵬在2005年第25巻第5期的《工業水處理》雜誌中發表論文《殼聚糖絮凝劑的投 加量對汙泥脫水性能的影響》(對比文獻1)中指出，在對濃縮汙泥進行調理中，聚丙烯醯胺 的調理效果優於聚合氯化鋁，但差於殼聚糖。殼聚糖在調理汙泥的過程中既有電中和作用， 又能起到良好的吸附架橋作用，但存在投加量相對較高的問題。譚淑英在2004年第33巻 第1期《石油與天然氣化工》雜誌中發表論文《復配絮凝劑對煉油活性汙泥處理中的應用研 究》(對比文獻2)中表明，採用殼聚糖、聚合氯化鋁復配絮凝劑對汙泥進行調理，調理效果 明顯優於單一絮凝劑並可有效節省殼聚糖的用量。 聚合氯化鋁為無機絮凝劑，其在汙泥調理中主要起到電中和的作用。相比之下，聚 丙烯醯胺為有機高分子絮凝劑，其電荷密度遠大於聚合氯化鋁，電中和作用更強。此外，它 還具有一定的吸附架橋作用。採用聚丙烯醯胺與殼聚糖進行復配，調理效果將優於聚合氯 化鋁與殼聚糖的復配。張印堂在2002年第21巻第1期的《上海環境科學》雜誌中發表論 文《殼聚糖絮凝劑在活性汙泥調理中的應用》(對比文獻3)中證實了這一結論。然而，其研 究過程中獲取的工藝參數不夠具體，難以指導工業應用。另外，該研究未涉及到消化汙泥， 適用範圍相對較窄。 從文獻可以看出，研究開發殼聚糖、聚丙烯醯胺復配絮凝劑汙泥處理工藝，具有重 大的工程應用價值。

發明內容
本發明的目的是提供一套高效殼聚糖、聚丙烯醯胺復配絮凝劑汙泥處理工藝，進 一步提高汙泥脫水性能並降低絮凝劑的使用量。 —種用於汙泥脫水的復配絮凝劑處理工藝，以聚丙烯醯胺和殼聚糖為絮凝劑，先 投加殼聚糖，再投加聚丙烯醯胺的復配投加方式，主要關鍵技術在於控制汙泥與絮凝劑的 進入流量比，並在注入汙泥與藥劑的同時，開啟攪拌；絮凝劑的投加順序為先投加殼聚糖， 後加入聚丙烯醯胺；投加殼聚糖後，先進行快攪，後轉入慢攪，對於聚丙烯醯胺，保持慢速攪 拌。 其工藝步驟如下
(1)根據汙泥濃度，將殼聚糖和聚丙烯醯胺分別配製成18-22%和8-12%汙泥濃 度的溶液； (2)打開汙泥與殼聚糖進口閥門，通過計量泵將汙泥與殼聚糖按流量比100 : l — 並注入反應器； (3)注入汙泥與殼聚糖混合液的同時，開啟攪拌，先以轉速80-120rpm/min攪拌， 至汙泥與殼聚糖混合液注入完畢後，轉速調整為450-550rpm/min， lmin後，再次切換至 80-120rpm/min，持續2min ; (4)關閉汙泥與殼聚糖進口閥門，打開聚丙烯醯胺進口閥門，注入汙泥體積1%的 聚丙烯醯胺溶液，注入流量控制在5L/min ; (4)整個聚丙烯醯胺投加過程中，轉速保持為80-120rpm/min，注入聚丙烯醯胺完
畢後，持續慢速攪拌2min; (5)停止攪拌，靜置30min ; (6)打開主反應器底部閥門和汙泥濃縮槽進口閥門，將濃縮汙泥排出；
(7)關閉汙泥濃縮槽進口閥門，打開水槽進口閥門，將上清液排除；
(8)關閉水槽進口閥門，開始下一循環。


圖1為本發明汙泥脫水的復配絮凝劑處理工藝流程示意圖
其中l為反應器，2為變頻攪拌器，3為pH計，4、5、6、7、8均為閥門，18、19、20、21、 22均為閥門，15、16、17均為流量計，9、10均為計量泵，11為汙泥槽，12為加藥槽，13為汙泥 濃縮槽，14為水槽，23為攪拌葉片。
具體實施例方式
實施例結構如圖1所示，採用0. 5m3圓鬥型有機玻璃反應器l，反應器1內徑為 0.7m。圓柱與泥鬥的體積比為4 : 1。其中，圓鬥有效容積為O. lm3，高度為0.75m。變頻攪 拌器2由四組螺旋葉片組成，葉片間距為0.3m。反應器l頂端以下20cm處設有進樣口。汙 泥和絮凝劑分別由計量泵9、10打入反應器1。汙泥和絮凝劑的加入量由流量計控制。泥鬥 底部設置汙泥排放管路，該管路又分為兩個支路。其中，絮凝沉降汙泥排入汙泥濃縮槽13， 分離得到的上清液排入水槽14。 pH計3用於檢測汙泥混合液的pH值和溫度。
汙泥濃度範圍為80-85g/L。反應溫度為室溫。殼聚糖和聚丙烯醯胺分別配置成 16. 2-16. 8g/L和8. 0-8. 8g/L的溶液。打開閥門4、5、7，開啟計量泵9，汙泥進樣流量控制 在90L/min，開啟計量泵IO，注入殼聚糖。調整流量計15、 17流量比為100 : 1。在進樣的 同時，啟動攪拌，攪拌速率為100rpm/min。進樣結束後，暫停計量泵9、 10。提高攪拌速率至 500rpm/min，持續lmin。 lmin後，再次降低轉速至100rpm/min，持續2min。關閉閥門4、5、 7，打開閥門6、8。再次開啟計量泵IO，開始注入聚丙烯醯胺，流量控制在5L/min，攪拌速率 維持在100rpm/min不變。進樣結束後在持續攪拌2min，暫停計量泵、攪拌器，關閉閥門6、 8。靜置沉降30min後，打開底部閥門18、20，將絮凝沉降汙泥排入汙泥濃縮槽。關閉閥門 20，打開閥門19，將上清液排入水槽。關閉閥門19，進入下一循環。 實驗結果表明，在溫度為23-2『C的條件下，採用殼聚糖和聚丙烯醯胺復配方式調理汙泥，當殼聚糖和聚丙烯醯胺的投加量分為2. lkg/t幹汙泥和0. 75kg/t幹汙泥時，濃縮 汙泥的毛細吸收時間能夠降至10s以下。在相同的溫度和攪拌條件下，單獨投加殼聚糖或 聚丙烯醯胺調理濃縮汙泥脫水性能獲取同等調理效果的最佳劑量分別為8. 6kg/t幹汙泥 和2. 9kg/t幹汙泥。復配工藝殼聚糖和聚丙烯醯胺的用量均比單獨投加最佳劑量節省了 75%。
權利要求
一種用於汙泥脫水的復配絮凝劑處理工藝，以聚丙烯醯胺和殼聚糖為絮凝劑，其特徵在於先投加殼聚糖，再投加聚丙烯醯胺的復配投加方式，其工藝步驟如下(1)將殼聚糖和聚丙烯醯胺分別配製成18-22％和8-12％汙泥濃度的溶液；(2)打開汙泥與殼聚糖進口閥門，通過計量泵將汙泥與殼聚糖按流量比100∶1一併注入反應器；(3)注入汙泥與殼聚糖混合液的同時，開啟攪拌，先以轉速80-120rpm/min攪拌，至汙泥與殼聚糖混合液注入完畢後，轉速調整為480-540rpm/min，1min後，再次切換至80-120rpm/min，持續2min；(4)關閉汙泥與殼聚糖進口閥門，打開聚丙烯醯胺進口閥門，注入汙泥體積1％的聚丙烯醯胺溶液，注入流量控制在5L/min；(5)整個聚丙烯醯胺投加過程中，轉速保持為80-120rpm/min，注入聚丙烯醯胺完畢後，持續慢速攪拌2min；(6)停止攪拌，靜置30min；(7)打開主反應器底部閥門和汙泥濃縮槽進口閥門，將濃縮汙泥排出；(8)關閉汙泥濃縮槽進口閥門，打開水槽進口閥門，將上清液排除；(9)關閉水槽進口閥門，開始下一循環。
全文摘要
本發明提供一套採用殼聚糖、聚丙烯醯胺復配絮凝劑對汙泥進行脫水的處理工藝。其關鍵技術是將殼聚糖絮凝劑與汙泥一併注入反應器，控制攪拌周期、強度以及泥藥進入流量比，使殼聚糖與汙泥顆粒充分接觸反應，隨後注入聚丙烯醯胺，保持慢速攪拌，促進汙泥絮體顆粒的進一步成長。通過靜置沉澱，將汙泥絮體中的水分排出。運行結果表明，在取得同等調理效果的基礎上，復配絮凝殼聚糖和聚丙烯醯胺的藥劑投加量比常規工藝中單獨使用節省了75％，經濟、環境效益顯著。
文檔編號C02F11/14GK101734839SQ20091025656
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者劉倩輝, 胡文容, 蔣波, 裴海燕 申請人:山東大學