[发明专利]一种利用新型絮凝剂调理剩余污泥的工艺方法

说明书

一种利用新型絮凝剂调理剩余污泥的工艺方法，将城市污水处理厂二沉池剩余污泥的脱水性能效果作为检测主要指标，利用溶胶‑凝胶法制备TXC并对其表征，得到恒重的凝胶，将凝胶加入剩余污泥中，通过污泥比阻、污泥毛细吸水时间CST和Zeta电位的测量，使得污泥可以减量化、无害化处置，避免了对土壤环境、地表水甚至是地下水形成许多生态环境安全隐患，达到实现剩余污泥的资源化、减量化目的。

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种利用新型絮凝剂调理剩余污泥的工艺方法。

背景技术

近年来，我国城镇污水处理厂迅猛发展，但污泥处理处置设施相对落后，存在重污水处理、轻污泥处置的倾向。作为污水的衍生品，我国每年产生3000～4000万吨含水率80％的湿污泥，污水处理能力的增长带动了污泥产量的提升，然而污泥含水率高，难于脱水阻碍了污泥的处置。污泥前处理的方法有热处理、超声波处理、冻融处理、化学调理等，其中化学调理因其操作简单、成本低廉而被广泛应用。污泥调理工程中添加混凝剂是最常用的一种方法，混凝剂的品种和种类是影响污泥脱水性能的决定性因素，其中国内外使用最多的就是无机絮凝剂铝盐和铁盐类。随着无机絮凝剂的大量使用，同时不可避免出现弊端。铝盐类容易造成铝离子残留问题，研究发现饮用水中残留的铝离子或许与老年痴呆有一定的关系。对比于铝盐类铁盐通常认为没有毒性，其絮凝形成絮体大，沉降速度快，污泥脱水性能好等优势，但用铁盐类要控制其用量，否则会导致后续废水着色，且会腐蚀相关管道。铁盐类和铝盐类后续的混凝过程中会产生大量的污泥，若处理不当可能会形成二次污染。

随着人们环保意识和环保局管理措施的增强，寻找并研发高性能、无污染满足当代水和废水处理要求的新型絮凝剂。学者对钛盐用作水处理絮凝剂始于1988年，而地球上的钛资源储存丰富，虽被列为稀有元素，但在地壳中仅次于氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢居于第10位，比常见锌、铅、铜高的多。据报道钛无毒，具有很好的人体生物相溶性，应用前景广泛。

鉴于钛上述的储量和特点，近年来四氯化钛、聚合四氯化钛受到广泛关注。早在1937年，国外研究者首次把钛盐化合物用作混凝剂，研究发现与传统的铝盐和铁盐混凝剂相比，钛盐混凝剂对水体的色度有较高的的去除效率。且具有絮体大、沉降速度快等优点，且其在水温接近冰点时絮凝效果明显优于铝盐和铁盐，这个特性可使冬季水处理效果大大提高。另外絮凝后钛残留率少，产生的污泥可进行高温煅烧，产生可回收利用的光催化剂二氧化钛，为污泥的处置提供新的思路。因此四氯化钛作为一种新型水处理剂受到人们的广泛关注。其后学者们开始了钛盐的一系列研究，从低分子到高分子聚合物，从制备方法到制备新型钛系絮凝剂。研究者发现四氯化钛与铝盐和铁盐一样具有絮凝效果因此，钛盐作为一种新型水处理剂，不仅可以替代传统的具有生物毒性的铝盐混凝剂及使出水着色的铁盐混凝剂，而且可从产生的污泥中制备Ti0₂材料，以解决混凝过程中所产生的大量污泥的处理处置问题，实现污泥的资源化可持续利用，达到水质净化和污泥回用的双重功效。

但研究者也发现在使用四氯化钛混凝剂过程中，由于四氯化钛本身的强酸性及Ti⁴⁺的水解作用释放出大量的H⁺导致混凝出水的pH较低，这一缺点必将对其出水的后续利用或进一步处理产生一定的影响。针对这一弊端学者Wang X M等人利用溶胶凝胶法制备出了新型钛干凝胶TXC，克服了四氯化钛自身为酸性，导致出水pH值过低，不可控制性的水解方式，和聚合氯化钛水解速度快，液态材料不易长时间保留，容易沉淀失效等缺点。

通过以上有关于城市污水处理厂污泥无机混凝剂的研究可以看出，国内外对钛盐的研究大部分主要是以钛盐的复合或是高分子聚合物作为水处理剂。钛盐絮凝剂调理后钛残留率少，无生物毒性，产生的污泥可进行高温煅烧，产生可回收利用的光催化剂二氧化钛。但是钛盐的水解方式和时间难以控制，不能生成最有效的钛羟基化合物，影响污泥调理效果。