一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法技术

本发明专利技术公开了一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，包括以下步骤：步骤一、在市政污泥中加入污泥泥饼生物炭，进行超声处理；步骤二、向步骤一中的污泥中继续投加改性玉米芯粉，进行超声处理；步骤三、在步骤二后进行静置，然后真空过滤。本发明专利技术的优点：用自制脱水剂协同超声的方法，对高含水率的市政污泥脱水效率显著，最终可将污泥的含水率降低至50％左右；在开拓玉米芯应用途径的同时，为污泥处置技术提供了新的技术支持，运用了两种废弃物为原料，分别制备了阳离子脱水剂改性玉米芯粉和骨架材料污泥泥饼生物炭，使废弃物得到了资源化利用的同时，高效地对市政污泥进行了脱水处理，以废治废，变废为宝，应用前景广阔，无二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法
本专利技术涉及一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，属于改善市政污泥脱水性能

技术介绍
随着工业生产的发展和城市人口的增加，生活污水的排放量日益增加。其中，污泥是污水处理过程中不可避免的副产物，且在污水处理的各个阶段都会产生。根据统计显示，2017年底我国已建成城镇污水处理厂5192座，污水处理能力达1.93亿m3/日，且以每年10％以上的速度增长，而污泥的产生量通常为待处理污水体积的0.3％～0.5％。同时，污泥结构松散，亲水性强，导致污泥颗粒很难从液相中分离出来，且其中含有大量有机物、病原微生物等，特别是其中的重金属和有毒有机物质，极易对环境造成二次污染。因此，市政污泥的处理与处置越来越受到人们的重视，开发高效的市政脱水技术已成为必然趋势。污泥各个组分间也存在着多种相互作用力，包括污泥颗粒之间的静电作用力、各种分子间的范德华力和各物质间的亲疏水作用力等。污泥自身性质如电位、粘度、粒径等对污泥的沉降和脱水过程有着非常重大的影响。近年来，许多研究为提高污泥的脱水效率，运用物理方法与化学方法协同处理污泥的方法来处理污泥。因此，本专利在投加两种自制脱水剂的基础上，引入超声处理技术，以期在降低脱水剂投加量的同时降低污泥含水率，为后期应用提供实验基础。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，该自制脱水剂协同超声能够提高污泥脱水效率，对高含水率的污泥效果显著，操作过程简单易行、前景广阔。本专利技术通过下述方案实现：一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，在市政污泥中先后投加污泥泥饼生物炭和改性玉米芯粉，经超声处理后，进行真空抽滤脱水。一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，其包括以下步骤：步骤一、在市政污泥中加入污泥泥饼生物炭，进行超声处理；步骤二、向步骤一中的污泥中继续投加改性玉米芯粉，进行超声处理；步骤三、在步骤二后进行静置，然后真空过滤。所述步骤一中污泥泥饼生物炭的投加量为污泥干重的5％～15％，超声处理时间为1-3min，超声频率为24-32kHz。所述步骤二中改性玉米芯粉的投加量为污泥干重的5％～20％，超声处理时间为5～60min，超声频率为24-32kHz。所述步骤三中静置的时间为2～3h。所述污泥泥饼生物炭的制备方法如下：步骤a、将改性玉米芯粉投加入市政污泥中，通过磁力搅拌器进行搅拌，搅拌后进行静置；步骤b、在步骤a后经真空过滤后得到污泥泥饼；步骤c、将步骤b得到的污泥泥饼放入管式炉中热解，得到污泥泥饼生物炭；步骤d、将步骤c得到的污泥泥饼生物炭置于干燥器中放凉，后研磨过筛，置于干燥器中保存。所述步骤a中磁力搅拌器的转速为300-500r/min，搅拌时间为10-20min，静置时间为2h，步骤c中的放入管式炉在热解污泥泥饼时以80mL/min的速度通入氮气，裂解温度为600-800℃，裂解时间为2h。所述改性玉米芯粉的制备方法如下：步骤A、将粉粹后的玉米芯粉末置于烧杯中，加入氢氧化钠溶液进行碱化反应；步骤B、在步骤A后加入十六烷基三甲基溴化铵溶液，进行醚化反应；步骤C、在步骤B后用去离子水水洗过滤三次后，干燥研磨，得到改性玉米芯粉脱水剂。所述步骤A中粉粹后的玉米芯粉为5g，氢氧化钠溶液的质量分数为8％，用量为20-40mL，碱化反应的温度为常温，反应时间为0.5-1h，步骤B中十六烷基三甲基溴化铵溶液的浓度为0.137mol/L，用量为10-30mL，醚化反应在60℃水浴条件下，反应时间为2-3h。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术采用自制脱水剂协同超声的方法，超声波是一种弹性机械波，主要是以物体机械振动能量的形式传播，具有能量集中、方向性好等优势，超声技术具有独特的空化效应，可以有效破解污泥稳定的絮状结构和细胞结构，同时还能将絮体内的有机物质溶出，有利于胞内结合水的释放，当超声波作用于污泥絮体时，不单单会使得污泥脱水剂与污泥絮体颗粒之间反应更加充分，还会引起污泥絮体颗粒自身的波动，由于污泥中的絮体颗粒粒径不同，则会造成这些颗粒的振动速率的不同，颗粒在超声作用下彼此碰撞、粘合，使得絮体颗粒增大，易于后续的沉降及外力脱水，采用超声协同自制脱水的方法对高含水率的市政污泥脱水效率显著，最终可将含水率>95％的市政污泥的含水率降低至50％左右；2、本专利技术在开拓玉米芯应用途径的同时，为污泥处置技术提供了新的技术支持，运用了两种废弃物为原料，分别制备了阳离子脱水剂改性玉米芯粉和骨架材料污泥泥饼生物炭，使废弃物得到了资源化利用的同时，高效地对市政污泥进行了脱水处理，以废治废，变废为宝，应用前景广阔，无二次污染；3、本专利技术采用的玉米芯是玉米脱去籽粒后的穗轴，占玉米的20-30％左右，长期以来，废弃的玉米芯大部分弃于田间或者直接焚烧，造成了严重的环境污染，也是很大的资源浪费。玉米芯中含有粗蛋白、粗脂肪和粗纤维等，从其物质成分上来看有用于制作絮凝剂，作为工业原料的基础，将处理后的玉米芯用于污水处理工作不仅有利于农业资源的合理利用，还能提高农产品的附加值；4、本专利技术中运用的污泥泥饼生物炭是将脱水干燥后的污泥置于氮气气氛下热解所得到的生物炭，将其再次投加入污泥中，在污泥絮体中形成骨架作用，便于结合水的释放，从而达到提高污泥脱水效率的目的。具体实施方式下面对本专利技术进一步说明，但本专利技术保护范围不局限所述内容。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。首先制备自制脱水剂，自制脱水剂为改性玉米芯粉和污泥泥饼生物炭。实施例1：改性玉米芯粉的制备方法如下：将5g粉粹后的玉米芯粉末置于烧杯中，先加入20mL质量分数为8％的氢氧化钠(NaOH)溶液进行0.5h的碱化反应，后加入10mL浓度为0.137mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液，在60℃水浴条件下进行2h的醚化反应；将改性后的物料用去离子水水洗过滤三次后，干燥研磨，制备而成；其中，氢氧化钠的纯度为分析纯，十六烷基三甲基溴化铵的纯度为分析纯。污泥泥饼生物炭是将改性玉米芯粉投加入市政污泥中，待其经磁力搅拌器以300r/min的速度搅拌10min后，静置2h，经真空过滤后，得到污泥泥饼。将所得泥饼放入管式炉中，在管式炉中以80mL/min的速度通入氮气以排出空气，在600℃下热解2h，所得即为污泥泥饼生物炭，将其置于干燥器中放凉，后研磨过筛，置于干燥器中保存。实施例2：改性玉米芯粉的制备方法如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，其特征在于：在市政污泥中先后投加污泥泥饼生物炭和改性玉米芯粉，经超声处理后，进行真空抽滤脱水。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，其特征在于：在市政污泥中先后投加污泥泥饼生物炭和改性玉米芯粉，经超声处理后，进行真空抽滤脱水。


2.根据权利要求1所述的一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤一、在市政污泥中加入污泥泥饼生物炭，进行超声处理；
步骤二、向步骤一中的污泥中继续投加改性玉米芯粉，进行超声处理；
步骤三、在步骤二后进行静置，然后真空过滤。


3.根据权利要求2所述的一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，其特征在于：所述步骤一中污泥泥饼生物炭的投加量为污泥干重的5％～15％，超声处理时间为1-3min，超声频率为24-32kHz。


4.根据权利要求2所述的一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，其特征在于：所述步骤二中改性玉米芯粉的投加量为污泥干重的5％～20％，超声处理时间为5～60min，超声频率为24-32kHz。


5.根据权利要求2所述的一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，其特征在于：所述步骤三中静置的时间为2～3h。


6.根据权利要求1所述的一种超声协同自制脱水剂降低市政污泥含水率的方法，其特征在于：所述污泥泥饼生物炭的制备方法如下：
步骤a、将改性玉米芯粉投加入市政污泥中，通过磁力搅拌器进行搅拌，搅拌后进行静置；
步骤b、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽萍，郭致蓥，戴取秀，敖冉，隗一，杨静，穆刘森，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53