一种污泥脱水添加剂及其制备方法和污泥脱水方法

摘要

本发明涉及一种污泥脱水添加剂及其制备方法和污泥脱水方法，所述添加剂原料包括铁泥和生物质碎屑，所述铁泥和生物质碎屑的质量比为1:4~7，经过煅烧制备得到，直接与污泥混合搅拌后脱水即可。本发明所提供的脱水添加剂可以显著降低处理污泥脱水的成本，并且实现了废物再利用，促进了废物资源化的发展。本发明所提供的污泥脱水方法，极大的缩短了污泥脱水时间，有效的降低了污泥含水量以及毛细吸附时间。

权利要求

1.一种污泥脱水添加剂，其特征在于，其原料由铁泥和生物质碎屑组成，所述铁泥和生物质碎屑的质量比为1:4 7；所述生物质碎屑为锯末，所述锯末的长度为3 8mm，直径为1~ ~ ~

2mm，所述铁泥为用铁粉做催化剂还原硝基化合物过程中产生的固体废弃物，铁含量≥60%，通过将所述质量比的铁泥和生物质碎屑混合均匀，在空气气氛下，450 550℃煅烧1.5h 2h~ ~制得。

2.根据权利要求1中所述的污泥脱水添加剂，其特征在于，所述铁泥和生物质碎屑的质量比为1:4 6。

~

3.一种权利要求1或2所述的污泥脱水添加剂的制备方法，其特征在于：将所述质量比的铁泥和生物质碎屑混合均匀，在450 550℃煅烧1.5h 2h即得。

~ ~

4.根据权利要求3所述的污泥脱水添加剂的制备方法，其特征在于，在500℃煅烧2h即得。

5.一种污泥脱水方法，其特征在于，其包括如下步骤：在污泥中加入权利要求1或2 所述的污泥脱水添加剂，搅拌；

对污泥进行脱水。

6.根据权利要求5所述的一种污泥脱水方法，其特征在于，所述污泥脱水添加剂的加入量与所述污泥固含量比为6 12:100。

~

7.根据权利要求5所述的一种污泥脱水方法，其特征在于，所述搅拌时间为10 15min，~转速为200 350rpm。

~

8.根据权利要求5所述的一种污泥脱水方法，其特征在于，所述对污泥进行脱水采用真空抽滤脱水。

说明书

一种污泥脱水添加剂及其制备方法和污泥脱水方法

技术领域

[0001] 本发明属于污水污泥处理和环境保护技术领域，具体涉及一种污泥脱水添加剂及其制备方法和污泥脱水方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着工业化生产日益发展，环境所面临挑战也日益严峻，污水的产量日渐增长，伴随着污水的处理，副产物污泥的产量也越来越多。污泥是一种高含水率、固液混合的絮状物质，以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混有泥沙、纤维、动植物残体、重金属以及致病菌等，必须对其进行有效处理，否则极易对环境和公众健康产生威胁。

[0003] 从污水处理厂排除的污泥含水量高达99%，加之成分复杂，极易腐败产生恶臭，处理和运输较为困难。目前，国内的污泥的处置方法主要有填埋技术、焚烧技术和堆肥技术，无论哪种处理技术，对于污泥的含水量都有要求，因此必须对污泥进行深度脱水处理，以减少污泥体积，并降低后处理以及运输的成本。污泥脱水性能受多种因素的影响，主要包括：污泥水分存在形式、污泥颗粒的大小及分布、表面电荷、胞外聚合物（EPS）等，导致其存在脱水效率低和不易沉降的特点，因此，为了提高污泥脱水效率，需采取一系列预处理措施调理污泥，如破坏污泥胞外聚合物，改变其表面特性；增大污泥颗粒 粒径，促使其脱稳聚集沉降等。

[0004] CN102381828A公开了一种污水脱水复合调理剂，包括芬顿或类芬顿试剂以及骨架构建体，使得污泥中的胞外聚合物被氧化破坏，降低污泥中有机质的可压缩性，实现污泥深度脱水，但是处理成本较高。

[0005] CN114174231A公开了一种污泥脱水剂，在由利用亲水性油剂对表面进行了处理的纤维状物构成的污泥脱水剂中，纤维状物由纤维长度和/或纤维直径不同的多种纤维状物构成。通过将污泥脱水剂分散在污泥中，向其中添加预先分散在水中的凝聚剂并搅拌，从而可得到凝聚的脱水用污泥组合物。该方法需要添加大量的有机共聚物进行凝聚，操作过程复杂且成本高。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于解决现有技术中存在的缺陷，提供一种成本低且利于环保的污泥脱水添加剂，并同时提供其制备方法和污水处理方法。

[0007] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

[0008] 技术主题一

[0009] 本发明提供了一种污泥脱水添加剂，其原料包括铁泥和生物质碎屑， 所述铁泥和生物质碎屑的质量比为1:4 7。~

[0010] 作为本发明的一些优选实施方案， 所述铁泥和生物质碎屑的质量比为1:4 6。~

[0011] 作为本发明的一些优选实施方案，所述生物质碎屑为锯末；优选的，所述锯末的长度为3 8mm，直径为1 2mm。~ ~

[0012] 作为本发明的一些优选实施方案，所述铁泥的含铁量≥60%。

[0013] 技术主题二

[0014] 本发明提供了一种上述污泥脱水添加剂的制备方法，其包括如下步骤：

[0015] 将所述质量比的铁泥和生物质碎屑混合均匀，在450 550℃煅烧1.5h 2h即得。~ ~

[0016] 作为本发明的一些优选实施方案，在500℃煅烧2h即得。

[0017] 技术主题三

[0018] 一种污泥脱水方法，其包括如下步骤：

[0019] （1）在污泥中加入所述污泥脱水添加剂，搅拌；

[0020] （2）对污泥进行脱水。

[0021] 作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤（1）中污泥脱水添加剂的加入量与所述污泥固含量比为6 12:100。~

[0022] 作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤（1）中搅拌时间为10 15min，转速为~200 350rpm。
~

[0023] 作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤（1）中搅拌时间为15min，转速为250rpm。

[0024] 作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤（2）中污泥脱水采用真空抽滤脱水。

[0025] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

[0026] 本发明所提供的脱水添加剂与常规铁基调理剂不同，在无需添加任何氧化剂例如双氧水、过硫酸盐等的情况下，实现了在污水处理过程中有羟基自由基的参与，保证了脱水效果，并可以显著降低处理污泥脱水的成本，同时降低了高级氧化剂对环境的污染。

[0027] 本发明所提供的脱水添加剂利用了固废铁泥以及边角料锯末作为添加剂，实现了废物再利用，促进了废物资源化的发展。

[0028] 本发明所提供的脱水添加剂的制备方法原料易得，成本低廉，操作简单，条件易控。

[0029] 本发明所提供的污泥脱水方法，极大的缩短了污泥脱水时间，有效的降低了污泥含水量以及毛细吸附时间。

附图说明

[0030] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

[0031] 图1是实施例5‑14得到的滤饼含水率和毛细吸水时间结果图；

[0032] 图2是本发明添加剂中不同铁泥与锯末比例的含水率对比图；

[0033] 图3是本发明添加剂中不同铁泥与锯末比例的毛细吸附时间对比图；

[0034] 图4是本发明添加剂和污泥固含量不同比例的含水率对比图；

[0035] 图5是本发明添加剂和污泥固含量不同比例的毛细吸附时间对比图；

[0036] 图6是本发明污泥处理中不同搅拌速度的含水率对比图；

[0037] 图7是本发明污泥处理中不同搅拌速度的毛细吸附时间对比图；

[0038] 图8是本申请发明实施例5在污水处理过程中DMPO捕获OH·自由基的ESR谱图。

具体实施方式

[0039] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

[0040] 本实施例部分所用的铁泥为用铁粉做催化剂还原硝基化合物过程中产生的固体废弃物，铁含量65% 68%，锯末长度为3 8mm，直径为1 2mm。所用污泥含水率97.5% 99.0%，滤~ ~ ~ ~饼含水率83.5% 84.5%。
~

[0041] 一些实施例描述了一种污泥脱水添加剂，其原料包括铁泥和生物质碎屑， 所述铁泥和生物质碎屑的质量比为1:4 7；优选的，所述铁泥和生物质碎屑的质量比为1:4 6；最优~ ~选的，所述铁泥和生物质碎屑质量比为1:5。

[0042] 在本实施例部分，所述生物质碎屑以锯末为例进行说明。

[0043] 一些实施例描述了上述污泥脱水添加剂的制备方法：将所述质量比的铁泥和生物质碎屑混合均匀，在450 550℃煅烧1.5h 2h即得，优选的，在500℃煅烧2h即得。~ ~

[0044] 一些实施例描述了污泥脱水的方法，其包括如下步骤：

[0045] （1）在污泥中加入本实施例部分制备的污泥脱水添加剂，污泥脱水添加剂的加入量与所述污泥固含量比为6 12:100，转速为200 350rpm条件下，搅拌10 15min；优选的，污~ ~ ~泥脱水添加剂的加入量与所述污泥固含量比为8:100，转速为250rpm条件下，搅拌15min；

[0046] （2）对污泥进行脱水，本实施例部分采用真空抽滤脱水。

[0047] 实施例1 污泥脱水添加剂

[0048] 将铁泥与锯末按照质量比为1:4物理混合后，在500℃空气煅烧2小时得到添加剂。

[0049] 实施例2 污泥脱水添加剂

[0050] 将铁泥与锯末按照质量比为1:5物理混合后，在500℃空气煅烧2小时得到添加剂。

[0051] 实施例3 污泥脱水添加剂

[0052] 将铁泥与锯末按照质量比为1:6物理混合后，在500℃空气煅烧2小时得到添加剂。

[0053] 实施例4 污泥脱水添加剂

[0054] 将铁泥与锯末按照质量比为1:7物理混合后，在500℃空气煅烧2小时得到添加剂。

[0055] 实施例5 污泥脱水处理

[0056] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例2制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为8:100，以转速为250rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0057] 实施例6 污泥脱水处理

[0058] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例1制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为8:100，以转速为250rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0059] 实施例7 污泥脱水处理

[0060] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例3制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为8:100，以转速为250rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0061] 实施例8污泥脱水处理

[0062] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例4制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为8:100，以转速为250rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0063] 实施例9污泥脱水处理

[0064] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例2制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为6:100，以转速为250rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0065] 实施例10污泥脱水处理

[0066] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例2制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为10:100，以转速为250rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0067] 实施例11污泥脱水处理

[0068] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例2制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为12:100，以转速为250rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0069] 实施例12污泥脱水处理

[0070] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例2制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为8:100，以转速为200rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0071] 实施例13污泥脱水处理

[0072] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例2制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为8:100，以转速为300rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0073] 实施例14污泥脱水处理

[0074] 取100ml污泥置于烧杯中，加入实施例2制备的添加剂，添加剂与污泥固含量比为8:100，以转速为350rpm搅拌15分钟，将反应液置于真空抽滤中0.04 mpa抽滤10分钟得到滤饼。

[0075] 效果例

[0076] 利用水分分析仪对实施例5‑14得到的滤饼含水率进行分析，并利用毛细吸水时间测试仪测试污泥毛细吸水时间，分析污泥脱水性能，具体结果见图1。

[0077] 从实施例5‑8可见，铁泥与锯末比为1:5时（添加剂与固含量比例为8%）,滤饼含水率最低为76.23%, 铁红与锯末比为1:4、1:6、1:7的添加剂调理后的滤饼含水率分别为77.55%、79.31%、79.61%，毛细吸附时间为57.6s，明显低于其他比例的添加剂，铁红与锯末比为1:4、1:6、1:7的添加剂调理后的反应液毛细吸附时间分别为67.8s、 72.5s、79.8s （原泥毛细吸附时间为95.8s），具体见图2和图3。由此可见，当铁泥与锯末比不同时，效果不同，最优为1:5。

[0078] 从实施例5、9‑11可见，当添加剂（铁红与锯末比为1:5，转速250rpm）的量与污泥固含量比例为8:100时，污泥滤饼含水率最低为76.24%，其他比例分别为77.23%（6:100）、76.81（10:100）、78.13%（12:100）。毛细吸附时间为57.6s，其他比例分别为71.3s（6:100）、
68.4s（10:100）、73.7s（12:100），具体见图4和图5。由此可见，添加剂的量与污泥固含量比例为8:100时，效果最优。

[0079] 从实施例5、12‑14可见，当转速为250rpm时滤饼含水率最低（材料为1:5，添加量为8:100），当转速为200rpm、300rpm、350rpm时滤饼含水率分别为78.7%、78.4%以及78.8%，具体见图6和图7。由此可见，转速影响脱水效果，转速为250rpm时效果最佳。

[0080] 以实施例5为例，水中捕获液中DMPO捕获的HO·的ESR信号，当复合材料（1:5）在未添加双氧水的情况下与DMPO络合以后，ESR谱图上出现了强烈的羟基自由基的信号，如图8所示。ESR谱图结果清晰的证明了该复合物调节体系增强污泥脱水分解过程中有羟基自由基的参与。

[0081] 需要强调的，本申请的污水处理方法为实验室小试规模，所用过滤方式为抽滤，满足相关污泥处理企业预脱水需求（≤80%），经中试放大，采用板框压滤机压滤，进泥压力到达0.9MPa时，停止进泥，开始压榨，压力采用1.5MPa，时间为10分钟，处理后的泥饼含水率低于50%。

[0082] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。