[发明专利]一种复合型高效污泥脱水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种复合型高效污泥脱水剂及其制备方法和应用，属于废水处理技术领域。本发明以活性炭、石墨烯、壳聚糖为原料，通过酰氯化、共聚合、真空干燥等步骤，制得复合型高效污泥脱水剂，将其应用于工业、市政污泥处理，可大幅降低污泥的含水率和污泥比阻，并有效降低废水中重金属离子浓度。本发明通过加入来源广泛、成本低廉的活性炭，以及生物相容性好的壳聚糖，使本发明具有成本低廉、绿色环保、投药量低、脱水效果好等优点，适用面广，可推广应用于工业污水处理、城市污水处理、农村废水处理、造纸污水处理等领域中。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种复合型高效污泥脱水剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，城市污水处理量的增加使水处理过程产生大量剩余污泥，因此对污泥的处理和资源化利用越来越为人们所关注。污泥作为污水处理过程的产物，其组成成分十分复杂，包括工业废水或生活污水处理过程中截留下来的大量固体颗粒，如泥沙、动植物残体等，大量的由微生物群体组成的菌胶团及其吸附的有机物，还有其他的如重金属元素、寄生虫卵和少量的病原微生物等有毒有害物质。

一般来说，采用机械脱水可以获得20%－30%的含固率，所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍然较高，具有流体性质，其处置难度和成本仍然较高，因此有必要进一步减量。此时，在自然风干之外，只有通过输入热量形成蒸发，才能够实现大规模减量。采用热量进行干燥的处理就是热干化。如果污泥不经有效的处理而直接进入自然环境，会对自然环境造成严重的污染。另一方面，由于污泥含有大量的水分，含水率一般高达97 .5%～99.5%，导致污泥的体积十分庞大，对后续处理工序和运输带来很大的困难并大幅增加了处理费用，因此，必须对污泥进行脱水处理，以减小污泥的体积。

当前，除了机械脱水外，向污泥中投加化学絮凝剂是当今普遍采用的污泥调理方法。现在最常用的污泥脱水剂是聚丙烯酰胺类，聚丙烯酰胺类是一种有机高分子絮凝剂，在脱水过程中部分水解成丙烯酸和有机胺等有毒单体，产生二次污染；而且絮凝后污泥中含有的PAM有机高分子不利于污泥的最终处黄和污泥堆肥资源化利用。壳聚糖是一种天然高分子有机物，具有生物相容性、易生物降解、水溶性好的优点，分子内含有大量的羟基和氨基，作为水处理剂有絮凝性好、吸附螯合能力强、无毒及无二次污染等优点。中国专利CN109231792公开了一种采用壳聚糖作原料制得的污水污泥脱水剂，显著改善了对剩余污泥的脱水性能，降低了剩余污泥的处理成本，提高了给水污泥的资源化利用率，但仍存在制备过程复杂、成本高昂、脱水效果不理想、投药量大等缺点。因此，很有必要研发一种成本低廉、绿色环保、脱水效果好的污泥脱水剂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种复合型高效污泥脱水剂，其以活性炭、石墨烯、壳聚糖为原料，通过酰氯化、共聚合、真空干燥等步骤，制得复合型高效污泥脱水剂，以解决现有技术中污泥脱水成本高、污泥脱水后存在二次污染、脱水效果差、投药量大等技术缺陷。

本发明通过以下技术方案进行实现：

一方面，本发明提供一种复合型高效污泥脱水剂，按照百分比计，其组成如下：活性炭为60-85%，功能化石墨烯为0.5-3%，壳聚糖15-30%，分散剂1-10%。

进一步地，所述活性炭粒径为10-200μm，具体地，所述活性炭粒径为50-200μm，优选地，所述活性炭粒径为150μm。

进一步地，所述壳聚糖分子量为50-100kDa、脱乙醛度70-90%；具体地，所述壳聚糖分子量为50-80kDa、脱乙醛度80-90%；优选地，所述壳聚糖分子量为70kDa、脱乙醛度85%.

进一步地，所述分散剂为六偏磷酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中至少一种的组合；具体地，所述分散剂为六偏磷酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中至少一种的组合；优选地，所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

一方面，本发明提供一种复合型高效污泥脱水剂的制备方法，包括如下步骤：