一种市政污泥脱水调理剂及其脱水调理方法技术

本发明专利技术公开了一种市政污泥脱水调理剂及其脱水调理方法，所述的脱水调理剂包括两性淀粉基絮凝剂10

【技术实现步骤摘要】
一种市政污泥脱水调理剂及其脱水调理方法


[0001]本专利技术属于市政污泥处理
，特别涉及一种市政污泥脱水调理剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着环境法规的日益严格以及精神文明建设的不断加强，合理有效地处理和处置污泥已经成为废水处理的重大挑战。截至2020年6月底，全国设市城市累计建成城市污水处理厂5,000多座，污水处理能力达2.1亿立方米/日。污水处理厂产生的大量剩余污泥是当前面临的重要问题，如果处置不当，将会对区域环境带来威胁。
[0003]由于污泥的处理成本高，污泥调理脱水是污泥处理中必不可少的手段。现有主流污泥调理为无机盐絮凝剂(氯化铁、聚氯化铝等)和有机合成聚合物絮凝剂(阳离子聚丙烯酰胺等)联合生石灰。这些调理方法因无机药量大，腐蚀设备，影响热值，焚烧后易带来二次污染，副作用大；同时，合成聚合物的絮凝剂缺乏可生物降解性，对人类、动物和水生生物都具有显著毒性，造成环境负担。因此，开发环境友好、经济高效的污泥调理脱水方法，具有重要的现实需求。
[0004]生物聚合物，尤其是淀粉，作为环保型、可生物降解的无毒天然高分子絮凝剂逐渐发展。其中，两性淀粉基絮凝剂因能同时发挥阴、阳离子基团作用，在污泥脱水领域有极强的潜力。同时，淀粉来源广泛，价格低廉，因此两性淀粉基絮凝剂性价比较高，在实际生产中能够被广泛运用。污泥调理脱水通常添加多孔材料作为物理骨架构建体以构建排水通道。为了避免生石灰等矿物材料的使用，以碳基材料作有效替换。碳基材料具有低灰分，低成本，高孔隙率和高热值等优点，有利于后续污泥处置。含有大量长纤维的污泥的脱水性能显著提高。因此选择碳基材料聚酯纤维作为骨架构建体。
[0005]若制备新型两性淀粉基絮凝剂结合聚酯纤维作骨架构建体联合调理市政污泥，不仅能减少处理纤维和污泥相关的费用，而且能有效减少环境中的碳排放。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是通过少量添加脱水调理剂实现市政污泥的快速脱水，有效提高脱水后泥饼热值，提高市政污泥脱水过程的高效、环保。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：
[0008]一种市政污泥脱水调理剂，包括如下按质量份数计的组分：
[0009]两性淀粉基絮凝剂10
‑
15份；
[0010]聚酯纤维20
‑
25份。
[0011]其中，所述的两性淀粉基絮凝剂是以淀粉作为基材，接枝阳离子基团和阴离子基团；所述的阳离子基团为季铵基团甲基(
‑
N
+
(CH3)3)；所述的阴离子基团为羧基(
‑
COO
‑
)。
[0012]优选地，所述淀粉为平均分子量为1.5
×
105‑
2.0
×
105g/mol的玉米淀粉。
[0013]优选地，阳离子基团取代度65％
‑
70％，阴离子基团取代度10％
‑
15％；所述两性淀
粉基絮凝剂在pH＝7时，zeta电位为18.65mV
‑
22.54mV。
[0014]具体地，所述的两性淀粉基絮凝剂采用如下步骤制备：
[0015](1)将淀粉和氢氧化钠分散蒸馏水中，水浴加热进行碱化；
[0016](2)加入3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵，持续搅拌并加入氯乙酸，反应结束后，冷却至室温，用盐酸溶液中和至中性；随后产物于乙醇中沉淀，洗涤，过滤，干燥至恒重即得到所需两性淀粉絮凝剂。
[0017]优选地，步骤(1)中，淀粉与氢氧化钠质量比为2:1
‑
6:1，60℃
‑
70℃水浴加热，碱化0.5h
‑
2h。
[0018]优选地，步骤(2)中，3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵与淀粉质量比1:1
‑
1:3；氯乙酸与淀粉质量比1:1
‑
1:3；在60℃
‑
70℃下反应2h
‑
3h后，冷却至室温。
[0019]优选地，所述的聚酯纤维为束状单丝无卷曲的工业聚酯纤维，直径16
‑
22μm，长度2
‑
6mm，抗拉强度600
‑
700MPa，弹性模量3000
‑
3500MPa。
[0020]进一步地，本专利技术还提供上述脱水调理剂对市政污泥进行脱水调理的方法，包括如下步骤：
[0021]S1：将两性淀粉基絮凝剂加入到蒸馏水中充分搅拌直到溶液澄清透明，然后加入到市政污泥中进行充分的搅拌，随后再加入聚酯纤维搅拌均匀；
[0022]S2：采用板框压滤机对步骤S1所得污泥进行压榨，获得泥饼。
[0023]优选地，步骤S1中，所述两性淀粉基絮凝剂添加量为市政污泥干基10
‑
15
‰
，所述聚酯纤维添加量为市政污泥干基20
‑
25％；投加絮凝剂搅拌反应10
‑
20min后，再投加聚酯纤维并搅拌均匀，随后静置反应30
‑
60min；步骤S2中，板框压滤机设定压力为0.6
‑
0.8Mpa，压榨时间为2
‑
3h。获得的泥饼含水率60～64％，污泥比阻5.78
×
10
12
m/kg；污泥毛细吸水时间25.27s，泥饼热值2000～2150Kcal/kg，泥饼挥发性固体占总固体含量77.67％，灰分占总固体含量20～22.5％。
[0024]有益效果：
[0025](1)本专利技术所提供方法中，两性淀粉基絮凝剂富含阴阳离子基团，且与污泥胞外聚合物结构相似，产生良好的亲和性，有助于污泥絮凝，具有优良的污泥絮凝、脱水能力。
[0026](2)本专利技术所使用的两性淀粉基絮凝剂溶解性极好，易于充分分散在污泥中，并且添加量极少，具有环保、高效的特点。
[0027](3)本专利技术所使用的聚酯纤维为废弃聚酯纤维，具有高孔隙率，低灰分含量，低成本和高热值等优点，有利于后续污泥焚烧处置。
[0028](4)本专利技术所述的两性淀粉基絮凝剂联合聚酯纤维调理市政污泥并脱水后，最佳添加量条件下的污泥含水率下降至64％，泥饼热值达2114Kcal/kg；经济效益高、可复制、易推广，符合国家绿色发展要求，具有较好的应用前景。
附图说明
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0030]图1为淀粉基材和两性淀粉基絮凝剂(不同阴阳离子基团取代度)材料的红外光谱。
[0031]图2为两性淀粉基絮凝剂(不同阴阳离子基团取代度)联合不同添加量聚酯纤维调理污泥脱水后泥饼含水率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种市政污泥脱水调理剂，其特征在于，包括如下按质量份数计的组分：两性淀粉基絮凝剂10
‑
15份；聚酯纤维20
‑
25份。2.根据权利要求1所述的市政污泥脱水调理剂，其特征在于，所述的两性淀粉基絮凝剂是以淀粉作为基材，接枝阳离子基团和阴离子基团；所述的阳离子基团为季铵基团甲基；所述的阴离子基团为羧基。3.根据权利要求2所述的市政污泥脱水调理剂，其特征在于，所述淀粉为平均分子量为1.5
×
105‑
2.0
×
105g/mol的玉米淀粉。4.根据权利要求2所述的市政污泥脱水调理剂，其特征在于，阳离子基团取代度65％
‑
70％，阴离子基团取代度10％
‑
15％；所述两性淀粉基絮凝剂在pH＝7时，zeta电位为18.65mV
‑
22.54mV。5.根据权利要求2所述的市政污泥脱水调理剂，其特征在于，所述的两性淀粉基絮凝剂采用如下步骤制备：(1)将淀粉和氢氧化钠分散蒸馏水中，水浴加热进行碱化；(2)加入3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵，持续搅拌并加入氯乙酸，反应结束后，冷却至室温，用盐酸溶液中和至中性；随后经洗涤、干燥后即得。6.根据权利要求5所述的市政污泥脱水调理剂，其特征在于，步骤(1)中，淀粉与氢氧化钠质量比为2:1
‑
6:1，60℃
‑
70℃水浴加热，碱化0.5h
‑
2h。7.根据权利要求5所述的市政污泥脱水调理剂，其特征在于，步骤(2)中，3
‑
氯<...

【专利技术属性】
技术研发人员：边博，田甘沛，杨雨晨，周凯，刘佳，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：