專利名稱：：污泥脫水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用電滲透脫水裝置將各產(chǎn)業(yè)排水的生物處理中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行脫水的方法，特別是涉及通過改進(jìn)電滲透脫水前污泥的調(diào)質(zhì)方法從而得到含水率顯著降低的脫水污泥的方法。
背景技術(shù)：
：各產(chǎn)業(yè)排水的生物處理中產(chǎn)生的污泥因含大量水分，所以通常在進(jìn)行脫水處理后再作為廢棄物處理。以往，污泥的脫水采用帶壓機(jī)或壓濾機(jī)等加壓式脫水機(jī)或離心脫水機(jī)等機(jī)械脫水裝置。使用這些脫水裝置，除部分污泥(含纖維質(zhì)及砂成分等易脫水成分較多的污泥)夕卜，無法將含水率降低到足夠低，得到的脫水污泥的含水率最低在80%左右。采用電滲透脫水裝置進(jìn)行污泥脫水處理時(shí)，將被處理污泥通電，帶負(fù)電的污泥向陽極側(cè)聚集，而污泥中的間隙水向陰極側(cè)移動(dòng)，邊分離邊加壓脫水。這種脫水處理和機(jī)械脫水處理相比，脫水效率高，而且可以將污泥含水率降得更低。使用電滲透脫水法，對(duì)于下水初沉污泥或糞尿剩余污泥等含纖維質(zhì)較多的污泥，可以脫水到含水率在60%左右，但對(duì)于含纖維質(zhì)較少的食品類排水剩余污泥或化學(xué)類排水剩余污泥，很難脫水到含水率在60%以下。對(duì)于纖維質(zhì)少的食品類排水剩余污泥或化學(xué)類排水剩余污泥，在使用通常的機(jī)械脫水法時(shí)，得到的脫水污泥的含水率在8582%左右。如果對(duì)這種污泥進(jìn)一步施以電滲透脫水，則可以將含水率降低到70%左右，但很難將含水率降低到60%以下。以往，為提高電滲透脫水法的電效率，對(duì)供電滲透脫水的污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)的方法，提出了如下方法。1)通過將生污泥水洗，用高分子絮凝劑濃縮后進(jìn)行電滲透脫水，以少的耗電高效進(jìn)行脫水的方法(專利文獻(xiàn)1)。圖2給出了專利文獻(xiàn)1所述的電滲透脫水裝置。與兼做陽極側(cè)電極構(gòu)件的金屬制轉(zhuǎn)鼓l的周面相對(duì)，設(shè)有兼做陰極側(cè)電極構(gòu)件的金屬制壓力帶2。該壓力帶2由多個(gè)導(dǎo)向輥3循環(huán)架設(shè)，由電機(jī)5驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。濾液透過用的過濾帶4重疊在壓力帶2上。轉(zhuǎn)鼓l和過濾帶4之間劃分為污泥輸送通道6。污泥輸送通道6的入口側(cè)設(shè)有污泥給料斗7。在兼做陰極電極的壓力帶2和電極轉(zhuǎn)鼓1之間連接直流電源裝置9，以外加直流電壓。作為被脫水處理物質(zhì)的污泥12從料斗7被輸送到污泥輸送通道6。在輸送通道內(nèi)，將污泥12夾成三明治形狀沿箭頭P方向向出口輸送，同時(shí)由電源裝置9供給電力。在污泥12上，除機(jī)械壓榨力外，對(duì)向的電極間形成電場進(jìn)行作用，污泥12中含有的水分帶正電向陰極側(cè)移動(dòng)，并透過過濾帶4。由此污泥得到脫水。透過過濾帶4的濾液向?yàn)V液接收容器10中滴下，并由此處排出到體系外。將脫水后的污泥制成濾餅，形成脫水濾餅12'，從通道6的出口輸出，經(jīng)過刮板13回收到回收容器11中。這樣含水率高的污泥經(jīng)過連續(xù)式脫水處理形成低含水率的脫水濾餅。2)通過進(jìn)行預(yù)處理(凝聚、重力過濾脫水、污泥水洗)將污泥改性成低電導(dǎo)率后再進(jìn)行電滲透脫水，以少的耗電高效進(jìn)行脫水的方法(專利文獻(xiàn)2)。3)通過對(duì)供電滲透脫水的污泥加熱，使得污泥的粘性下降、電導(dǎo)率升高，從而實(shí)現(xiàn)效率化的方法(專利文獻(xiàn)3)但是，這些方法都是以提高電滲透脫水的電效率為主要目的的，而對(duì)于以進(jìn)一步降低脫水污泥的含水率為目的的污泥調(diào)質(zhì)，目前尚未提出有效的方法。此外，專利文獻(xiàn)4的第段中有這樣的記載在將通常的剩余污泥導(dǎo)入到電滲透脫水裝置以往，必須添加氯化鐵等絮凝劑。專利文獻(xiàn)5的實(shí)施例2等處有這樣的記載將聚硫酸鐵和兩性聚合物處理的剩余污泥用帶壓式脫水機(jī)處理；此時(shí)聚硫酸鐵的添加量約20重量％/SS，兩性樹脂的添加量為0.84重量％/SS左右；以及，得到脫水率約80%的脫水濾餅。將污泥的含水率降到很低的脫水處理或采用電滲透脫水裝置的污泥的脫水處理，以往一般不大量添加無機(jī)絮凝劑。其理由如下所示。i)無機(jī)絮凝劑，無論是鐵系還是鋁系，因含有水合物，所以大量添加時(shí)，受無機(jī)絮凝劑中水合物的影響，只能將污泥脫水到含水率在80重量％左右。因此，進(jìn)行脫水處理到更低含水率的情況，不適合添加這些無機(jī)絮凝劑。這通過下述事實(shí)得到證明在使用有機(jī)成分少、即便是高分子絮凝劑也可以將含水率脫水處理到很低的污泥中，如使用無機(jī)絮凝劑反而使含水率有時(shí)會(huì)變高。ii)電滲透脫水時(shí)，因向污泥中添加無機(jī)絮凝劑會(huì)中和污泥的電荷，所以在電滲透脫水裝置的陽極側(cè)，吸引污泥粒子的作用減弱，固液分離反而變難。而且液體中電解質(zhì)增加，為了將水分離所需的電力量增大。專利文獻(xiàn)1:特開昭60-97011號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:特公平3-26120號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:專利第3576269號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:專利第3181521號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5:特開2001-334299號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容如前所述，各產(chǎn)業(yè)排水的生物處理中產(chǎn)生的污泥經(jīng)脫水處理后作為廢棄物被處置。脫水污泥的含水率越低廢棄物處理量越少，處理費(fèi)用降低，所以希望將污泥進(jìn)行高度的脫水處理。即含水率70%的污泥和含水率60%的污泥按其容量計(jì)有25%(假設(shè)含水率70%的污泥容量為100容量時(shí)，含水率60%的污泥容量為75容量)的明顯差異，從污泥廢棄物處理費(fèi)上看也有25%這樣大的差別。因此，通過污泥的脫水處理，例如，如能得到含水率60%以下這樣的低含水率脫水污泥，可以大幅減少污泥廢棄物處理費(fèi)用。以往，即使是含纖維質(zhì)和砂成分等認(rèn)為易脫水成分不多的污泥，通過電滲透脫水能穩(wěn)定的將含水率降到60%的脫水技術(shù)也還沒有確立。本發(fā)明的目的在于，提供一種用電滲透脫水裝置對(duì)各產(chǎn)業(yè)排水的生物處理中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行脫水處理的方法，根據(jù)該方法，對(duì)于含纖維質(zhì)和砂成分等易脫水成分不多的污泥也能將含水率顯著降低、例如高度脫水至含水率在60%以下。第1方面的污泥脫水方法是用電滲透脫水裝置對(duì)排水的生物處理中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行脫水處理的方法，其特征在于，向該污泥中添加鐵系無機(jī)絮凝劑調(diào)質(zhì)后，用該電滲透脫水裝置進(jìn)行脫水處理。第2方面的污泥脫水方法，其特征在于，在第1方面的污泥脫水方法中，對(duì)上述污泥添加鐵系無機(jī)絮凝劑后再添加高分子絮凝劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)。第3方面的污泥脫水方法，其特征在于，在第1或第2方面的污泥脫水方法中，使用硫酸鐵作為鐵系無機(jī)絮凝劑。第4方面的污泥脫水方法，其特征在于，在第13任一方面的污泥脫水方法中，相對(duì)于上述污泥的SS，以Fe換算(whenexpressedasFe)添加520重量％的鐵系無機(jī)絮凝劑。第5方面的污泥脫水方法，其特征在于，在第24任一方面的污泥脫水方法中，相對(duì)于上述污泥的SS，添加0.21重量％的高分子絮凝劑。第6方面的污泥脫水方法，其特征在于，在第15任一方面的污泥脫水方法中，得到含水率在60%以下的脫水污泥。根據(jù)本發(fā)明的污泥脫水方法，通過向供電滲透脫水的污泥中添加鐵系無機(jī)絮凝劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)，對(duì)于含纖維質(zhì)和砂成分等易脫水成分不多的污泥也可以高度脫水至含水率在60%以下，脫水污泥的容量減少，從而大幅降低污泥廢棄處理費(fèi)用。應(yīng)說明的是，如前所述，雖然向供電滲透脫水的污泥中添加無機(jī)絮凝劑已知，但由于前述理由，不會(huì)向供電滲透脫水的污泥中添加大量的無機(jī)絮凝劑。本發(fā)明中，通過向污泥中以Fe換算優(yōu)選添加多達(dá)520重量％的鐵系無機(jī)絮凝劑作為無機(jī)絮凝劑，對(duì)于即使含纖維質(zhì)和砂成分等易脫水成分不多的污泥也可以電滲透脫水至含水率在60%以下，而不存在無機(jī)絮凝劑的水合物導(dǎo)致的脫水障礙。這樣的效果是鐵系無機(jī)絮凝劑特有的效果。而如果使用鋁系無機(jī)絮凝劑，如后述比較例2所示，得不到這種脫水效率提高的效果。[圖1]顯示實(shí)施例1及比較例1、2結(jié)果的圖。[圖2]電滲透脫水裝置的剖面圖。具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的污泥脫水方法的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的污泥脫水方法中，先向供電滲透脫水處理的污泥中預(yù)先添加無機(jī)絮凝劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)。對(duì)于本發(fā)明使用的鐵系無機(jī)絮凝劑無特殊限制，可使用硫酸鐵(含聚硫酸鐵)、硫酸亞鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、鐵-二氧化硅無機(jī)高分子絮凝劑等，但特別優(yōu)選硫酸鐵。上述鐵系無機(jī)絮凝劑可以1種單獨(dú)使用，也可以2種以上聯(lián)用。污泥中鐵系無機(jī)絮凝劑的添加量太多或太少都不能得到含水率充分低的脫水污泥，所以相對(duì)于脫水處理污泥的SS的以Fe換算的添加量為520重量％，特別優(yōu)選715重量％。此外，在本發(fā)明中，也可以和在添加鐵系無機(jī)絮凝劑同時(shí)添加高分子絮凝劑，此時(shí)，對(duì)高分子絮凝劑無特殊限制，但優(yōu)選使用兩性高分子絮凝劑(兩性聚合物)。兩性高分子絮凝劑優(yōu)選含有氨基或銨鹽基的單體、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸或其鹽的共聚物，含有氨基或銨鹽基的單體例如可舉出(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、(甲基)丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、(甲基)丙烯酰氧-2-羥丙基三甲基氯化銨等(甲基)丙烯酰氧烷基季銨鹽；(甲基)丙烯酰氧乙基二甲基胺硫酸鹽或鹽酸鹽、(甲基)丙烯酰氧丙基二甲基胺鹽酸鹽等(甲基)丙烯酰氧烷基叔胺鹽；(甲基)丙烯酰基氨基丙基三甲基氯化銨、(甲基)丙烯?；被谆@甲基硫酸鹽等(甲基)丙烯?；被榛句@鹽等(這里，所謂"(甲基)丙烯酸"是指"丙烯酸和/或甲基丙烯酸"。"(甲基)丙烯酰"也是如此)。這些單體可以1種單獨(dú)使用，或者也可以2種以上聯(lián)用。其中，由于(甲基)丙烯酰氧烷基季銨鹽脫水效果優(yōu)異，所以適合使用，特別優(yōu)選使用丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。此外，(甲基)丙烯酸或其鹽例如可舉出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸鈉、(甲基)丙烯酸銨、(甲基)丙烯酸鈣等。其中，丙烯酸及丙烯酸鈉特別適合使用。還可以使兩性高分子絮凝劑進(jìn)一步和其他的共聚單體共聚。其他的共聚單體例如可舉出乙烯基吡咯烷酮、馬來酸、丙烯酸甲酯等。這些共聚單體的共聚量通常優(yōu)選在20mol^以下，更優(yōu)選在10mol^以下。上述兩性高分子絮凝劑可以1種單獨(dú)使用，也可以2種以上聯(lián)用。通過將這樣的高分子絮凝劑聯(lián)用，向添加鐵系無機(jī)絮凝劑后的污泥中添加高分子絮凝劑，可以形成堅(jiān)固的污泥絮凝物，達(dá)到進(jìn)一步降低含水率的目的。這些高分子絮凝劑的添加量，相對(duì)于脫水處理的污泥的SS，優(yōu)選為0.21重量％左右。此外，污泥優(yōu)選添加鐵系無機(jī)絮凝劑、在快速攪拌槽內(nèi)滯留15分鐘以進(jìn)行處理，另外，優(yōu)選在添加高分子絮凝劑中，在低速攪拌槽內(nèi)滯留110分鐘以進(jìn)行處理。添加鐵系無機(jī)絮凝劑，或者添加鐵系無機(jī)絮凝劑和高分子絮凝劑對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)后，在電滲透脫水裝置內(nèi)進(jìn)行電滲透脫水處理。電滲透脫水裝置可使用如圖2所示的裝置，但不限定于該裝置。該調(diào)質(zhì)后的污泥進(jìn)行電滲透脫水處理時(shí)，優(yōu)選在進(jìn)行電滲透脫水之前，將調(diào)質(zhì)后的污泥進(jìn)行機(jī)械脫水處理。電滲透脫水裝置包含機(jī)械脫水部分和電滲透脫水部分時(shí)，可使用該電滲透脫水裝置進(jìn)行機(jī)械脫水和電滲透脫水處理。該機(jī)械脫水可采用壓濾機(jī)或帶壓機(jī)進(jìn)行。該機(jī)械脫水和電滲透脫水的處理?xiàng)l件沒有特別的限制，如可采用下述條件。〈機(jī)械脫水處理?xiàng)l件>加壓力501000kPa脫水時(shí)間160分鐘〈電滲透脫水處理?xiàng)l件>加壓力0.1200kPa通電量DC20100V脫水時(shí)間560分鐘根據(jù)本發(fā)明，通過上述脫水處理，即使對(duì)含纖維質(zhì)較少的食品類排水剩余污泥或化學(xué)類排水剩余污泥進(jìn)行脫水處理，也可以將污泥有效脫水至含水率在70%以下，特別是在60%以下的低含水率。對(duì)于用本發(fā)明的污泥脫水方法進(jìn)行脫水處理的污泥沒有特殊限制，適用于各種產(chǎn)業(yè)排水的生物處理中產(chǎn)生的所有污泥，但本發(fā)明通過將鐵系無機(jī)絮凝劑和電滲透脫水結(jié)合，對(duì)于不大量含有纖維質(zhì)和砂成分等易脫水成分的污泥也可以脫水成含水率在60%以下的低含水率，可見，本發(fā)明對(duì)纖維質(zhì)少的食品類排水剩余污泥或化學(xué)類排水剩余污泥的脫水處理是有效的。應(yīng)說明的是，這些污泥的纖維質(zhì)成分含量通常小于10%左右。實(shí)施例下面，列舉實(shí)施例和比較例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明?！磳?shí)施例1〉向食品類排水的剩余污泥(MLSS5000mg/L，纖維質(zhì)成分含量7%)中添加520重量％(相對(duì)于SS，以Fe換算)的聚硫酸鐵(聚鐵)，快速攪拌2分鐘后，添加0.8重量％(相對(duì)于SS)的兩性聚合物(栗田工業(yè)(株)々'」《》卜P350)，低速攪拌1分鐘調(diào)質(zhì)，將調(diào)質(zhì)后的污泥采用包含利用帶壓機(jī)的機(jī)械脫水部分和電滲透脫水部分的電滲透脫水裝置，在下述條件下進(jìn)行機(jī)械脫水，然后進(jìn)行電滲透脫水處理?！礄C(jī)械脫水處理?xiàng)l件>加壓力lkgf/cm2(98kPa)脫水時(shí)間2分鐘〈電滲透脫水處理?xiàng)l件>加壓力lkgf/cm2(98kPa)通電量DC40V脫水時(shí)間20分鐘得到的脫水污泥的含水率和聚鐵添加量的關(guān)系如圖1所示?！幢容^例1>在實(shí)施例1中，不使用聚硫酸鐵，添加0.8重量％(相對(duì)于SS)的陽離子聚合物(栗田工業(yè)(株)夕'J7<'7夕^EC548)代替兩性聚合物，進(jìn)行污泥調(diào)質(zhì)，除此之外和實(shí)施例1相同進(jìn)行剩余污泥的脫水處理，得到的脫水污泥的含水率如圖1所示。〈比較例2>在實(shí)施例1中，使用聚氯化鋁鹽(PAC)代替聚硫酸鐵，相對(duì)于污泥的SS，以A1203換算添加520重量％的PAC，對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)，除此之外和實(shí)施例1同樣進(jìn)行剩余污泥的脫水處理，得到的脫水污泥的含水率和PAC添加量的關(guān)系如圖1所示。由圖1可知，作為無機(jī)絮凝劑，優(yōu)選使用鐵系無機(jī)絮凝劑的聚鐵，相對(duì)于污泥的SS，以Fe換算添加10重量％聚鐵時(shí)，污泥的含水率達(dá)最低，為58.7%。此夕卜，由比較例1和比較例2的對(duì)比可知，無機(jī)絮凝劑不使用鐵系無機(jī)絮凝劑而是使用鋁系無機(jī)絮凝劑時(shí)，脫水污泥的含水率反而升高。〈比較例3>在比較例1中，使用帶壓式脫水機(jī)代替電滲透脫水裝置，不進(jìn)行電滲透脫水，除此之外和比較例1同樣進(jìn)行脫水處理，得到的脫水污泥的含水率為85%。實(shí)施例1及比較例1、3得到的脫水污泥的含水率和將水處理設(shè)施的剩余污泥進(jìn)行脫水處理，排出該含水率的脫水污泥時(shí)污泥廢棄物處理量的關(guān)系如表1所示。此外，污泥廢棄物處理量的計(jì)算如下，設(shè)比較例3(通常的加壓脫水處理)的處理量為10mV天，使污泥廢棄物中的固體含量相同，由脫水污泥的含水率計(jì)算得出。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表1可知，根據(jù)本發(fā)明，通過將污泥高度脫水使其含水率大幅降低，從而使污泥廢棄物處理量和使用陽離子聚合物的僅進(jìn)行加壓脫水(比較例3)的情況相比大幅減少63%，和使用陽離子樹脂的同時(shí)進(jìn)行加壓脫水和電滲透脫水(比較例1)的情況相比大幅減少26%?！磳?shí)施例2>在實(shí)施例1中，使用氯化鐵代替聚硫酸鐵，相對(duì)于剩余污泥的SS，添加10重量％(以Fe換算)的氯化鐵調(diào)質(zhì)，除此以外和實(shí)施例l進(jìn)行同樣的脫水處理，結(jié)果，得到的脫水污泥的含水率為64%。從該結(jié)果可以看出，鐵系無機(jī)絮凝劑不僅限于聚硫酸鐵，氯化鐵也有效，只是聚硫酸鐵效果更高。使用上述特定的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但不脫離本發(fā)明的意圖和范圍可以進(jìn)行各種變更，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。應(yīng)說明的是，本申請基于2007年7月27日申請的日本專利申請(特愿2007-196304)，通過引用而引入其全部內(nèi)容。8權(quán)利要求一種污泥脫水方法，為用電滲透脫水裝置對(duì)排水的生物處理中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行脫水處理的方法，其特征在于，向該污泥中添加鐵系無機(jī)絮凝劑調(diào)質(zhì)后，用該電滲透脫水裝置進(jìn)行脫水處理。2.權(quán)利要求1所述的污泥脫水方法，其特征在于，向上述污泥中添加上述鐵系無機(jī)絮凝劑后，添加高分子絮凝劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)。3.權(quán)利要求1所述的污泥脫水方法，其特征在于，鐵系無機(jī)絮凝劑為硫酸鐵。4.權(quán)利要求1所述的污泥脫水方法，其特征在于，相對(duì)于上述污泥的SS，以Fe換算添加520重量％的鐵系無機(jī)絮凝劑。5.權(quán)利要求1所述的污泥脫水方法，其特征在于，相對(duì)于前述污泥的SS，以Fe換算添加715重量％的鐵系無機(jī)絮凝劑。6.權(quán)利要求2所述的污泥脫水方法，其特征在于，相對(duì)于前述污泥的SS，添加0.21重量％的高分子絮凝劑。7.權(quán)利要求6所述的污泥脫水方法，其特征在于，高分子絮凝劑為兩性高分子絮凝劑。8.權(quán)利要求1所述的污泥脫水方法，其特征在于，得到含水率為60%以下的脫水污泥。9.權(quán)利要求18任一項(xiàng)所述的污泥脫水方法，其特征在于，用絮凝劑對(duì)污泥調(diào)質(zhì)后，進(jìn)行機(jī)械脫水處理，然后用電滲透脫水裝置進(jìn)行脫水處理。10.權(quán)利要求9所述的污泥脫水方法，其特征在于，機(jī)械脫水使用帶壓機(jī)進(jìn)行。全文摘要本發(fā)明涉及對(duì)含有纖維質(zhì)和砂成分等易脫水成分較少的污泥也能通過電滲透脫水將含水率降到60％以下的污泥脫水方法。其是一種用電滲透脫水裝置脫水處理排水的生物處理中產(chǎn)生的污泥的方法，其中，向該污泥中添加鐵系無機(jī)絮凝劑調(diào)質(zhì)后，再采用該電滲透脫水裝置進(jìn)行脫水處理。鐵系無機(jī)絮凝劑優(yōu)選硫酸鐵，其添加量相對(duì)于污泥的SS，以Fe換算，優(yōu)選為5～20重量％。文檔編號(hào)B01D35/06GK101784490SQ200880100798公開日2010年7月21日申請日期2008年7月10日優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日發(fā)明者增井孝明,正岡融申請人:栗田工業(yè)株式會(huì)社