一种污泥降粘方法.pdf

本发明实施例提供了一种污泥降粘方法，属于污泥处理领域，能够在提高或保持污泥较高浓度的同时，降低污泥粘度，并提高污泥的稳定性。所述污泥降粘方法，将包括物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中，以降低污泥的粘性。本发明可用于污泥处理过程中。

1.  一种污泥降粘方法，其特征在于，包括：
将包括物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中，以降低污泥的粘性。

2.  根据权利要求1所述的污泥降粘方法，其特征在于，所述将包括物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中具体为：
将所述物理稳定剂、所述化学分散剂和所述生物降解剂同时加入到污泥中；或
将所述生物降解剂在加入所述物理稳定剂和所述化学分散剂之后再加入到污泥中。

3.  根据权利要求2所述的污泥降粘方法，其特征在于，将所述物理稳定剂和所述化学分散剂单独加入，或者将所述物理稳定剂和所述化学分散剂配置成混合溶液加入。

4.  根据权利要求3所述的污泥降粘方法，其特征在于，当所述物理稳定剂和所述化学分散剂配置成混合溶液加入时，升高所述混合溶液的温度至40℃-110℃。

5.  根据权利要求1所述的污泥降粘方法，其特征在于，所述化学分散剂将污泥的pH值范围控制在7-10。

6.  根据权利要求1所述的污泥降粘方法，其特征在于，所述生物降解剂将污泥的pH值范围控制在3-8。

7.  根据权利要求1所述的污泥降粘方法，其特征在于，以占添加完毕后污泥总质量的百分含量计，所述物理稳定剂的添加比例为0.5％-5％，所述化学分散剂的添加比例为0.1％-5％，所述生物降解剂的添加比例为0.5‰-1％。

8.  根据前述任一权利要求所述的污泥降粘方法，其特征在于，在搅拌的状态下，将包括所述物理稳定剂、所述化学分散剂和所述生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中。

9.  根据权利要求8所述的污泥降粘方法，其特征在于，利用剪切 搅拌装置进行搅拌，所述剪切搅拌装置的搅拌速度为600-4000转/分钟。

10.  根据权利要求9所述的污泥降粘方法，其特征在于，在所述剪切搅拌装置外部的底部或侧壁上还进一步设有超声波换能器，所述超声波换能器的工作频率为20-30kHz，振幅为20-40μm。

一种污泥降粘方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种污泥降粘方法。
背景技术
近年来，随着经济的快速发展带动了城市化进程的加快，城市污水处理量也越来越大，且污水处理后产生的污泥数量随之增加。污泥中含有大量有机污染物例如细菌、病毒、日用化学品等，有时还含有重金属污染物，给城市的环境带来了严重的污染。
经测试，城市污水处理后的污泥热值达5～20MJ/kg左右，具有很高的热值，如果能够从污泥当中回收能量，不仅可解决环境污染问题，还可利用回收的热量进行发电或生产低压蒸汽，从而使污泥变废为宝。
在实际污泥加工处理过程中，往往希望能够提高单位时间内泥浆的处理量，同时还要尽量减少设备投资，因此，提高污泥中固体物质的浓度是一种非常有效的方法。但工业中的泥浆浓度一般为5～8％，该浓度定义为泥浆干重占泥浆总重的质量百分比，其中泥浆干重是指将该泥浆干燥至无水状态后所剩余的干物质的质量。若进一步提高泥浆浓度，则泥浆的粘度也会随之提高，流动性变差，稳定性也随之下降，从而不利于实际输送。
因此，如何在提高或保持污泥较高浓度的同时，降低污泥粘度，并提高污泥的稳定性成为本领域技术人员关注研究的重点。
发明内容
本发明实施例提供了一种污泥降粘方法，能够在提高或保持污泥较高浓度的同时，降低污泥粘度，并提高污泥的稳定性。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种污泥降粘方法，包括：
将包括物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂的污泥降粘复合剂 加入到污泥中，以降低污泥的粘性。
可选的，所述将包括物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中具体为：
将所述物理稳定剂、所述化学分散剂和所述生物降解剂同时加入到污泥中；或
将所述生物降解剂在加入所述物理稳定剂和所述化学分散剂之后再加入到污泥中。
可选的，将所述物理稳定剂和所述化学分散剂单独加入，或者将所述物理稳定剂和所述化学分散剂配置成混合溶液加入。
进一步的，当所述物理稳定剂和所述化学分散剂配置成混合溶液加入时，升高所述混合溶液的温度至40℃-110℃。
具体的，所述化学分散剂将污泥的pH值范围控制在7-10。
具体的，所述生物降解剂将污泥的pH值范围控制在3-8。
可选的，以占添加完毕后污泥总质量的百分含量计，所述物理稳定剂的添加比例为0.5％-5％，所述化学分散剂的添加比例为0.1％-5％，所述生物降解剂的添加比例为0.5‰-1％。
可选的，在搅拌的状态下，将包括所述物理稳定剂、所述化学分散剂和所述生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中。
优选的，利用剪切搅拌装置进行搅拌，所述剪切搅拌装置的搅拌速度为600-4000转/分钟。
进一步优选的，在所述剪切搅拌装置外部的底部或侧壁上还进一步设有超声波换能器，所述超声波换能器的工作频率为20-30kHz，振幅为20-40μm。
本发明实施例提供了一种污泥降粘方法，该方法通过向污泥中先后加入物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂，利用三者的协同作用对污泥进行联合处理，这样可在避免污泥在流动过程中因摩擦系数较大而引起的流动不稳定性的前提下，破坏污泥中絮凝剂的化学结构并降低絮凝剂包裹水分的能力，使包裹于污泥中的水分游离出来，这样， 该处理过程中的有机质不但可得到有效、全面降解，提高转化率，还可使污泥在提高或保持较高浓度的同时，污泥粘度得到有效降低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所涉及的向污泥中加入的用于降低污泥粘度的污泥降粘复合剂主要包括物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂。其中，物理稳定剂主要起到物理分散和稳定的作用，加入该物理稳定剂，可有效减小污泥在流动过程中微观上的流层与流层之间的滑动摩擦力，从而达到降低流体粘度的目的，进而提高污泥在流动过程中的稳定性，避免了流动过程中因摩擦系数较大而引起的流动不稳定性的风险。
其中，物理稳定剂可包括木质素磺酸盐、腐植酸盐、聚羟基羧酸盐、聚羧酸盐、甲基萘磺酸盐甲醛缩合物、萘磺酸盐、硬脂酸、十二烷基苯磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、烷基醇酰胺、卵磷脂、氨基酸型表面活性剂和甜菜碱型表面活性剂中的至少一种。
化学分散剂主要起到化学分散及破壁作用，这主要是因为在污泥的处理过程中，在污泥中通常添加有絮凝剂。按照常规分类，絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及微生物絮凝剂三大类，絮凝剂能够降低或消除水中分散微粒的沉淀稳定性和聚合稳定性，使分散微粒凝聚、絮凝成聚集体而除去，且作为强化固液分离的手段，可用于强化污水的初次沉淀、浮选处理及活性污泥法之后的二次沉淀，还可用于污水三级处理或深度处理。但在该过程中，絮凝剂也促使大量的水分被包裹在了凝聚成的较大微粒当中，从而难以释放。加入该化学分散剂不仅可破坏污泥中絮凝剂的化学结构、降低絮凝剂包裹水分的能 力，使包裹于污泥中的水分游离出来，此外还可破坏污泥中微生物的细胞壁，从而进一步降低污泥粘度，提高流动性。
其中，化学分散剂可包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、次氯酸钠、次氯酸钾、磷酸钠、醋酸钠、醋酸钠-醋酸缓冲溶液、磷酸钾、醋酸钾和醋酸钾-醋酸缓冲溶液中的至少一种。
生物降解剂的作用则主要在于利用生物酶的化学催化反应使污泥处理过程中的有机质得到有效、全面降解，特别是其中所含的大量的纤维素、半纤维素及木质素等成分，使其能够在更短的时间获得更高的转化，提高降解效率。
其中，生物降解剂可包括外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、果胶酶等纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶和淀粉酶中的至少一种。
可以理解的是，本发明上述所列举的物理稳定剂、化学分散剂以及生物降解剂并不限于此，本领域技术人员还可根据本发明公开的内容及本领域公知常识选择适宜作为上述组分的其它化合物。
本发明实施例提供了一种污泥降粘方法，包括：将包括物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中，以降低污泥的粘性。
在本实施例中，所处理的污泥是市政污泥、工业污泥、河道污泥等一类物质的统称，其中工业污泥相对复杂，可来源于印染行业、造纸行业、炼钢行业、炼油行业、军工行业等。
本发明实施例提供了一种污泥降粘方法，该方法通过向污泥中先后加入物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂，利用三者的协同作用对污泥进行联合处理，这样可在避免污泥在流动过程中因摩擦系数较大而引起的流动不稳定性的前提下，破坏污泥中絮凝剂的化学结构并降低絮凝剂包裹水分的能力，使包裹于污泥中的水分游离出来，这样，该处理过程中的有机质不但可得到有效、全面降解，提高转化率，还 可使污泥在提高或保持较高浓度的同时，污泥粘度得到有效降低。
在本发明一可选实施例，所述将包括物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中具体为：将所述物理稳定剂、所述化学分散剂和所述生物降解剂同时加入到污泥中；或将所述生物降解剂在加入所述物理稳定剂和所述化学分散剂之后再加入到污泥中。
在本实施例中，物理稳定剂、化学分散剂和生物降解剂可同时加入到污泥中，但为了能够更好地使生物降解剂发挥作用，生物降解剂也可在物理稳定剂和化学分散剂加入至污泥中一段时间后再加入，这样既可充分利用物理稳定剂和化学分散剂所创造的协同优势，使得生物降解剂能够更容易、更迅速地均匀分散至污泥当中，也可充分利用化学分散剂破坏微生物细胞壁、絮凝微粒通道的优势，使得生物降解剂能够更容易地作用到反应物上，参与酶催化过程。另外，稍后添加生物降解剂的原因还在于化学分散剂在刚添加入到污泥当中时，污泥流体会呈明显的碱性，较强的碱性环境通常不利于生物降解剂的催化性能。随着化学分散剂开始参与到污泥的化学反应一段时间后，污泥碱性降低，再加入生物降解剂时，将更有利于生物降解剂在弱碱性环境甚至弱酸性环境中发挥催化性能，同时也可省去额外调节污泥pH值的环节。
在本发明一可选实施例，将所述物理稳定剂和所述化学分散剂单独加入，或者将所述物理稳定剂和所述化学分散剂配置成混合溶液加入。
在本实施例中，物理稳定剂和化学分散剂可以以固态形式直接添加到污泥当中，但为了更好地分散到污泥当中，添加前也可先将物理稳定剂和化学分散剂配置成混合溶液，以预先降低物理稳定剂和化学分散剂的粘度，使其能更均匀地分散至污泥当中。
在本发明的又一实施例，当所述物理稳定剂和所述化学分散剂配置成混合溶液加入时，升高所述混合溶液的温度至40℃-110℃。在本 实施例中，在利用化学方法降低污泥粘度、提高其流动性的过程，适当升高温度还可加快和强化反应过程，进而缩短获得成品合格污泥的时间。
在本发明的一可选实施例，所述化学分散剂将污泥的pH值范围控制在7-10。在本实施例中，将污泥的pH值控制在碱性范围的优势在于，碱性物质可以促进污泥中部分有机质的水解，如污泥当中常含有酯类化合物，像乙酸乙酯等，在碱性环境下，这类有机质会发生水解，其化学性质会发生改变，进而会引起污泥表观的性质随之而改变，比如其稳定性、流动性、粘度等。此外，污泥当中还含有大量的木质素、纤维素和半纤维素成分，加入碱性的化学分散剂不但可皂化木聚糖类半纤维素和其他成分的分子键的醚键，如木质素或其他半纤维素等，同时还可促进木质纤维素类物质的溶胀，增加原料内部的表面积，降低原料的聚合度，破坏木质素类等物质结构，从而降低污泥的粘度，提高污泥的流动性。
在本发明的一可选实施例，所述生物降解剂将污泥的pH值范围控制在3-8。在本实施例中，将污泥的pH值范围控制在3-8范围内，可较好地使生物降解剂在弱碱性环境甚至弱酸性环境中发挥催化性能，从而也可省去额外调节污泥pH值的环节。
在本发明的一可选实施例，以占添加完毕后污泥总质量的百分含量计，所述物理稳定剂的添加比例为0.5％-5％，所述化学分散剂的添加比例为0.1％-5％，所述生物降解剂的添加比例为0.5‰-1％。
在本实施例中，还进一步给出了添加到污泥中的上述各组分的添加比例，该添加比例是指各组分的添加量占添加完毕后污泥总质量的百分含量。由于上述各组分的添加比例对于污泥的稳定性、流动性、粘度等参数至关重要，添加比例太低起不到促进作用，或者促进作用不明显，添加比例过多也同样会影响污泥的流动性、稳定性以及粘度等指标，效果也会变差，而且成本会相应增加，且考虑到污泥受生产工艺、季节、周边环境等因素的影响，所以合理地控制复合剂的添加 比例在上述范围内，这样既可实现提高污泥稳定性、流动性，降低粘度等目的，同时还可降低添加成本。
在本发明的一可选实施例，在搅拌的状态下，将包括所述物理稳定剂、所述化学分散剂和所述生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中。在本实施例中，在搅拌的状态下将包括所述物理稳定剂、所述化学分散剂和所述生物降解剂的污泥降粘复合剂加入到污泥中，一方面可使上述组分与污泥混合均匀，另一方面也可打破上述组分这种大分子易团聚性质，使其均匀分散开，以为提高污泥的流动性提供合格的复合剂。
在本发明的一优选实施例，利用剪切搅拌装置进行搅拌，所述剪切搅拌装置的搅拌速度为600-4000转/分钟。在本实施例中，选用剪切搅拌装置对污泥以及加入到污泥中的复合剂进行搅拌，可使其能够在实现混合均匀的前提下，进一步使复合剂组分中的大分子易团聚的性质被打破，强化分散效果，以为提高污泥的流动性提供合格的复合剂。进一步，选用剪切搅拌装置还可使污泥流体在经高速旋转、剪切后的表面张力得到有效破坏，有利于提高复合剂的分散效果，并经流体循环往复，最终可实现剪切降粘，达到提高污泥流体流动性的目的。在该优选实施例中，所述剪切搅拌装置的搅拌速度为600-4000转/分钟，可以如800、1000、1500、2000、2500、3000、3500转/分钟。可以理解的是，本领域技术人员还可选用其它适宜的搅拌装置对污泥及添加至污泥中的复合剂进行搅拌，对于所选用的搅拌装置，本发明的选用并不局限于此，只要能够实现上述功能即可。
在本发明的一优选实施例，在所述剪切搅拌装置外部的底部或侧壁上还进一步设有超声波换能器，所述超声波换能器的工作频率为20-30kHz，振幅为20-40μm。
在本实施例中，为了提高污泥流体的扰动程度，强化湍流流动，还可在搅拌装置外部的底部或侧壁上安装若干超声波换能器。超声波换能器可以垂直于搅拌装置的壳程筒壁安装，也可倾斜一定的角度， 目的在于使不同频率振幅的超声波能够更大限度地传递到搅拌装置上，从而使振动波有效传递至复合剂溶液中，强化复合剂分散效果以及化学反应或酶催化过程。在本实施例中，超声波换能器采用高频率、低振幅超声波，其中工作频率20～30kHz，振幅20～40μm。
为了更好地理解本发明的技术方案，以下以某污水处理厂产生的污泥为例，通过具体实施例更好地解释该技术过程。当然，对于本技术领域人员通过实施例说明所容易想到的其他相关实施例也包括在本发明的范围内。
使用的原料污泥的基本性质见表1。对原料污泥分别进行了工业分析和元素分析，其中工业分析中，水分、挥发分、灰分和固定碳总的质量数为100；元素分析中，碳、氢、氧、氮、硫以及灰分的总质量数为100。需氧量表示将污泥进行实际完全氧化时所需要的氧气质量，单位为毫克每克(mg/g)。具体见表1。
表1 原料污泥的基本性质

表2～表4中示出了各实施例中的泥浆浓度、复合剂种类、用量以及制得的泥浆性质。其中泥浆的稳定性由沉降时间来表示，沉降时间表示污泥静止放置出现明显分层的时间。沉降时间的测定方法如下：称量一定质量的泥浆置于烧杯中，静置一段时间，污泥出现明显分层时的时间即为沉降时间。定量的分析方法为：分别取出上层泥浆和下层泥浆，干燥去水后称量上层和下层沉淀物的质量，将下层沉淀物超过上层沉淀物20％时的静置时间定义为沉降时间。沉降时间越长，说明泥浆的稳定性越好。
表2 实施例1-4

注：wt％为质量百分数
表3 实施例5-8

表4 实施例9-12

由上述表中测试数据可知，相对于污泥原料粘度而言，在加入本发明的污泥降粘复合剂后，所得到的成品污泥粘度得到了明显下降，并且沉降时间也得到明显延长，该沉降时间能够保证污泥能够在后续处理步骤中的相邻两次进料间隔内不发生沉降，即：在后续处理设备中，在污泥本次进料后直至处理完毕(下一次进料之前)，保证污泥不发生沉降，这也可以说明污泥稳定性得到了明显提高，从而有利于后续处理步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。