本發(fā)明具體涉及了一種利用鋁灰提高市政污泥脫水效果的方法，屬于鋁灰的資源化應用領域，同時也屬于污泥深度脫水的工藝技術領域。
背景技術：
鋁灰是一種產(chǎn)量大、污染嚴重的工業(yè)廢渣，主要來源于電解鋁廠、鋁型材廠、鑄造鋁合金廠等鋁冶煉企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1000t鋁，就要產(chǎn)生25t左右的鋁灰。鋁灰的大量堆積，不僅造成資源的浪費，同時也造成環(huán)境的污染。鋁灰的主要成分是sio2和al2o3，sio2的含量一般在5%～20%，al2o3的含量一般在43%～75%。目前，國內(nèi)外研究機構和企業(yè)將鋁灰主要應用在以下幾個方面:1)回收鋁；2)合成高效水處理絮凝劑--聚合氯化鋁；3)生產(chǎn)硫酸鋁；4)將鋁灰用于建筑材料中。
目前，隨污水處理量的增加，固體廢棄物污泥產(chǎn)量日益劇增，據(jù)統(tǒng)計2016年年末，我國脫水污泥年產(chǎn)量超過2600萬t。污泥是城市產(chǎn)生的重要廢棄物之一，因較高的含水率而體積龐大，因此對其進行脫水和干燥是實現(xiàn)減量化的重要手段。脫水是污泥處理處置的重要環(huán)節(jié)，脫水可以大大減少污泥體積。由于其復雜的組成使污泥中的水分通常很難脫除，導致脫水成為污泥處理處置工程的技術瓶頸。目前常用的方法是機械脫水，它是利用機械所產(chǎn)生的壓力或離心作用去除污泥中的水分，但是由于污泥的成分、結構復雜，污泥直接進行機械脫水往往達不到預期效果，通常都需要對污泥進行預處理。目前污水處理廠污泥脫水工段較常用的是向污泥中添加陽離子聚丙烯酰胺，通過絮凝作用使得污泥中固體顆粒與水分離。隨著專家及學者的深入研究，研發(fā)出多種污泥脫水劑及脫水設備。發(fā)明申請201510220845.6提到使用聚合氯化鋁、氧化鈣、硫酸鐵、膨潤土、淀粉、聚丙烯酰胺制備而成一種新型脫水劑，可有效降低污泥含水率。發(fā)明申請201510208090.8公開了一種復合型污泥脫水劑的制備方法，將氧化鎂、聚合硫酸鐵、三氯化鐵、硅藻土、殼聚糖、聚丙烯酰胺充分混合后，制成污泥脫水劑，可將污泥含水率降至60%以下。隨著脫水工藝的不斷優(yōu)化和發(fā)展，污泥脫水劑種類也日漸增多，脫水效果也逐步提高，但是縱觀上述工藝，都存在著能耗高、物料消耗高的缺點。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)成本低、市場前景好，以鋁灰為原料的污泥脫水工藝，以促進工業(yè)鋁灰的綜合利用，并為污泥減量化及資源化提供技術支持。
將固體廢物鋁灰用于污泥脫水處理工藝中，既為鋁灰的資源化利用開辟了一條新路子，緩解鋁灰堆存量遠大于綜合利用量的局面，同時也能夠大幅度地降低污泥含水率，有效促進污泥減量化，體現(xiàn)以廢治廢的環(huán)保觀，為國內(nèi)日益嚴峻的固廢處理處置問題提供了一個技術平臺。
本發(fā)明的技術方案如下：首先制備十六烷基三甲基溴化銨與十八烷基二甲基芐基氯化銨均混液，用均混液對工業(yè)鋁灰進行改性，改性后的鋁灰干燥冷卻后備用；將改性鋁灰投入市政污泥中，攪拌反應一定時間后，沉淀，在一定壓力下過濾，過濾過程同步測定污泥的比阻。過濾后得到經(jīng)改性鋁灰處理過的泥餅，將泥餅置于瓷坩堝中，放入干燥箱中干燥，按照污泥含水率測定標準進行含水率測定，得到污泥最終含水率。
本發(fā)明中利用鋁灰提高污泥脫水效果的方法，具體操作如下：
（1）稱取一定量的十六烷基三甲基溴化銨與十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入去離子水，混勻后將混合液置于常溫條件下振蕩2-4h，得到均混液，置于棕色試劑瓶中留存?zhèn)溆?；其中十六烷基三甲基溴化銨與十八烷基二甲基芐基氯化銨的質(zhì)量比為1:1-1:1.5，十六烷基三甲基溴化銨與十八烷基二甲基芐基氯化銨在均混液中的總摩爾濃度為5-20mmol/l；
（2）在工業(yè)鋁灰中加入均混液，在20-35℃下于混合攪拌反應器中反應6-24h，得到固液混合物，將固液混合物在一定壓力下進行清洗抽濾，重復3次，濾渣即為經(jīng)均混液處理過的鋁灰，置于干燥器中，在90-110℃下干燥2-4h，得到改性鋁灰，置于藥品袋中備用；其中鋁灰與均混液的質(zhì)量體積比為1g:10ml-100ml，抽濾壓力為0.025-0.075mpa；
（3）將改性鋁灰投入經(jīng)重力濃縮后的市政污泥中，在20-35℃下攪拌10-30min，沉淀后在抽濾系統(tǒng)中，進行過濾，過濾過程中同步測定污泥比阻；過濾后得到濾渣即為經(jīng)改性鋁灰處理過的污泥泥餅，將泥餅置于瓷坩堝中，盛有泥餅的坩堝放入烘箱中，在90-110℃下干燥至恒重，取出坩堝，放于干燥器中冷卻；通過測量坩堝進入烘箱前后的質(zhì)量，計算出泥餅的含水率；其中改性鋁灰和市政污泥的質(zhì)量比為1:200-1:1000，攪拌速度為500-1250r/min。
本發(fā)明中鋁灰來源于鑄造鋁合金廠，是利用鋁礦制備鋁制產(chǎn)品過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，鋁灰的主要成分是sio2和al2o3,sio2的含量一般在5%～20%，al2o3的含量一般在43%～75%。
污泥中固體顆粒主要是通過改性鋁灰表面較強的正電性，將固體顆粒吸引至改性鋁灰顆粒表面，同時改性鋁灰顆粒表面富有大量的孔隙，可以將污泥的固體顆粒吸附到其孔隙內(nèi)，經(jīng)過一系列物理化學作用使污泥中固相與液相大幅度分離，達到污泥深度脫水的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點和技術效果：
②通過對利用鋁灰提高污泥脫水效果的方法的研究，提出將十六烷基三甲基溴化銨與十八烷基二甲基芐基氯化銨制備成表面活性強度更高的均混液，更有利于對工業(yè)鋁灰的改性過程，為陽離子表面活性劑的進一步應用提供了技術路線；
③通過對提高污泥脫水效果的研究，提出用改性鋁灰吸附污泥中固相成分，并利用改性鋁灰表面的多孔隙結構及表面電荷的正電性，將污泥固相顆粒吸入孔內(nèi)，使污泥中固液相顯著分離；經(jīng)改性鋁灰處理過的污泥，其含水率可到50%以下；
本發(fā)明方法簡單易行，生產(chǎn)成本低，變廢為寶，無環(huán)境影響，既促進工業(yè)鋁灰的綜合利用，也為市政污泥深度脫水工藝的研究提供了技術基礎，增大了鋁灰資源化利用的產(chǎn)業(yè)鏈，節(jié)約了大量的資源，應用前景較為廣闊。對利用鋁灰提高污泥脫水效果的方法的研究，在促進鋁灰資源化利用的同時，還大幅度地降低了污泥含水率，實現(xiàn)了污泥減量化的目的，促進污泥的進一步資源化利用；本工藝簡單易操作，耗能低，成本少，不污染環(huán)境。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明保護范圍不局限于所述內(nèi)容。
實施例1：利用鋁灰提高污泥脫水效果的方法，具體操作如下：
（1）稱取0.1g十六烷基三甲基溴化銨(相對分子量364.45)與0.1g十八烷基二甲基芐基氯化銨(相對分子量424.15)，加入去離子水100ml，混勻后將混合液于常溫條件下，置于振蕩器中振蕩2h，待反應結束，得到兩者均混液，置于棕色試劑瓶中留存?zhèn)溆茫榛谆寤@與十八烷基二甲基芐基氯化銨在均混液中的總摩爾濃度為5mmol/l；
（2）在10g工業(yè)鋁灰中加入100ml濃度為5mmol/l均混液，在20℃下于混合攪拌反應器中反應20h，得到固液混合物，將固液混合物在0.025mpa下用蒸餾水進行清洗抽濾，重復3次，濾渣即為經(jīng)均混液處理過的鋁灰，置于干燥器中，在90℃下干燥4h，得到改性鋁灰成品，置于藥品袋中備用；
（3）將1g改性鋁灰投入200g經(jīng)重力濃縮后的市政污泥（含水率為99.5%）中，在20℃下攪拌10min，攪拌速度為500r/min，沉淀后在抽濾系統(tǒng)中，在0.035mpa下進行過濾，過濾過程中同步測定污泥比阻；過濾后得到濾渣即為經(jīng)改性鋁灰處理過的污泥泥餅，將泥餅置于瓷坩堝中，盛有泥餅的坩堝放入烘箱中，在90℃下干燥2h至恒重，取出坩堝，放于干燥器中冷卻；通過測量坩堝進入烘箱前后的質(zhì)量，計算出泥餅的含水率為49.25%。同時，過濾過程測得的污泥比阻為2.13×1012m/kg；污泥含水率和污泥比阻為表征污泥過濾性能的兩個指標，污泥比阻越小表示污泥越容易過濾，一般認為污泥比阻在（10～100）×1012m/kg的污泥為難過濾的污泥，比阻在（5～9）×1012m/kg的污泥為中等，比阻小于4×1012m/kg的污泥為容易過濾的污泥。
實施例2：利用鋁灰提高污泥脫水效果的方法，具體操作如下：
（1）稱取0.1g十六烷基三甲基溴化銨與0.15g十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入30ml去離子水，混勻后將混合液于常溫條件下，置于振蕩器中振蕩3h，得到均混液，置于棕色試劑瓶中留存?zhèn)溆?，其中十六烷基三甲基溴化銨與十八烷基二甲基芐基氯化銨在均混液中的總摩爾濃度為20mmol/l；
（2）在10g工業(yè)鋁灰中加入500ml濃度為20mmol/l的均混液，在25℃下于混合攪拌反應器中反應12h，得到固液混合物，將固液混合物在0.04mpa下用蒸餾水進行清洗抽濾，重復3次，濾渣即為經(jīng)均混液處理過的鋁灰，置于干燥器中，在100℃下干燥3h，得到改性鋁灰成品，置于藥品袋中備用；
（3）將2.5g改性鋁灰投入1300g經(jīng)重力濃縮后的市政污泥（含水率為99.3%）中，在25℃下，攪拌20min，攪拌速度為800r/min，沉淀后在抽濾系統(tǒng)中，于0.035mpa下進行過濾，過濾過程中同步測定污泥比阻；過濾后得到濾渣即為經(jīng)改性鋁灰處理過的污泥泥餅，將泥餅置于瓷坩堝中，盛有泥餅的坩堝放入烘箱中，在105℃下干燥2h至恒重，取出坩堝，放于干燥器中冷卻；通過測量坩堝進入烘箱前后的質(zhì)量，計算出泥餅的含水率為40.36%。同時，過濾過程測得的污泥比阻為1.59×1012m/kg。
實施例3：利用鋁灰提高污泥脫水效果的方法，具體操作如下：
（1）稱取0.1g十六烷基三甲基溴化銨與0.15g十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入60ml去離子水，混勻后將混合液于常溫條件下，置于振蕩器中振蕩4h，待反應結束，得到兩者均混液，置于棕色試劑瓶中留存?zhèn)溆?，其中均混液的濃度?0mmol/l；
（2）在10g鋁灰中加入900ml濃度為10mmol/l的均混液，在30℃下于混合攪拌反應器中反應6h，得到固液混合物，將固液混合物在0.07mpa下用蒸餾水進行清洗抽濾，重復3次，濾渣即為經(jīng)均混液處理過的鋁灰，置于干燥器中，在110℃下干燥2h，得到改性鋁灰，置于藥品袋中備用；
（3）將5g改性鋁灰投入5000ml經(jīng)重力濃縮后的市政污泥（含水率為99.4%）中，在30℃下攪拌10min，攪拌速度為1200r/min，沉淀后在抽濾系統(tǒng)中，于0.035mpa下進行過濾，過濾過程中同步測定污泥比阻。過濾后得到濾渣即為經(jīng)改性鋁灰處理過的污泥泥餅，將泥餅置于瓷坩堝中，盛有泥餅的坩堝放入烘箱中，在105℃下干燥2h至恒重，取出坩堝，放于干燥器中冷卻。通過測量坩堝進入烘箱前后的質(zhì)量，計算出泥餅的含水率為42.38%。同時，過濾過程測得的污泥比阻為2.06×1012m/kg。