污泥脱水剂的主要品种及发展趋势

LOGO污泥脱水剂的主要品种及发展趋势班级：应化1101班姓名：谭长彤学号：2011068372014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势前言近年来，随世界工业的发展及人口的增加，污泥产量增长明显。近年来，污泥的处置成为当今的一大难题。据统计，我国每年排放干污泥约为550万～600万ｔ，且不断增加。我国现阶段污泥的处置方法普遍是堆积、填埋。这些污泥的堆放不仅占用了大量的土地，而且还将对环境产生巨大的危害。污泥一般是污水处理过程中产生的固体废物。根据污水来源，分为工业污泥和生活污泥两类。传统的污泥处理方法主要有以下４种：卫生填埋、土地利用、焚烧和投海，但是这些方法在二次污染、大气污染控制、投资及运营成本等方面存在的问题限制了其实际应用。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势目前我国对城市污泥主要采用临时填埋的处置方式，既占用了大量土地，又对生态环境造成了破坏。另外，污泥的成分非常复杂，含有很多病原微生物、寄生虫卵及重金属等，且未处理的污泥含水量很高，一般为95％～99.5％，因此必须进行脱水处理。干化后的污泥可用作化肥，土壤改良剂进行资源化利用。所以，当前环保对污泥的处理可概括为以下四点：无害化、稳定化、减量化、资源化。前言2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势•2010年底，城镇污水处理厂已建2500多座，污水处理能力已达到1.22亿立方米•我国城市每年污泥产生量预计近3000万吨（以含水率80%计）一、我国污泥处理处置现状2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势一、我国污泥处理处置现状•“重水轻泥”严重，80%污水处理厂建有污泥的浓缩脱水设施；80%污泥没有得到稳定化处理处置。•土地填埋占60-65%、污泥好氧发酵+农用约占10-15%、污泥自然干化综合利用占3-6%、污泥焚烧占2-3%、而污泥露天堆放和外运各占2%和15%。•土地填埋、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置，真正实现安全处置的比例不超过15-25%。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势二、污泥脱水絮凝剂的主要种类无机絮凝剂合成有机絮凝剂天然高分子絮凝剂微生物絮凝剂1234复合絮凝剂52014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势无机絮凝剂1无机絮凝剂属于传统的絮凝剂，应用历史悠久，广泛的用于污泥脱水。无机脱水剂主要是铁盐、铝盐、铝铁盐和石灰等。除石灰等助凝作用的调理剂，无机调理剂主要为絮凝剂。按相对分子质量分为无机低分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂。传统的无机低分子絮凝剂主要分为铝盐系和铁盐系。如硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等。无机低分子絮凝剂价廉易得，但投加量大，一般要达到污泥干固体重量的5％～20％，因而导致滤饼体积增大。另外铁离子具有颜色且铁盐腐蚀性较强；水中的氯离子能够降低明矾的絮凝作用，从而增加了明矾的投加量。现在无机低分子絮凝剂的使用已越来越少。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势20世纪60年代开始，无机高分子絮凝剂被陆续使用并流行。由于其性价比高的优势，目前已在世界很多地区尤其是日本、俄罗斯和西欧、中国等地区取代了传统无机低分子絮凝剂。而美国由于有机高分子絮凝剂发展迅速及普遍应用，无机高分子絮凝剂发展相对滞后。无机高分子絮凝剂在传统的铁盐、铝盐基础上发展起来，主要以聚氯化铝、聚硫酸铁为主。因为高分子絮凝剂分子量大，高分子链聚合度高，可形成“胶粒－高分子物质－胶粒”的集合体，起到无机低分子絮凝剂所不具有的吸附架桥作用。因为絮凝能力强、絮凝效果好、价格相对低廉等优点，无机高分子絮凝剂已逐步成为无机调理药剂的主流。无机絮凝剂12014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势合成有机絮凝剂2合成有机高分子絮凝剂在近30年来的增长很快，尤其以美国为主。有机高分子絮凝剂相对分子量大，架桥吸附能力更强，网捕性能较好，且具有用量小效率高，受PH、共存盐类及温度影响较小的优点。合成有机高分子絮凝剂分为阳离子型、阴离子型、非离子型、两性型絮凝剂。一般城市生活污泥多带负电，宜使用阳离子型絮凝剂；工业污泥多带正电，宜使用阴离子型絮凝剂。目前使用最广泛的合成有机高分子絮凝剂是聚丙烯酰胺及聚丙烯酰胺的衍生物。在合成两性型有机高分子絮凝剂方面，以疏水单体全氟辛基乙基丙烯酸酯（FM）、2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）通过自由基胶束共聚合成了P（FM－AMPS－AM－DMC）四元共聚物，称为氟碳型两性聚丙烯酰胺絮凝剂。该药剂与聚氯化铝相比，用于洗煤水絮凝时具有高效性，且能在较宽的温度范围（10～80℃）内及较宽的洗煤水ｐＨ范围内使用。污泥脱水试验中可将污泥滤饼含水率由36.5％降至15.6％。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势天然高分子絮凝剂3早在公元前16世纪，古埃及就已尝试用甜扁桃汁作为絮凝剂。近代，天然高分子絮凝剂被相继研究开发。如今，淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶、多聚糖类絮凝剂经过适当的化学改性后已被广泛使用。某些天然高分子具有水溶性好、分子量大、且有适宜的活性基团的优点，非常适合做絮凝剂，更重要的是天然高分子原料来源广泛，价格低廉且无毒或低毒，以其“绿色絮凝剂”的称号受到广泛关注。污泥脱水领域研究较为深入的是壳聚糖类絮凝剂。目前国外已开始采用壳聚糖类絮凝剂做污泥脱水剂增稠剂，工业效果应用较好。壳聚糖分子链内的六元环平面有一定角度，侧链上有羟甲基、羟基和胺基等活性基团，决定了壳聚糖除了吸附、架桥，还有普通絮凝剂所没有的螯合、交联功能。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势以壳聚糖为原料，通过接枝共聚反应合成了壳聚糖－AM－DMDAAC，壳聚糖－AM，壳聚糖－AA三种天然改性高分子絮凝剂对活性污泥调理，结果表明，壳聚糖－AM－DMDAAC阳离子型接枝共聚物效果最好。调理后的100mL污泥真空抽滤1min的滤液体积可达到70mL，抽滤5min后可将污泥含水率从94.5％降低到86.4％，脱水效果优于壳聚糖、聚丙烯酰胺等其他几种常用的污泥脱水剂。而在其他天然高分子絮凝剂方面，Hartong等人研究了环糊精改善污泥脱水性能的机理，发现环糊精不仅能有效降低滤饼比阻，其特殊结构能破坏水中悬浮的阳离子胶体，减小悬浮液浊度并凝聚聚合物链。天然高分子絮凝剂32014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势微生物絮凝剂4微生物絮凝剂（microbialflocculants，MBF）是一种利用生物技术，通过从微生物体或其分泌物中发酵、抽取、精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的高效、无毒的新型水处理絮凝剂。其具有絮凝活性高、安全、可生物降解、无二次污染的优势，越来越受到重视。微生物絮凝剂的絮凝机理不甚清楚，主要有双电层压缩学说、吸附架桥学说和化学反应学说。目前较为普遍接受的是“吸附架桥”学说。该学说认为絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力，同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生“架桥现象”，以形成一种网状三维结构而沉淀下来。例如以酱油曲霉为原料，产生的微生物絮凝剂（MBF）为污泥絮凝脱水剂，进行城市污水处理厂浓缩污泥的调理。研究表明，调理后的污泥在3000r/min离心9min，污泥脱水率可达82.7％，滤饼含水率降低至77.3％，污泥脱水后体积减至原来的1/5左右。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势用研制的微生物絮凝剂MBF－C对二沉池浓缩污泥进行调理，结果表明，当期投加量为20mg/l；助凝剂CaCl2投加量为75mg/l，PH为7.5，搅拌速度为300r/min时，经离心脱水后污泥含水率为84.5％，体积减小80％左右，调理效果优于PAM/PAC及FeCl3。以活性污泥为原料，从中筛选出一株微生物絮凝剂产生菌，优化培养后命名为M－127。将其用于污泥脱水，并与聚丙烯酰胺、聚合氯化铝及硫酸铝进行脱水效果比较。实验表明，当絮凝剂在浓度40mg/l，PH＝6.5的最佳条件下，污泥比阻可降至4.71x1010m/kg脱水率可达96.3％，效果优于PAC、PAM以及Al2(SO4)3。微生物絮凝剂42014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势复合絮凝剂5有若干无机、有机絮凝剂制备或复配而成的絮凝剂称为复合絮凝剂。目前常用的复合絮凝剂有无机/无机、无机/有机等复合絮凝剂。复合型絮凝剂是最近几年才开始研制的新型絮凝剂，它能综合单一絮凝剂的各自不同的优点，克服某些性能上的不足。如复合絮凝剂适应范围广，PH使用范围大，对各种浓度水质或有色废水等均有良好净化效果，污泥脱水性能好等诸多优点，在水处理领域得到越来越广泛的研究与应用。目前，以无机/有机复合絮凝剂的研究应用较多。曾德芳等以粘土矿物累托石和虾蟹壳为主要原料，将累托石进行改性，虾蟹壳与氢氧化钠制成天然高分子材料，配置成复合絮凝剂工作液。在最佳条件下，与聚丙烯酰胺相比，污泥脱水率提高了5.47％，污泥沉降时间缩短了33.33％，吨污泥单耗絮凝剂成本下降了4％，且处理过程中的二次污染大幅度减小。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势郭亚萍等将三氯化铁与聚乙烯醇以4:1配合使用，与单独使用三氯化铁、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺三种絮凝剂进行污泥调理效果的比较，发现复合时脱水效果均优于单独使用以上三种絮凝剂。该复合絮凝剂用量为干泥量的1.0％时，污泥含水率由94％下降到71％，其体积可缩小为原体积的2％，且滤液透光率达98％。吴幼权等对天然高分子/有机复合絮凝剂进行了研究。在氮气保护下，以硝酸铈铵为引发剂，采用壳聚糖与有机单体丙烯酰胺接枝共聚制得壳聚糖衍生物（CAM），再与阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）复配，制备了复合絮凝剂CAM－CPAM。考察了该复合絮凝剂对污泥脱水性能的影响。发现经该复合絮凝剂调理的污泥脱水性能明显由于壳聚糖（CST）和阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）。当投加量为30mg/l时，污泥脱水率可达90％以上，沉降速率可达0.55cm/s，滤液浊度小于8NTU，透光率高于85％。复合絮凝剂52014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势三、新型絮凝剂的发展及研究现状近年来，随着合成技术的发展和工业应用的需要，越来越多的新型结构聚合物絮凝剂得到开发与应用。污泥脱水絮凝剂在技术上经历了从单一品种到多品种，从单组份到多组份，从一般功能到特殊功能或多功能的发展过程。随着对环境要求的日益提高，化学调理成为污泥脱水不可避免的处理程序，一些新型的调理药剂或辅助方法也被研发出来。日本的Sakohara等研究了将热敏性聚合物与有机絮凝剂共聚，通过热敏性聚合物在常温下亲水，在温度较高时（32℃以上）疏水的特性以调节污泥脱水性能。有效剂量是传统絮凝剂的两到三倍。其他方面，HansSaveyn等研究了污泥在电场下投加絮凝剂的脱水性能。污泥的超声波预处理、臭氧预处理也被研究，且有些已经投入工业化使用。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势四、我国污泥处理处置存在的问题•污泥厂内稳定化处理未能实现；•污泥最终处理处置目标和技术路线方向不够明确，多元化，但应要有几条基本技术路线和原则；•污泥处置责任主体不明确；•缺少财政政策，政策配套；•缺少约束性指标，监管体系。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势五、国外的污泥处理处置技术美国16000座污水处理厂年产710万吨污泥（干重），约60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体用做农田肥料，17%填埋，20%焚烧，3%用于矿山恢复的覆盖。德国每年产生的污泥为（干重）220万吨，大于5000吨污水厂均有厌氧消化处理，污水厂电耗40-60%由沼气提供。40%的污泥采用土地利用处置方式。英国和法国每年产生的污泥为120万吨和85万吨，大多数污水厂有厌氧稳定处理，回收生质能，污泥处置采用土地利用的比例为60%。2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势国内外的工程案例2014年6月27日污泥脱水剂的主要品种及发展趋势说在后面的话：随着现代社会的高速发展，人类在生产产品的同时的