[发明专利]一种污泥快速脱水的无机矿物复合脱水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种污泥快速脱水的无机矿物复合脱水剂及其制备方法和应用，属于污泥脱水技术领域。本发明的无机矿物复合脱水剂，包含无机矿物材料，该无机矿物材料由如下质量百分比的组分组成：通用水泥10～30％、含铝酸盐水泥10～60％、碱土金属氧化物0～15％、人造火山灰5～60％、石膏10～30％和石灰石0～5％。将本发明的复合脱水剂加入待处理污泥中，能够对污泥进行快速、高效脱水，实现污泥的深度脱水，且其应用工艺操作简单、能耗较低。

技术领域

本发明属于污泥脱水技术领域，特别是涉及一种污泥快速脱水的无机矿物复合脱水剂及其制备方法和应用。

背景技术

污泥(印染污泥、洗煤泥、城市剩余污泥、废纸造纸污泥等)是在生活污水和工业废水进行净化处理的过程中，由水中物质迁移、转化、沉淀而成的沉积物，或是由水体中的悬浮物沉积而成的底泥。所以污泥是伴随着各类水的净化而形成的固体废弃物(实际上为半固体废弃物)。污泥的特性是含水率高(含水率≥80％)，体积大，有机质含量高，含有多种金属元素，颗粒较细，透气性差，且还含有大量的活性微生物，若不加以妥善处理，会给环境造成严重的二次污染。污泥处理费用一般占到整个污水处理厂运行费用的一半以上，因此，寻求完善的污泥处理方案，尤其是污泥高效脱水减容方案，是降低污水厂运行成本、解决污泥问题的主要途径之一。

传统的污泥脱水技术包括污泥的浓缩、脱水和干燥三方面。普通(水处理剩余)污泥经浓缩和脱水后，一般含水率只能降低到80％左右，这也成为了污泥处理的瓶颈问题。污泥的进一步干化是一种非常可行的污泥减量化的方法，使这类经预脱水后的污泥进一步干化既不产生二次废气污染，又能高效地降低后续污泥资源化能耗，是环保领域中必须要攻克的一道技术难关。因此，如何改善污泥的脱水性能、降低压滤脱水泥饼的含水率一直是一个重要的研究课题。此外，高含水率的泥饼并不适用于直接焚烧，必须通过自然风干或输入外部热源使水分蒸发以降低其水分含量。

目前，对污泥的干化处理方式通常分为全干化(含固率达85％以上)和半干化(含固率在55％左右)，而无论釆取哪一种干化方式，都必须输入外部热源，使污泥中的水分能克服与污泥中胶体物质之间的粘接力，成为自由态的水，水分蒸发被烟气带走。围绕上述污泥脱水热工要求，国内外应用较多的热干化技术，包括流化床干化、带式干化、卧式转盘式干化、桨叶式干化、立式圆盘式干化、喷雾干化、回转干燥筒干化等。但目前常用的污泥干化设备通常能耗较高，且需要在有废热源加热的条件下使用，若直接使用常用能源(如天然气、煤、蒸汽等)则处理费用极高，很难维持正常运行。污水处理厂多无余热热源，缺乏可直接回收利用的能量，若采用常规热干化技术，必将投入大量的资金用于热源的建设与能源消耗，性价比太低。

为加速污泥脱水，国内外研究人员开发出了一系列污泥脱水剂及其脱水方法，现有脱水剂主要是采用无机、有机或其混合型絮凝剂。(1)无机絮凝剂，如铁盐、铝盐、钙离子等通过电性中和、压缩双电层、降低斥力电位，从而减少微粒间的排斥作用，达到聚沉的目的；(2)有机絮凝剂，如聚丙烯酰胺类主要通过高分子化合物的吸附和桥联作用使微粒聚集在一起，形成较大絮体而沉降。常规废水处理期间产生的高含水率污泥，多是以胞外聚合物(EPS)为主体的亲水性有机聚集体，并具有如下特性：1)类似绒毛的分支与网状结构，颗粒形状不规则，孔隙率大；2)有机物含量高，容易腐化发臭；3)含水率高、不易脱水。但上述现有的物理、化学调理只能解决空隙水和毛细水的脱除问题，在污泥压滤脱水过程中，有机质的可压缩性导致污泥中的污水流出通道被堵塞，从而导致污泥絮体网格中所含的水分不能有效释放出来，因此不能实现污泥的深度脱水。