改性污泥脱水调理剂及其制备方法和应用、污泥脱水方法技术

本发明专利技术公开了一种改性污泥脱水调理剂及其制备方法和应用、污泥脱水方法，该改性污泥脱水调理剂的制备方法包括：将骨架构建剂、化学调理剂在介质溶剂中进行改性反应，化学调理剂选自酸性无机盐调理剂、酸性无机高分子絮凝剂中的至少一种；以上方法基于现有耗材通过混合改性反应，可提高骨架构建剂的表面积、平均粒径和Zeta电位，提高助滤效果，提升脱水性能，进而可发挥现有耗材的最大效用，以低成本、简单、绿色的方式提升污泥脱水水平，同时实现骨架构建剂的高价值资源化利用。架构建剂的高价值资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
改性污泥脱水调理剂及其制备方法和应用、污泥脱水方法


[0001]本专利技术涉及污泥处理
，尤其是涉及一种改性污泥脱水调理剂及其制备方法和应用、污泥脱水方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着污水处理能力及处理率的快速增长，带来了剩余污泥大量产生的现象，污泥脱水是污泥减量化的重要一环，开发一种高效绿色低价的污泥脱水剂是当前污泥处理行业的重中之重。粉煤灰、炉渣等骨架构建剂一般含有丰富的金属离子和硅铝物质，通常被作为助滤剂用于污泥脱水行业。而目前常用的污泥调理方法一般先向污泥中添加化学调理剂，而后直接添加骨架构建剂进行助滤，但这种添加方式，粉煤灰等骨架构建剂未经改性，其表面通常带有负电荷，这会与污泥絮体颗粒所带的负电荷竞争污泥调理剂的正电荷，进而会阻碍污泥脱水进程。因此，迫切需要开发一种高效绿色低价的污泥脱水调理剂和脱水方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种改性污泥脱水调理剂及其制备方法和应用、污泥脱水方法。
[0004]本专利技术的第一方面，提出了一种改性污泥脱水调理剂的制备方法，包括以下步骤：将骨架构建剂、化学调理剂在介质溶剂中进行改性反应；所述化学调理剂选自酸性无机盐调理剂、酸性无机高分子絮凝剂中的至少一种。
[0005]根据本专利技术实施例改性污泥脱水调理剂的制备方法，至少具有以下有益效果：该制备方法通过以化学调理剂和骨架构建剂为原料，在介质溶剂中进行改性反应，其中，化学调理剂溶于溶剂使反应体系呈酸性，在酸性反应体系中，骨架构建剂表面的至少部分杂颗粒溶解，甚至骨架构建剂表面被微腐蚀以及腐蚀掉小颗粒骨架构建剂，进而表面吸附H
+
，从而可增大骨架构建剂的比表面积和平均粒径，增加骨架构建剂吸附水的可用面积，同时还会增多其表面吸附位点，且由于酸性反应体系，以及骨架构建剂具有吸附性质，可以吸附H
+
，从而可提高Zeta电位，进而提高助滤效果，提升脱水性能。由此，该制备方法基于现有耗材通过混合改性反应可提高现有耗材的效用，以低成本、简单、绿色的方式提升污泥脱水水平，同时也实现了骨架构建剂的高价值资源化利用。
[0006]在本专利技术的一些实施方式中，所述化学调理剂含有金属元素，具体为有助于脱水的非重金属类金属元素，通常为二价以上金属元素，例如Al、Fe、Ca、Mg、Zn、Ti中的任一种或多种，优选为Al和/或Fe，进一步优选为Al。由于污泥絮体颗粒带负电荷，含金属元素的化学调理剂用于水后可通过金属离子的作用，提高污泥脱水性，例如，一些高价金属离子(如Al
3+
、Fe
3+
、Ti
4+
)可通过高的正价电荷，进行污泥絮体的电荷中和，可以让污泥絮体排斥力减弱，聚集成更大的污泥絮体；一些二价金属离子(如Mg
2+
、Ca
2+
等)可通过架桥作用，将污泥絮体颗粒凝结为更大的絮体，从而助于污泥脱水。并且，经专利技术人研究发现，Al
3+
、Fe
3+
对污泥脱
水效果的提升作用显著优于Mg
2+
、Ca
2+
、Zn
2+
，且Al
3+
对污泥脱水效果的影响(或提升作用)优于Fe
3+
，Ti
4+
虽然电荷中和性强，但由于其在水中会快速水解，由此，化学调理剂一般优选含Al元素或Fe元素的化学调理剂，进一步优选采用含Al元素的化学调理剂。
[0007]在本专利技术的一些实施方式中，所述骨架构建剂含有所述金属元素，即骨架构建剂中至少含有与化学调理剂中金属元素相同的金属元素；所述改性反应的温度控制在骨架构建剂中所述金属元素的溶出温度以上，且低于化学调理剂的分解温度；所述改性反应的时间控制在所述骨架构建剂中的所述金属元素处于溶出状态或液相中所述金属元素所对应金属离子的浓度恢复到反应初始状态。其中，骨架构建剂中所述金属元素的溶出温度是指骨架构建剂中至少与化学调理剂所含金属元素相同的金属元素在反应体系中可溶出的温度；骨架构建剂中的所述金属元素处于溶出状态，即固相中所述金属元素的含量相对于原始骨架构建剂降低，而液相中所述金属元素对应的金属离子含量增加。
[0008]具体地，化学调理剂溶于溶剂使反应体系呈酸性，酸性反应体系可使骨架构建剂中的至少部分金属元素溶出。并且专利技术人在实验研究过程发现，在骨架构建剂中相同于化学调理剂所含的金属元素的溶出温度以上，且低于化学调理剂的分解温度的条件下，改性反应过程中，随着时间的增加，骨架构建剂中该金属元素(即相同于化学调理剂所含金属元素)的吸附和溶出呈循环状态。具体地，由于骨架构建剂自身所具备吸附性能，反应开始阶段，其先表现出吸附性，液相中的金属离子被吸附至骨架构建剂中，液相中的金属离子浓度先降低，达到吸附极限后，进入溶出阶段，骨架构建剂中的金属元素逐渐溶出，液相中的金属离子浓度又慢慢增加，由于骨架构建剂中原本所含金属元素也会溶出，达到溶出极限时，液相中金属离子浓度高于反应初始状态，即液相中金属离子浓度相比于反应初始状态有所增加，之后进入下一轮的金属离子吸附阶段，液相中的金属离子逐渐被吸附进入骨架构建剂，液相中的金属离子浓度逐渐恢复到反应初始阶段，进一步反应，金属离子进一步逐渐被吸附进入骨架构建剂中，液相中的金属离子浓度低于反应初始状态，达到吸附极限后，被吸附的金属离子又被进一步溶出释放，以此类推循环。而除了相同于化学调理剂所含金属元素(如AlCl3所含Al元素)之外，骨架构建剂中其他金属元素的溶出情况随时间变化不明显，但都呈溶出状态。但经专利技术人实验研究发现，骨架构建剂中相同于化学调理剂所含金属元素的金属元素溶出情况，对污泥脱水效果影响较大，若在骨架构建剂中相同于化学调理剂所含金属元素的金属元素A处于吸附状态，而其他金属元素处于溶出状态，且溶出量大于金属元素A的吸附量情况下，脱水效果仍不如金属元素A溶出状态下或液相中化学调理剂所含金属元素对应的金属离子浓度恢复到反应初始状态时的脱水效果。由上，若将反应时间控制在液相中化学调理剂所含金属元素对应金属离子的浓度低于反应初始状态，化学调理液的脱水性能反而可能低于原始化学调理液，由此，为了避免原液相体系中化学调理剂所含金属元素对应的金属离子被反向吸附到骨架构建剂中而劣化液相的脱水性能，一般将改性反应的时间控制在骨架构建剂中相同于化学调理剂所含金属元素的金属元素处于溶出状态或液相中化学调理剂所含金属元素对应金属离子的浓度恢复反应初始状态。
[0009]其中，若将改性反应的时间控制在液相体系中化学调理剂所含金属元素对应金属离子的浓度基本恢复反应初始状态，基于以上反应过程固相骨架构建剂经改性处理，及其他金属离子的溶出，助滤效果得以提升，可提高污泥脱水性能。优选地，改性反应的时间控制在骨架构建剂中相同于化学调理剂所含金属元素的金属元素处于溶出状态，从而可在实
现对固相骨架构建剂改性的同时，实现对液相的有效改性，提升液相中化学调理剂所含金属元素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性污泥脱水调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将骨架构建剂、化学调理剂在介质溶剂中进行改性反应；所述化学调理剂选自酸性无机盐调理剂、酸性无机高分子絮凝剂中的至少一种。2.根据权利要求1所述的改性污泥脱水调理剂的制备方法，其特征在于，所述化学调理剂含有金属元素，且所述骨架构建剂含有所述金属元素；所述改性反应的温度控制在所述骨架构建剂中所述金属元素的溶出温度以上，且低于所述化学调理剂的分解温度；所述改性反应的时间控制在所述骨架构建剂中的所述金属元素处于溶出状态或液相中所述金属元素所对应金属离子的浓度恢复到反应初始状态。3.根据权利要求1所述的改性污泥脱水调理剂的制备方法，其特征在于，所述骨架构建剂选自粉煤灰、底灰、稻壳灰、硅灰、矿粉、赤泥中的至少一种；优选地，所述酸性无机盐调理剂选自酸性铝盐调理剂、酸性铁盐调理剂、酸性钛盐调理剂中的至少一种，所述酸性无机高分子絮凝剂选自聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合氯化硫酸铁、聚磷氯化铁中的至少一种。4.根据权利要求1所述的改性污泥脱水调理剂的制备方法，其特征在于，将骨架构建剂、化学调理剂在介质溶剂中进行改性反应具体包括：先将化学调理剂溶于介质溶剂中得到化学调理液，而后加入骨架构建剂进行改性反应。5.根据权利要求4所述的改性污泥脱水调理剂的制备方法，其特征在于，所述化学调理剂含有金属元素，所述化学调理液中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林琳，孙滢斐，李晓岩，李炳，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：