[发明专利]一种污泥脱水调理剂及其脱水方法

说明书

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种复合型污泥脱水调理剂，还涉及该调理剂的应用和用于污泥脱水的方法。

背景技术

污泥脱水是污水处理中费用较高、又极其关键的过程之一，直接影响到污泥含水率、污泥产量及后续运输、卫生填埋、堆肥农用或焚烧处置的费用。污泥中的水分存在形式大致有间隙水或游离水(约占污泥水分的65～85％)、毛细水(约占污泥水分的15～20％)、吸附水(<10％)、结合水(<10％)等四种。

通常，来自二沉池的污泥含水率都在98％以上，为改善污泥脱水性能，提高机械脱水效果，常需通过调理来改变污泥的理化性质，减少胶体颗粒与水的亲和力，为固液分离创造条件。污泥调理主要包括化学调质、温差调质和微生物絮凝调质。其中，化学调质是应用最多，其基本原理是通过向污泥中投加可起到电性中和或吸附架桥作用的调理剂，如混凝剂、絮凝剂、助凝剂等，来破坏污泥胶体颗粒的稳定性，使分散的小颗粒间相互聚集形成大颗粒，从而改善污泥的脱水性、促进污泥的过滤和脱水进程，达到降低污泥含水率的目的。

目前，污泥脱水调理剂分为两类：一类是无机絮凝剂，主要包括铁盐、铝盐以及聚合氯化铝，另一类是有机高分子絮凝剂，包括非离子型、阳离子型、阴离子型和两性型等有机高分子药剂，以聚丙烯酰胺(PAM)最为常见。在各种改善污泥脱水性能的调理剂中，无机絮凝剂存在用量多、会增加A1、Fe离子浓度等问题；有机絮凝剂存在使用成本高、阻塞滤布滤孔，脱水过程中产生的丙烯酸和有机胺等单体可能导致水环境二次污染等问题。

因此，国内外正积极研究开发高效、安全、低成本的污泥脱水调理剂。CN1621371A开发的高效复合脱水调理剂有机高分子含量高，成本较高，后续污泥泥饼再利用困难；CN1986788A以铁盐、钙盐或氧化钙为化学调理剂，采取分步投加方式，工艺复杂，脱水后污泥含水率仍在59％以上，效果一般；CN101182095A公开的一种污泥脱水高效复合助滤剂，组成高达9种，制备工艺复杂，难以大规模应用；CN101289268A公开了一种应用废弃碱渣/碱液使活性污泥脱水的方法，脱水污泥稳定性较高，同时也可以实现废弃碱渣的再利用，但其主要缺点是污泥增容较大，污泥的后续资源化利用较困难；CN101397181A采用粉煤灰和生石灰作为无机复合调理剂，因粉煤灰添加量较大，也存在污泥泥饼增容较大的问题，而且高质量的粉煤灰来源也受到一定限制；CN101100345A中公开的污泥脱水剂所使用的离子分散剂高达5种，滤液会造成二次污染；CN101693593A调理方式产生的泥饼，有机质含量比铁盐与氧化钙做脱水药剂的泥饼有机质含量高约10％，不利于填埋等后续处置方式。

综合分析已公开的专利，发现各种污泥脱水调理剂在制备和应用时存在以下缺点与不足：(1)调理剂加入量较大，污泥脱水后泥饼增容较大，不利于后续的资源化利用或安全处置；(2)污泥调理工艺较为复杂，不适合大规模污泥调理脱水应用；(3)污泥调理工艺投资和运行费用较高，经济性较差。

另一方面，随着环保要求的提高，燃煤电厂、钢铁厂、有色冶炼等企业开始投运越来越多的干法/半干法烟气脱硫装置，伴随而来的是与日俱增的脱硫灰。干法/半干法脱硫灰(后简称脱硫灰)外观类似水泥，为浅灰色粉末，碱性高(pH>12)、粒径极细(80％的颗粒小于40μm)、密度轻(容积密度0.85～1.0t/m³，真密度2.25～2.69t/m³)、含水低(0.02％～0.36wt％)，露天堆放易扬尘，主要成分为CaSO₄·2H₂O、CaSO₃·1/2H₂O、CaCO₃、f-CaO(游离氧化钙)、Ca(OH)₂、SiO₂、MgO。因其化学成分波动大、不稳定成分含量高，高温易分解、常温易氧化、运输易扬尘、制备建材易爆裂，因此利用难度很大。

近年来围绕生产硅钙砖、陶粒、混凝土砌块、矿棉、人造砾石，土壤稳定以及改良、结构填充、稳定路基、矿井污水中和等方面做了一些尝试，但耗灰量有限，投资大，大部分处于开发试验阶段，并不具备推广价值。目前，脱硫灰尚未找到妥善的规模化利用途径，绝大部分脱硫灰被堆存抛弃，晴天扬尘漫天，雨天污水横流，已成为烟气治理过程的二次污染，给相关企业带来严重困扰。结合脱硫灰的特点，寻求一条高效便捷、安全妥善的脱硫灰消纳途径，已是迫在眉睫的任务。