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一種鐵鹽污泥脫水劑以及污泥脫水方法.pdf

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一種 鐵鹽 污泥 脫水 以及 方法
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摘要
申請專利號:

CN201310491976.9

申請日:

2013.10.18

公開號:

CN103663920A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止IPC(主分類):C02F 11/14申請日:20131018授權公告日:20160420終止日期:20171018|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 11/14申請日:20131018|||公開
IPC分類號: C02F11/14 主分類號: C02F11/14
申請人: 廣州泰歷盟環保科技有限公司
發明人: 鄧穗; 胡德華; 肖啟華; 程鵬; 溫薇; 馬平
地址: 510075 廣東省廣州市天河區水蔭路永福正街128號自編225房
優先權:
專利代理機構: 北京三友知識產權代理有限公司 11127 代理人: 姚亮
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310491976.9

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.10.09|||2016.04.20|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種鐵鹽污泥脫水劑以及污泥脫水方法。上述鐵鹽污泥脫水劑包括第一組分和第二組分,其中,所述第一組分為硫酸亞鐵,第二組分為氧化鈣和氧化鎂的混合物。本發明還提供了一種污泥脫水方法,其是采用上述鐵鹽污泥脫水劑對污泥進行脫水處理的方法。本發明提供的鐵鹽污泥脫水劑以及污泥脫水方法具有脫水時間短、脫水成本低、操作簡單等優點。

權利要求書

權利要求書
1.  一種鐵鹽污泥脫水劑,其包括第一組分和第二組分,其中,所述第一組分為硫酸亞鐵,第二組分為氧化鈣和氧化鎂的混合物。

2.  根據權利要求1所述的鐵鹽污泥脫水劑,其中,所述第一組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的40-60%,所述第二組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的60-40%。

3.  根據權利要求1或2所述的鐵鹽污泥脫水劑,其中,所述第一組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的45-55%,所述第二組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的55-45%;優選地,所述第一組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的50%,所述第二組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的50%。

4.  根據權利要求1-3任一項所述的鐵鹽污泥脫水劑,其中,以重量百分比計,在第二組分中,所述氧化鈣的含量為45-55wt%,所述氧化鎂的含量為55-45wt%;優選地,以重量百分比計,在第二組分中,所述氧化鈣的含量為50%,所述氧化鎂的含量為50%。

5.  一種污泥脫水方法,其是采用權利要求1-4任一項所述的鐵鹽污泥脫水劑對污泥進行脫水處理的方法。

6.  根據權利要求5所述的污泥脫水方法,其中,所述鐵鹽污泥脫水劑的添加量占所述污泥總重量的1-2%。

7.  根據權利要求5或6所述的污泥脫水方法,其中,所述鐵鹽污泥脫水劑的添加量占所述污泥總重量的1.5%。

8.  根據權利要求5-7任一項所述的污泥脫水方法,其包括以下步驟:
將鐵鹽污泥脫水劑與污泥混合,攪拌10-15分鐘;
利用高壓泵以小于1.0MPa的輸送壓力將添加了鐵鹽污泥脫水劑的污泥輸入污泥脫水機的濾板之間的空隙內;
當高壓泵的輸送壓力升高至1.0MPa時,停止輸送;
關閉污泥脫水機的進泥閥門,向污泥脫水機的濾板之間的空隙內注入壓力為1.2-1.6MPa的清水對污泥進行壓縮,使污泥被壓濾,得到半干泥餅。

9.  根據權利要求5或8所述的污泥脫水方法,其中,所述污泥為含水率為95-97wt%的濃縮污泥。

10.  根據權利要求8所述的污泥脫水方法,其中,所述輸送壓力從0.6MPa逐步升高至1.0MPa。

說明書

說明書一種鐵鹽污泥脫水劑以及污泥脫水方法
技術領域
本發明涉及一種鐵鹽污泥脫水劑以及利用上述鐵鹽污泥脫水劑的污泥脫水方法,屬于環保技術領域。
背景技術
污泥是污水處理過程中產生的一種粘稠狀物質,它以好氧、厭氧微生物為主體,同時也混入有原污水中帶有的泥砂、纖維、動植物殘體及吸附在其上的有機物、金屬、病菌、蟲卵、膠質等多種復雜的混合體。對于大型城市的污水處理廠來說,由于有大量的工業廢水排入系統,造成污水污泥中的重金屬含量偏高,其中銅、鋅含量往往接近或超過污泥作為農用堆肥的接納標準,從污水處理廠排出的污泥一般是一種松散的、含水量在95%-99%的膠溶狀膏體物,具有比重輕(小于等于1kg/cm3)、體積龐大(是所含固體物體積的數十倍)、觸變性強(不易脫水)、具有極易腐敗惡臭的理化特點,因而十分不利于處理與運輸。
目前國內污泥的處置方法主要有堆肥、填埋、焚燒和制造建筑材料等。從環境污染、衛生安全和經濟有效等方面考慮,無論哪種處置方式都存在弊端。
由于污泥的孔隙率很低,含水率又很高,難以采用生活垃圾堆肥應用的強制通風方法進行堆肥,為此需要加入大量木屑等調理劑來增加孔隙率和降低含水率,導致體積明顯增大,操作困難,運行成本高,堆肥時間即使多達20天,其產品仍然有惡臭,腐熟度小,無法達到國家農用標準。必須指出的是,未經適當處理的污泥是不允許農用的,也無法作為綠化有機肥使用。
污泥焚燒也面臨一系列問題,特別是由于污泥含水率太高,熱值很低。污泥焚燒過程中需要使用大量輔助燃料,使處理成本極高,設備投資大。國內有一些污水處理廠建設了污泥焚燒設備,均因污泥熱值低、輔助燃料用量大、成本高而閑置。
污泥的脫水處理是近年來污泥的工業處理上普遍重視和使用較多的一種處理方法,它是指用物理和化學方法,添加少量藥劑和機械壓濾相結合方式將污水廠含水率80%的脫水污泥或含水率97%左右的濃縮污泥一次性降低至60%以下,干化后的污泥 具有較高的熱值(熱值1000-2000kcal/kg),具有較高的能源利用價值,可送至燃煤電廠或垃圾電廠與燃煤或生活垃圾混合焚燒發電,也可堆肥及土地、園林利用或制磚制陶粒等其它資源化利用。
穩定化是將有毒有害污染物轉變為低溶解性、低遷移性及低毒性的物質過程。穩定化一般可分為化學穩定化和物理穩定化。化學穩定化是通過化學反應使有毒物質變成不溶性化合物,使其在穩定的晶格內固定不動;物理穩定化是將污泥與一種疏松物料混合生成一種粗顆粒的固體。
污泥的脫水處理和穩定化一般同時進行,其機理是向污泥中加入脫水劑,通過一系列復雜的物理化學反應(如水化反應),將有毒有害的物質固定在固化形成的網鏈(晶格)中,使其轉化成類似土壤或膠結強度很大的固體,可就地填埋或用作建筑材料等。污泥脫水處理技術既可用于特殊工業污泥,如含重金屬污泥,含油污泥,電鍍污泥、印染污泥等危險廢物的脫水處理,也可用于城市污水處理廠產生的普通污泥的脫水處理。但是,現有技術中對污泥進行脫水時仍存在脫水時間長、脫水成本高、操作復雜等問題。
發明內容
為解決上述技術問題,本發明的目的在于提供一種鐵鹽污泥脫水劑,該脫水劑含有鐵鹽,具有脫水時間短、脫水成本低、操作簡單等優點。
本發明的目的還在于提供一種采用上述鐵鹽污泥脫水劑的污泥脫水方法。
為達到上述目的,本發明提供了一種鐵鹽污泥脫水劑,其包括第一組分和第二組分,其中,第一組分為硫酸亞鐵,第二組分為氧化鈣和氧化鎂的混合物。
在上述鐵鹽污泥脫水劑中,優選地,第一組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的40-60%,第二組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的60-40%。第一組分和第二組分的含量之和為100%。
在上述鐵鹽污泥脫水劑中,優選地,第一組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的45-55%,第二組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的55-45%。第一組分和第二組分的含量之和為100%。
在上述鐵鹽污泥脫水劑中,優選地,第一組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的50%,第二組分占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的50%。
在上述鐵鹽污泥脫水劑中,優選地,以重量百分比計,在第二組分中,氧化鈣的 含量為45-55wt%,氧化鎂的含量為55-45wt%。
在上述鐵鹽污泥脫水劑中,優選地,以重量百分比計,在第二組分中,氧化鈣的含量為50%,氧化鎂的含量為50%,即氧化鈣和氧化鎂的質量比為1:1。
本發明所提供的上述污泥脫水劑可以通過將第一組分和第二組分相混合制備得到,第二組分則可以由氧化鈣和氧化鎂相互混合得到。
本發明還提供了一種污泥脫水方法,其是采用上述鐵鹽污泥脫水劑對污泥進行脫水處理的方法。
在上述污泥脫水方法中,優選地,鐵鹽污泥脫水劑的添加量占污泥總重量的1-2%;更優選地,鐵鹽污泥脫水劑的添加量占污泥總重量的1.5%。
在上述污泥脫水方法中,優選地,鐵鹽污泥脫水劑的添加量占污泥總重量的8%。
根據本發明的具體實施方案,優選地,上述污泥脫水方法包括以下步驟:
將鐵鹽污泥脫水劑與濃縮污泥混合,攪拌10-15分鐘;
利用高壓泵以小于1.0MPa的輸送壓力將添加了鐵鹽污泥脫水劑的污泥輸入污泥脫水機的濾板之間的空隙內;在輸送過程中,隨著空隙內污泥的逐漸增多,輸送壓力也需要逐漸提高;
當高壓泵的輸送壓力升高至1.0MPa時,停止輸送;
關閉污泥脫水機的進泥閥門,向污泥脫水機的濾板之間的空隙內注入壓力為1.2-1.6MPa的清水對污泥進行壓縮,使污泥被壓濾,得到半干泥餅。
在上述污泥脫水方法中,優選地,所處理的污泥為含水率為95-97wt%的濃縮污泥等。
在上述污泥脫水方法中,優選地,輸送壓力從0.6MPa逐步升高至1.0MPa。
本發明所提供的鐵鹽污泥脫水劑以及污泥脫水方法可以對污泥顆粒進行表面化學改性,使污泥顆粒表面的水和毛細孔道中的束縛水成為自由水,從而可以通過機械壓濾將水分析出,達到使污泥脫水的目的。
附圖說明
圖1為實施例1的工藝流程示意圖;
圖2a和圖2b分別為CaO和M1鐵鹽污泥脫水劑對重金屬的穩定效果圖。
具體實施方式
為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,現對本發明的技 術方案進行以下詳細說明,但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。
實施例1
本實施例提供了一種鐵鹽污泥脫水劑,其包括第一組分和第二組分,其中:
第一組分為硫酸亞鐵,其含量占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的40%;
第二組分為氧化鎂和氧化鈣的混合物,二者的質量比為1:1,第二組分的含量占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的60%。
該鐵鹽污泥脫水劑是采用槽式溶藥機混合3-5分鐘制備得到的。
本實施例還提供了一種污泥脫水方法,其是采用上述鐵鹽污泥脫水劑對含水率在95%左右的濃縮污泥進行處理的方法,包括如下步驟(具體流程如圖1所示):
1、添加脫水劑:
將鐵鹽污泥脫水劑添加到含水率為95%左右的濃縮污泥中,鐵鹽污泥脫水劑的添加量占該濃縮污泥總重量的1.5%,具體的添加方式為:將濃縮污泥、鐵鹽污泥脫水劑分別用泥漿泵送入混合攪拌機中,經15分鐘的攪拌充分混合后,得到改性后的污泥,用泥漿泵送到高壓板框壓濾機。
2、高壓壓濾:
采用高壓泵以0.6MPa輸送壓力將改性后的污泥送入污泥脫水機的多塊濾板之間的空隙內,在高壓泵污泥輸送至濾板之間的空隙內過程中,輸送壓力不斷提高,濃縮污泥會有部分水分被濾出,當高壓泵的輸送壓力逐步升高至最高壓力1.0MPa時,表明污泥脫水機的多塊濾板之間的空隙內都充滿了污泥,即高壓泵已不能再將污泥輸送至濾板之間的空隙內,此時,停止高壓泵的運行,并關閉污泥脫水機的進泥閥門,啟動污泥脫水機的高壓清水泵,由高壓清水泵輸入清水以提供1.2-1.6MPa的壓力壓縮濾板之間空隙內的污泥,使濾板之間空隙內的污泥再次壓濾,得到含水率為40%以下的半干泥餅。
該半干泥餅可以進一步進行熱干化,使其含水率進一步降低至30%以下,脫水處理之后得到的污水的COD值為800-1000mg/L,可以進行進一步的污水處理。
本實施例的鐵鹽污泥脫水劑和污泥脫水方法具有脫水速度快、濾餅含水率低等優點。以城市廢水污泥為例,傳統的脫水劑和脫水方法3-4小時卸一次料,而采用本實施例的鐵鹽污泥脫水劑和脫水方法每2小時就可以卸一次料,所得到的半干泥餅的含水率<40%。
實施例2
本實施例提供了一種鐵鹽污泥脫水劑,其包括第一組分和第二組分,其中:
第一組分為硫酸亞鐵,其含量占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的50%;
第二組分為氧化鎂和氧化鈣的混合物,二者的質量比為1:1,第二組分的含量占該鐵鹽污泥脫水劑總重量的50%。
該鐵鹽污泥脫水劑是采用槽式溶藥機混合3-5分鐘制備得到的。
本實施例還提供了一種污泥脫水方法,其是采用上述鐵鹽污泥脫水劑對含水率在80%左右的污泥進行處理的方法,其具體步驟同實施例1。
采用該鐵鹽污泥脫水劑和污泥脫水方法的脫水時間短,整個污泥進料到出料不到120分鐘,每日可處理含水率80%的污泥20噸,污泥的脫水率可以降到40%以下,處于國內領先水平。
該脫水劑除了脫水時間短、脫水成本低、操作簡單等優點外,在處理和降解城市污泥的重金屬含量嚴重超標方面,還有突出的降解效果。
對比實驗:
以下為氧化鈣和M1鐵鹽污泥脫水劑(實施例2所提供的鐵鹽污泥脫水劑)降解污泥的重金屬含量效果的對比實驗:
實驗過程和方法:
將添加劑按表1所示的不同加入量和含水率為80%的污泥樣品充分混合10min,于室內放置,每天攪拌一次,連續7天,采用四分法取樣進行浸出毒性測定。污泥浸出毒性測定方法參考《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》(中華人民共和國環境保護行業標準HJ/T300-2007),其中振蕩設備使用回轉式搖床,轉速為130±10r/min,于23±2℃下振蕩18h;根據醋酸緩沖溶液法確定浸提劑均為1#,即加5.7mL冰醋酸至500mL試劑水中,加64.3mL濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液,稀釋至1L;浸出液采用真空過濾,過濾浸出液用ICP-OES(電感耦合等離子體發射光譜儀)測定重金屬含量。
表1中的添加量指:1Kg污泥中添加的添加物的質量,其單位為g。
表1添加物的加入量(g/kg)
添加物添加量CaO30、50、75M150、100、150、200
實驗結果和分析:
氧化鈣和M1鐵鹽污泥脫水劑的穩定化效果分別圖2a和圖2b所示。
從圖2a和圖2b可以看出,當氧化鈣的添加量為75g/kg時,污泥中Zn(鋅)、Pb(鉛)、Ba(鋇)的浸出濃度分別降低72.8%、67.6%、34.9%。
氧化鈣與水生成的氫氧化鈣可以與污泥中的重金屬生成沉淀,因此可以減少污泥中重金屬的浸出,起到穩定化污泥的作用。生石灰作為一種常用的土壤修復劑,在修復土壤酸化和土壤重金屬污染得到廣泛的應用。圖2a和圖2b表明生石灰也能有效減少污泥浸出毒性,可以用于污泥重金屬的穩定化處理。
但由于污泥本身呈堿性,加入CaO后,堿性更強,pH值甚至達到了12,所以,使用CaO固定重金屬是一個具有兩面性的方法,需要斟酌使用。
M1鐵鹽污泥脫水劑的主要成分為硫酸亞鐵、氧化鈣和氧化鎂,可用于污水廠污泥的脫水并降低污泥重金屬浸出毒性。由圖2a和圖2b所示,M1鐵鹽污泥脫水劑對污泥也有具有良好的穩定化效果,適合用于污泥的重金屬修復處理。當M1鐵鹽污泥脫水劑的添加量為100g/kg時,污泥中Zn(鋅)、Ba(鋇)的浸出濃度分別降低67.8%、46.4%。
當M1鐵鹽污泥脫水劑的添加量為200g/kg時,污泥中Zn、Ba的浸出濃度分別降低85.1%、76.1%。M1鐵鹽污泥脫水劑的添加量為100g/kg和200g/kg時,污泥中Pb(鉛)的浸出濃度可以降低95%以上。
綜上所述,與其它常規脫水方法相比,本發明的鐵鹽污泥脫水劑以及包括深度機械脫水的污泥脫水方法具有以下優勢:
1)本發明的污泥脫水方法不依賴任何外界熱能等條件,僅通過加鐵鹽污泥脫水劑改性和機械壓濾方式把污泥含水率從95-97%一次性降低至40%以下,再經熱干化后含水率可降低至30%左右;
2)鐵鹽污泥脫水劑的添加量占濃縮污泥總重量的比例很低,不改變污泥的有機質,干化后的污泥熱值較高,有些能夠達到1000-2000Kcal,可作為低熱值燃料;
3)干化后的污泥的泥質達到污泥土地利用(農用、園林綠化、土地改良)標準、填埋標準中的泥質要求;
4)干化后的污泥雨水浸泡難溶蝕,確保不會產生二次污泥化,遇水溶解率小于5%;
5)本發明提供的鐵鹽污泥脫水劑還有突出的降低城市污泥的重金屬含量的效果。

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