[发明专利]一种剩余污泥调理脱水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及剩余污泥处理技术领域，特别是一种剩余污泥调理脱水的工艺方法。

技术背景

随着我国社会和城市化的发展，城市污水的产生量在不断增长，相应的污水处理设施的数量也随之增加，污水处理后的副产物——污泥的产生量也越来越大。如何妥善处理处置这些源源产生、数量日益庞大的污泥已成为我国环境保护方面亟待解决的问题。

目前，国内大部分污水处理厂的污泥脱水工艺和脱水设备只能将污泥的含水率从98%以上降至80%，无法满足大部分污泥处置工艺对污泥低含水率的要求。

污泥经生物法处理后泥水混合液中水占绝大比例，可达99%以上。污泥中的水根据其与污泥颗粒间的作用可分为五种形态：(1) 自由水：污泥中不受到悬浮固体颗粒作用及影响的水；(2) 间隙水：被包围在污泥颗粒组织间隙和絮体空穴中的水；(3) 表面吸附水：主要粘附在污泥颗粒表面上的水，靠氢键作用在颗粒表面形成多层水分子；(4) 毛细结合水：靠化学键合作用束缚在污泥颗粒内部的水分，只能靠消耗一定的化学能量才能去除；(5) 细胞内部水：存在于微生物细胞膜（或细胞壁）以内的液体。常规的污泥调质脱水方法通过混凝剂的电中和、压缩双电层、吸附架桥的作用将污泥絮体颗粒压缩凝聚在一起，可以去除污泥中几乎全部自由水、大部分间隙水和部分表面吸附水，而对剩余的通过键能紧密结合在污泥上的间隙水、表面吸附水、毛细结合水以及细胞内部水（统称为结合水）的去除效果很有限。

结合水的存在是造成污泥含水率难以降低的主要因素。研究表明，结合水的稳定状态、难以去除的特性与普遍存在于污泥中的胞外聚合物（EPS）有密切关系。EPS是一种附着于细胞表面的不溶性有机物，主要由多糖、蛋白质和核酸组成，是污泥中生物絮体的主要组成部分。EPS通过连接细胞和其他物质以稳定污泥的絮体结构，并形成污泥中微生物生存的保护屏障。EPS的存在不利于污泥沉降，污泥表面胞外聚合物的浓度和性质决定了污泥表面的电荷，当EPS含量过高，导致污泥表面电负性足够大时，由于絮体间斥力作用导致沉降性能恶化。絮体外层疏松结合的EPS（简称L-EPS）与微生物细胞结合不紧密，是一种开放的疏松结构，含结合水分多，密度小，体积大，具有流变特性，可导致污泥絮体体积增大，密度减小，甚至可能使污泥成为一种粘稠的胶体，削弱了污泥絮体的压缩性。

对于污泥脱水，很多学者和公司开发了化学调质结合机械脱水的工艺，能够将污泥脱水至60%以下。申请号为201010215601.6的专利公开了一种高含水率污泥的处理方法，含水率大于90%的污泥，pH值调整至6.9-7.1，加入粉煤灰13%-14%，木粉0.9%-1%，1.2MPa压力下保压4h，虽然有效的降低了污泥的含水率，但是存在助剂加入量大（粉煤灰、木粉加入量相当于污泥干重的150%）、压滤时间长的问题。申请号为201010201722.5的专利公开了一种污泥深度脱水的调质混凝剂，其配方为高分子絮凝剂0.05-50w%，铁盐0.3-50w%，钙盐0.3-50w%，在0.1-3.5MPa压力下保压2-4h，由于高分子絮凝剂、铁盐的凝聚作用和钙盐的助凝作用不能去除污泥中EPS包含的结合水，污泥含水率仅能降低到65%。申请号为200910213745.5的专利公开了一种污泥二次加压脱水的方法，投加浓度大于35%的三氯化铁的量为污泥干重的0.3-10%，石灰颗粒投加量为污泥干重的3-150%，通过板框压滤机进行二次压榨的压力达到18-25MPa，如此高的压力对设备的要求很高，同时运行能耗也会大大提高。

申请号为200810198538.2的专利采用表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵对污泥处理，可以降低污泥比阻，但是本发明人实验发现单一使用十二烷基二甲基苄基氯化铵虽然可以剥落部分EPS，减小结合水含量，但是存在污泥絮体颗粒变小，容易堵塞滤布滤孔，发生难以过滤和粘连滤布的情况。申请号为200810198539.7的专利公开了一种用于污泥脱水的添加剂和脱水方法，包括重量比为污泥固含量1.42%-2.07%的阳离子表面活性剂、4.92%-10.18%的聚合氯化铝和聚丙烯酰胺、5%-10%的食用菇采摘后的培养基，但是聚丙烯酰胺的使用可导致分散于水中的EPS重新团聚，不利用污泥含水率的降低，同时食用菇采培养基种类很多，所用材料、性质有较大差异，大大影响了其实际应用性。

EPS的存在对污泥脱水性能带来了不良影响，脱落或水解污泥中的EPS可以有效地释放出原本由EPS结合的水分，进而释放细胞内部水，这是进一步降低污泥含水率的关键。

发明内容