污泥中的水可分为间隙自由水、毛细结合水、表面黏附水和内部水等四类。前三种均为外部水,其[f除间隙自由水比较容易脱除外,其他两种水很难脱除,脱除毛细结合水需克服毛细水表面张力,脱除表面黏附水需克服粒子间电荷引力。而内部水则是指微生物细胞内部的水分,去除内部水必须破坏细胞结构。因此后两种外部水和内部水统称为束缚水。
多年来污泥脱水方式一直是围绕着机械脱水干化和热能脱水干化的技术路线进行。而机械脱水干化的主要设备有带式压滤机、板框压滤机、螺旋压榨职水机、离心式脱水机等,这些装备在压力上或离心力上进行了不断的改进,来提高其脱水性能,但对克服束缚水的内力来说,依靠机械设备的机械力显然是相当困难的。经以上装备脱水后污泥含水率约为65%-75%,污泥后续处理和利用难度仍较大。
热能脱水干化则可较容易达到脱除目的,因此出现了许多热干化的装备和技术,如:回转干燥机、带式干燥机、流化床干燥机等均为直接干化装备,而桨叶干燥机、盘式干燥机等为间接干化装备,干化采用的热源有烟气、蒸汽、导热油等。但无论是直接干化还是间接干化,都是以消耗大量热能去完成脱水任务。使用热能干化,每脱除1Kg水需耗热能800~1 000kcal(3.34~4.18.MJ),并产生1.24~2.5m3(标态)的有害烟气需要进一步处理。因而导致热能干化技术的推广、普及比较缓慢。
如何经济、适用地实现污泥干化,也是众多环保科研机构研究的课题。改性干化是近年来发展起来的一项新技术。国内外研究机构通过研究污泥含水的结构特征后认为,污泥中的束缚水被固体颗粒吸附或被包裹在细胞内部,“束缚”的水分子其外围被十分强大的负电荷紧固着,它与水核内的正电荷取得平衡,确实很难脱除,但通过添加化学改性剂,可以破坏原水核的正负平衡,使水分子解脱束缚,形成“自由”态,再利用机械压滤方式使脱水变得相对容易。经过试验和实际应用,证明其技术有效,脱水能耗低。雷蒙磨粉机厂家生产的系列反击破,锤式破碎机,复合破碎机等破碎设备,在我国矿山破碎机械行业的发展起到了举足轻重的作用!
4化学改性脱水的关键技术简介
采用化学改性剂是化学改性脱水关键技术的核心。化学改性剂除具有调理吸附架桥外,还具有疏水亲油及疏油亲水的双亲性,有增溶和分散作用,使污泥细水泥设备中的回转窑胞间质水发生解体,释放出间隙水;同时改性剂还通过自身的带电离子破坏细胞间隙亲水基团的电荷平衡,促使其释放表面吸附水;然后再偶联疏水剂,将分散的解体物偶联聚合成为大疏水絮体,由于其疏水性使得新生成的网格构架中含水极少,这一过程也有效防止了有机质在脱水过程中的流失。通过添加化学改性剂可实现高效改性,为下一步采用机械方式脱水干化创造了条件。
化学改性药剂是数种无机物与有机物药剂的复合体,由于不同污泥其性质各异,因此要达到有效改性,需要有针对性的复合配方,针对某一种污泥会有一组适合的改性药剂配方,这种配置并不复杂,只要在使用前对污泥的成分进行微观分析,即可有针对性地组成相应配比,一旦确定就形成可控操作。另外需要注意的是所选择的改性药剂应在实现污泥有效脱水的同时,切不可以破坏污泥固体物的原有属性,影响脱水污泥资源化利用的价值。
针对重金属含量超标的污泥,还可添加稳定转化剂,将污泥中的重金属转化为不溶于水的化合物,使之钝化不再被水溶出,同时还可杀灭污泥中的细菌等病原体微生物,达到杀菌、除毒的无害化效果。
由于改性药剂掺入比例很小,要使改性药剂有效渗入污泥中,并对污泥中的水分子充分发挥效用,首先必须破坏污泥的分子絮凝团,使得药剂能均匀地分散到污泥毛细结构中去,因此还需要设置具有高速剪切性能的改性机,才能达到改性的作用。水泥设备中的回转窑
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