一种污泥脱水干化处理工艺
阅读说明：本技术 一种污泥脱水干化处理工艺 (Sludge dewatering and drying treatment process ) 是由 沈小波 张强 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明属于废水污泥处理技术领域,具体涉及一种污泥脱水干化处理工艺,该工艺包括如下步骤：污泥预处理：对污泥进行臭味收集处理,计算污泥的干重,按照质量比例量取污泥调理剂,污泥调理剂的用量为污泥干重的13.2％-23.4％；采用污泥调理剂对污泥进行脱水调理,再加入杀菌消毒剂对污泥进行消毒灭菌；通过改性后聚合氯化铁表面积增大,使得聚合氯化铁对微絮体的吸附能力增强,微絮体相互粘结,更易聚集结合,起到了吸附架桥作用,促使微絮粒形成更大的絮体,加大沉淀速率,提高污染物去除效率,进而提高了污泥脱水干化的效果；通过加入高岭土,起到了吸附架桥作用,促使微絮粒形成更大的絮体,加大沉淀速率,提高污染物去除效率。(The invention belongs to the technical field of wastewater and sludge treatment, and particularly relates to a sludge dewatering and drying treatment process, which comprises the following steps: sludge pretreatment: performing odor collection treatment on sludge, calculating the dry weight of the sludge, and weighing a sludge conditioner according to the mass proportion, wherein the using amount of the sludge conditioner is 13.2-23.4% of the dry weight of the sludge; dewatering and conditioning the sludge by adopting a sludge conditioner, and then adding a sterilizing disinfectant to sterilize and disinfect the sludge; the surface area of the modified polyferric chloride is increased, so that the adsorption capacity of the polyferric chloride on the micro flocs is enhanced, the micro flocs are mutually bonded and are easy to aggregate and combine, an adsorption bridging effect is achieved, the micro flocs are promoted to form larger flocs, the precipitation rate is increased, the pollutant removal efficiency is improved, and the sludge dewatering and drying effects are further improved; through adding kaolin, the adsorption and bridging effects are achieved, micro flocs are promoted to form larger flocs, the precipitation rate is increased, and the pollutant removal efficiency is improved.)
技术领域
本发明属于废水污泥处理技术领域，涉及一种污泥脱水干化处理工艺。
背景技术
随着经济社会的快速发展以及水处理覆盖率的增加，城市污水处理厂每天都会产生大量的剩余污泥。污泥主要由微生物细胞群体及其解体产物组成，除含有大量有机质外，还含有大量的重金属离子、病原体等有害物质，并具有含水量高、体积大、形态复杂、输送困难等特性。
污泥干化是指利用热介质，通过专门的工艺和设备，直接或间接加热污泥，使污泥中全部或部分水分蒸发的一种工艺。污泥热干化处理可进一步加强机械脱水后污泥含水率的降低，可根据对脱水后污泥处置方式进行调整，甚至可以达到全干化。污泥干化后可直接填埋和焚烧，也可进一步处理作为土壤改良剂、肥料或建材等，还可以利用其热值作为替代能源。
污泥干化时需要加入污泥调理剂，而传统的污泥调理剂(如聚丙烯酰胺)作为污泥处理调理剂，污泥脱水干化后的含水率不低，而且有些污泥调理剂尽管本身没有毒性，但其内部没有参加反应的单体，如丙烯酰胺等却具有很大的毒性，因此，开发絮凝活性高、无毒的污泥调理剂显得极为迫切且具有现实意义。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种污泥脱水干化处理工艺，用于解决上述技术问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种污泥脱水干化处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：污泥预处理：对污泥进行臭味收集处理，计算污泥的干重，按照质量比例量取污泥调理剂，污泥调理剂的用量为污泥干重的13.2％-23.4％；采用污泥调理剂对污泥进行脱水调理，再加入杀菌消毒剂对污泥进行消毒灭菌；污泥调理剂可以使污泥颗粒重新絮凝聚合，增大污泥颗粒体积，从而改善污泥的脱水效果，压滤后的污泥含水量可以从98％以上降低至60％以下，极大了降低干燥成本；
步骤二：污泥脱水：将步骤一中的污泥放入压滤机进行脱水，脱水后的污泥含水量为70％-75％，压滤沉降后的污水流至废液收集池，加入混凝剂，沉降时间为7-10h；
步骤三：污泥干化：将步骤二中的污泥放入污泥干化机中，将蒸汽锅炉中温度为100-150℃的蒸汽通入到污泥干化机，对污泥加热；加热产生的水蒸气经过冷凝之后排出；在干燥机内部蒸发产生的废气，经管道输送到废气处理塔进行废气处理。
进一步地，所述污泥调理剂包括如下重量份原料：改性聚合氯化铁35.57份-56.36份、高岭土15.25份-20.95份、硅烷偶联剂3.36-4.23份、改性剂4.23份-6.95份、氧化剂3.74-4.15份；
所述改性聚合氯化铁通过如下步骤制备：
步骤SS1:将聚合氯化铁分散于乙醇水溶液中，在氮气下的保护下加入硅烷偶联剂，在升温加热至45-55℃后，保温回流，得到中间物B；
步骤SS2：将中间物B加入到2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液中，搅拌，充分反应后过滤，洗涤，得到中间物C；
步骤SS3:将中间物C与改性剂、氧化剂加入到超临界CO2反应釜中，在温度为50-95℃、压力为35MPa的条件下反应2-3h，取出，静置沉淀，然后去除上清液，再进行水洗处理，先进行溢流水洗5-10min，再加入0.5-1g/L的醋酸中和，最后溢流水洗5-10min，再水洗至pH＝6.5-8，得到改性聚合氯化铁。
进一步地，步骤SS1中聚合氯化铁、乙醇水溶液的用量比为3.85g：35mL，S2所述中间物B、2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液的用量比为20.25g：45mL。
进一步地，步骤SS3所述中间物C、改性剂、氧化剂和醋酸的用量比为5.6g：0.85g：1.32g：15mL。
进一步地，步骤SS3中所述氧化剂是双氧水、氯酸钠质量比混合而得。
进一步地，所述污泥调理剂由如下步骤制成：
步骤S1:在40-60℃下，将高岭土与改性聚合氯化铁加入水中，混合搅拌1-3h，向其中加入乙二胺四乙酸二钠溶液进行反应，超声分散15-30min，分离后除去上清液，加入水后超声密封保存，制得悬浊液，再加入盐酸与硫酸的混合酸，将悬浊液的pH调至3.25-4.25，得到中间物A；
步骤S2:在中间物A内加入催化剂，搅拌至催化剂溶解，再加入助滤剂，升温至110℃-130℃，在持续保温的条件下，反应2-3h；再加至过氧化氢水溶液中，搅拌4-8h后,将反应物离心分离、洗涤，如此重复3-5次，所得的产物在80-90℃真空干燥至恒重，得到污泥调理剂。
进一步地，步骤S2的搅拌温度为25℃，搅拌时间30min，搅拌速率100rpm。
进一步地，步骤S1中盐酸与硫酸的混合酸为盐酸和硫酸按照3mL：5mL混合而成、盐酸与硫酸的混合酸、乙二胺四乙酸二钠溶液的用量比为5mL：8mL。
进一步地，步骤S2中，中间物A、催化剂、助滤剂以及过氧化氢水溶液的用量比为7g：0.35g：1.2g:35mL。
进一步地，步骤S2中所述催化剂为硝酸盐或亚硝酸盐。
进一步地，步骤S2中助滤剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵质量比混合而得。
进一步地，所述2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液的摩尔浓度为50mmol/L。
本发明的有益效果：
(1)首先采用在氮气下的保护下加入带氨基的硅烷偶联剂将聚合氯化铁进行表面改性，再通过2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液以化学键连接在聚合氯化铁表面，可以有效的降低聚合氯化铁之间的团聚，增强在聚合氯化铁的分散性，从而起到吸附污泥中微絮体的作用，而聚合氯化铁的多之间也会促进表面的空化效应，增强对微絮体的破解效果；加入的高岭土可以利用分散在污泥固体颗粒中，可以显著地提升聚合氯化铁之间的韧性，以形成增强骨架，保持污泥脱水的通透性。
(2)通过改性后聚合氯化铁表面积增大，使得聚合氯化铁对微絮体的吸附能力增强，微絮体相互粘结，更易聚集结合，起到了吸附架桥作用，促使微絮粒形成更大的絮体，加大沉淀速率，提高污染物去除效率，进而提高了污泥脱水干化的效果；通过加入高岭土，起到了吸附架桥作用，促使微絮粒形成更大的絮体，加大沉淀速率，提高污染物去除效率。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备改性聚合氯化铁：
步骤SS1:将聚合氯化铁分散于乙醇水溶液中，控制聚合氯化铁、乙醇水溶液的用量比为3.85g：35mL，在氮气下的保护下加入硅烷偶联剂，在升温加热至45℃后，保温回流，得到中间物B；
步骤SS2：将中间物B加入到浓度为50mmol/L的2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液中，控制中间物B、2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液的用量比为20.25g：45mL，搅拌，充分反应后过滤，洗涤，得到中间物C；
步骤SS3:将中间物C与改性剂、氧化剂加入到超临界CO2反应釜中，控制中间物C、改性剂、氧化剂和醋酸的用量比为5.6g：0.85g：1.32g：15mL，氧化剂是双氧水、氯酸钠质量比混合而得，在温度为50℃、压力为35MPa的条件下反应2h，取出，静置沉淀，然后去除上清液，再进行水洗处理，先进行溢流水洗5min，再加入0.5g/L的醋酸中和，最后溢流水洗5min，再水洗至pH＝6.5，得到改性聚合氯化铁。
实施例2
制备改性聚合氯化铁：
步骤SS1:将聚合氯化铁分散于乙醇水溶液中，控制聚合氯化铁、乙醇水溶液的用量比为3.85g：35mL，在氮气下的保护下加入硅烷偶联剂，在升温加热至50℃后，保温回流，得到中间物B；
步骤SS2：将中间物B加入到浓度为50mmol/L的2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液中，控制中间物B、2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液的用量比为20.25g：45mL，搅拌，充分反应后过滤，洗涤，得到中间物C；
步骤SS3:将中间物C与改性剂、氧化剂加入到超临界CO2反应釜中，控制中间物C、改性剂、氧化剂和醋酸的用量比为5.6g：0.85g：1.32g：15mL，氧化剂是双氧水、氯酸钠质量比混合而得，在温度为75℃、压力为35MPa的条件下反应2.5h，取出，静置沉淀，然后去除上清液，再进行水洗处理，先进行溢流水洗7min，再加入0.8g/L的醋酸中和，最后溢流水洗8min，再水洗至pH＝7.5，得到改性聚合氯化铁。
实施例3
制备污泥调理剂：
步骤SS1:将聚合氯化铁分散于乙醇水溶液中，控制聚合氯化铁、乙醇水溶液的用量比为3.85g：35mL，在氮气下的保护下加入硅烷偶联剂，在升温加热至55℃后，保温回流，得到中间物B；
步骤SS2：将中间物B加入到浓度为50mmol/L的2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液中，控制中间物B、2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液的用量比为20.25g：45mL，搅拌，充分反应后过滤，洗涤，得到中间物C；
步骤SS3:将中间物C与改性剂、氧化剂加入到超临界CO2反应釜中，控制中间物C、改性剂、氧化剂和醋酸的用量比为5.6g：0.85g：1.32g：15mL，氧化剂是双氧水、氯酸钠质量比混合而得，在温度为95℃、压力为35MPa的条件下反应3h，取出，静置沉淀，然后去除上清液，再进行水洗处理，先进行溢流水洗10min，再加入1g/L的醋酸中和，最后溢流水洗10min，再水洗至pH＝8，得到改性聚合氯化铁。
实施例4
制备污泥调理剂：
步骤S1：在40℃下，将高岭土与改性聚合氯化铁加入水中，混合搅拌1h，向其中加入乙二胺四乙酸二钠溶液进行反应，超声分散15min，分离后除去上清液，加入水后超声密封保存，制得悬浊液，再加入盐酸与硫酸的混合酸，盐酸与硫酸的混合酸为盐酸和硫酸按照3mL：5mL混合而成，控制盐酸与硫酸的混合酸、乙二胺四乙酸二钠溶液的用量比为5mL：8mL，将悬浊液的pH调至3.25，得到中间物A；
步骤S2:在中间物A内加入催化剂，搅拌至硝酸盐或亚硝酸盐催化剂溶解，再加入助滤剂，助滤剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵质量比混合而得，升温至110℃，在持续保温的条件下，反应2h；再加至过氧化氢水溶液中，控制中间物A、催化剂、助滤剂以及过氧化氢水溶液的用量比为7g：0.35g：1.2g:35mL，搅拌4h后,搅拌温度为25℃，搅拌时间30min，搅拌速率100rpm，将反应物离心分离、洗涤，如此重复3次，所得的产物在80℃真空干燥至恒重，得到污泥调理剂。
实施例5
制备污泥调理剂：
步骤S1：在50℃下，将高岭土与改性聚合氯化铁加入水中，混合搅拌2h，向其中加入乙二胺四乙酸二钠溶液进行反应，超声分散23min，分离后除去上清液，加入水后超声密封保存，制得悬浊液，再加入盐酸与硫酸的混合酸，盐酸与硫酸的混合酸为盐酸和硫酸按照3mL：5mL混合而成，控制盐酸与硫酸的混合酸、乙二胺四乙酸二钠溶液的用量比为5mL：8mL，将悬浊液的pH调至3.75，得到中间物A；
步骤S2:在中间物A内加入催化剂，搅拌至硝酸盐或亚硝酸盐催化剂溶解，再加入助滤剂，助滤剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵质量比混合而得，升温至120℃，在持续保温的条件下，反应2.5h；再加至过氧化氢水溶液中，控制中间物A、催化剂、助滤剂以及过氧化氢水溶液的用量比为7g：0.35g：1.2g:35mL，搅拌6h后,搅拌温度为25℃，搅拌时间30min，搅拌速率100rpm，将反应物离心分离、洗涤，如此重复4次，所得的产物在85℃真空干燥至恒重，得到污泥调理剂。
实施例6
制备污泥调理剂：
步骤S1：在60℃下，将高岭土与改性聚合氯化铁加入水中，混合搅拌3h，向其中加入乙二胺四乙酸二钠溶液进行反应，超声分散30min，分离后除去上清液，加入水后超声密封保存，制得悬浊液，再加入盐酸与硫酸的混合酸，盐酸与硫酸的混合酸为盐酸和硫酸按照3mL：5mL混合而成，控制盐酸与硫酸的混合酸、乙二胺四乙酸二钠溶液的用量比为5mL：8mL，将悬浊液的pH调至4.25，得到中间物A；
步骤S2:在中间物A内加入催化剂，搅拌至硝酸盐或亚硝酸盐催化剂溶解，再加入助滤剂，助滤剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵质量比混合而得，升温至130℃，在持续保温的条件下，反应3h；再加至过氧化氢水溶液中，控制中间物A、催化剂、助滤剂以及过氧化氢水溶液的用量比为7g：0.35g：1.2g:35mL，搅拌8h后,搅拌温度为25℃，搅拌时间30min，搅拌速率100rpm，将反应物离心分离、洗涤，如此重复5次，所得的产物在90℃真空干燥至恒重，得到污泥调理剂。
实施例7
一种污泥脱水干化处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：污泥预处理：对污泥进行臭味收集处理，计算污泥的干重，按照质量比例量取污泥调理剂，污泥调理剂的用量为污泥干重的13.2％；采用实施例2制备的污泥调理剂对污泥进行脱水调理，再加入杀菌消毒剂对污泥进行消毒灭菌；
步骤二：污泥脱水：将步骤一中的污泥放入压滤机进行脱水，脱水后的污泥含水量为70％％，压滤沉降后的污水流至废液收集池，加入混凝剂，沉降时间为7h；经压滤后的污泥往往还含有较多的水分，为降低污泥水分，减少污泥体积，对污泥进行干化，污泥干燥的更彻底；
步骤三：污泥干化：将步骤二中的污泥放入污泥干化机中，将蒸汽锅炉中温度为100℃的蒸汽通入到污泥干化机，对污泥加热；加热产生的水蒸气经过冷凝之后排出；在干燥机内部蒸发产生的废气，经管道输送到废气处理塔进行废气处理。
实施例8
一种污泥脱水干化处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：污泥预处理对污泥进行臭味收集处理，计算污泥的干重，按照质量比例量取污泥调理剂，污泥调理剂的用量为污泥干重的17.4％；采用实施例2制备的污泥调理剂对污泥进行脱水调理，再加入杀菌消毒剂对污泥进行消毒灭菌；
步骤二：污泥脱水：将步骤一中的污泥放入压滤机进行脱水，脱水后的污泥含水量为73％，压滤沉降后的污水流至废液收集池，加入混凝剂，沉降时间为8.5h；经压滤后的污泥往往还含有较多的水分，为降低污泥水分，减少污泥体积，对污泥进行干化，污泥干燥的更彻底；
步骤三：污泥干化：将步骤二中的污泥放入污泥干化机中，将蒸汽锅炉中温度为130℃的蒸汽通入到污泥干化机，对污泥加热；加热产生的水蒸气经过冷凝之后排出；在干燥机内部蒸发产生的废气，经管道输送到废气处理塔进行废气处理。
实施例9
一种污泥脱水干化处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：污泥预处理：对污泥进行臭味收集处理，计算污泥的干重，按照质量比例量取污泥调理剂，污泥调理剂的用量为污泥干重的23.4％；采用实施例2制备的污泥调理剂对污泥进行脱水调理，再加入杀菌消毒剂对污泥进行消毒灭菌；
步骤二：污泥脱水：将步骤一中的污泥放入压滤机进行脱水，脱水后的污泥含水量为75％，压滤沉降后的污水流至废液收集池，加入混凝剂，沉降时间为10h；经压滤后的污泥往往还含有较多的水分，为降低污泥水分，减少污泥体积，对污泥进行干化，污泥干燥的更彻底；
步骤三：污泥干化：将步骤二中的污泥放入污泥干化机中，将蒸汽锅炉中温度为150℃的蒸汽通入到污泥干化机，对污泥加热；加热产生的水蒸气经过冷凝之后排出；在干燥机内部蒸发产生的废气，经管道输送到废气处理塔进行废气处理。
对比例1：与实施例8相比不将聚合氯化铁改性。
将实施例7-9与对比例1制备的污泥调理剂应用于污泥脱水干化处理，同时添加不使用污泥调理剂的对比例2，测试污泥脱水干化处理后的泥饼的含水率进行检测，得到结果如下表所示：
表1
由表1可见，对于对比例1，使用没有改性聚合氯化铁的污泥调理剂的污泥，影响了对污泥的脱水干化，
对于对比例2，当不使用污泥调理剂的时候，会更加强烈的影响了对污泥的脱水干化；通过将聚合氯化铁进行改性，可以更显著地提升聚合氯化铁的吸附性能；通过改性后聚合氯化铁表面积增大，使得聚合氯化铁对微絮体的吸附能力增强，微絮体相互粘结，更易聚集结合，起到了吸附架桥作用，促使微絮粒形成更大的絮体，加大沉淀速率，提高污染物去除效率，进而提高了污泥脱水干化的效果；通过加入高岭土，起到了吸附架桥作用，促使微絮粒形成更大的絮体，加大沉淀速率，提高污染物去除效率。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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