本发明属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种复合型污泥脱水调理剂及其脱水应用。
背景技术：
城市污泥是城市污水处理过程中产生的剩余污泥，因其含水率高，给城市污泥的储存、运输及进一步处理带来诸多不便，城市污泥脱水已成为城市污泥处理处置的重要环节。由于城市污泥颗粒通常带负电荷，且含糖类、蛋白质、核酸等亲水性物质，城市污泥的脱水性能差，采用一般的机械方法对污泥脱水难度较大，因而在对污泥脱水之前需对剩余污泥进行调质，以降低污泥中的有机组成，减小污泥颗粒与水的亲和力，改变污泥中水分的存在形式，改善污泥的脱水性能，从而提高脱水效率。在各种污泥调理方法中，化学调理技术因其操作简单、成本相对较低、效果好而成为国内外最常用的方法之一。
目前，污泥脱水调理剂分为两类：一类是无机絮凝剂，主要包括铁盐、铝盐以及聚合氯化铝，另一类是有机高分子絮凝剂，包括非离子型、阳离子型、阴离子型和两性型等有机高分子药剂。在各种改善污泥脱水性能的调理剂中，无机絮凝剂存在用量多，会增加A1、Fe离子浓度等问题。高分子有机絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)因其能显著改善排泥水的脱水性能，具有适应性强、操作简单等特点而被广泛应用。但是使用PAM作调理剂有以下3个缺点：(1)合成成本高，工艺复杂；(2)PAM降解困难；(3)脱水过程中水解产生的丙烯酸和有机胺等单体还可能是“三致”物质，会导致水处理过程中产生二次环境污染。因此，急需开发低成本、安全、高效的城市污泥调理剂。PAM是一种水溶性线型高分子物质，有阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型4种类型。研究表明，阴离子型PAM与阳离子型PAM均能有效改善污泥的脱水性能，其投加量较阳离子型PAM低1～2倍，且价格相对便宜，较阳离子型PAM具有更佳的经济效益和环境效益，所以阴离子型PAM可作为首选的调理剂。如何进一步提高城市污泥脱水处理过程中使用PAM的环境安全、降低处理成本有待研究。
因此，国内外正积极研究开发高效、安全、低成本的污泥脱水调理剂。开发的高效复合脱水调理剂有机高分子含量高，成本较高，后续污泥泥饼再利用困难。综上所述，本发明考虑到高分子有机絮凝剂阳离子型聚丙烯酰胺在处理过程中的诸多不利因素，所以本发明主要涉及到无机絮凝剂和阴离子型聚丙烯酰胺的调理方法。
相关的发明：一种城市污泥脱水调理剂，由阴离子型PAM与壳聚糖组成，阴离子型PAM与壳聚糖的质量比为3～9∶2～6；阴离子型PAM的剂型有两种：分子量800万、水解度20％或分子量600万、水解度30％。
优点：将壳聚糖与阴离子型PAM按一定量组合，可有效降低阴离子型PAM的使用量，提高解决污泥的脱水性能，降低污泥处理处置成本，减少污泥脱水过程中的二次污染。缺点：将壳聚糖与阴离子型PAM进行组合时，组合速度比较慢，反应时间较长，效率不高。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种污泥脱水调理剂及其脱水应用，本发明所采用的原料来源广泛、价格低廉，制备成本低，使用方便，脱水效果好，可依托现有的污泥脱水设施进行，实施过程简单，能有效提高污泥脱水工艺的稳定性和可靠性，可广泛应用于各种废水、污水和污泥的处理。
本发明的技术方案为：
一种污泥脱水调理剂，各物质按重量百分比，其特征在于由以下的各组分组成：30～70％脱硫灰、5～20％镁盐、5～30％铁盐、2～20％铝盐，0～15％氧化镁，各组分混合均匀而得污泥脱水调理剂。
根据本发明的污泥脱水调理剂，所述脱硫灰来自于各种干法/半干法烟气脱硫工艺中的一种或几种副产物。干法/半干法烟气脱硫工艺有循环流化床、旋转喷雾、气体悬浮吸收、烟道干式吸收剂喷射、炉内喷钙氧化钙活化、新型一体化或石灰石烟气净化。
进一步地，所述脱硫灰中CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O、CaCO3、f-CaO和Ca(OH)2物质的总质量分数为50～95％。
所述镁盐为氯化镁、磷酸镁、硫酸镁中的一种。
所述铁盐为三氯化铁、硫酸铁、聚合硫酸铁、绿矾中的一种。
所述铝盐为聚合氯化铝。
本发明还提供了上述污泥脱水调理剂的脱水应用，其特征在于包括如下步骤：
(1)调理剂溶液制备：将脱硫灰、镁盐、铁盐、铝盐、氧化镁按照重量百分比，混匀，加水制成溶液；
(2)污泥调质：将沉池的污泥泵入调质池，加入步骤(1)制成的调理剂溶液，搅拌均匀，调质20～60min后，将污泥泵入污泥浓缩池；所述调理剂的加入量占污泥重的10～30％；
(3)絮凝剂溶液制备：将有机高分子絮凝剂溶解成液体后，再在搅拌条件下，加入污泥浓缩池，与加入调质剂溶液的污泥混合20～60min；
(4)污泥脱水：把步骤(3)调质好的污泥进行正压脱水，保压压力0.6MPa～2.0MPa，保压时间30～90min后卸压放料。
本发明所采用的原料来源广泛、价格低廉，制备成本低，使用方便，脱水效果好，可依托现有的污泥脱水设施进行，实施过程简单，能有效提高污泥脱水工艺的稳定性和可靠性，可广泛应用于各种废水、污水和污泥的处理。
具体实施方式
本发明实施例中，各物质按重量百分比计。
实施例1
污泥为取自某不锈钢企业冷轧废水处理站二沉池的剩余污泥，含水率为98％；脱硫灰为取自某钢厂循环流化床工艺净化烧结烟气装置的副产物，其中CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O、CaCO3、f-CaO和Ca(OH)2物质的总质量分数为85％。
氯化镁、硫酸铁、聚合氯化铝，为市售产品，工业级纯度。
将50％脱硫灰、10％氯化镁、30％硫酸铁、10％聚合氯化铝混匀，加水制成溶液；按照占污泥重10％的比例，加入调质池中，搅拌均匀，调质60min后，泵入污泥浓缩池。
将分子量为800万阴离子型聚丙烯酰胺按照占污泥重的0.005％，溶解成0.5％的胶水状液体，在搅拌的条件下，采用计量泵均匀添加至浓缩池，与加入调质剂溶液的污泥混合30min。
把调质好的污泥，泵入板框压滤机脱水，保压压力1.0MPa，保压时间60min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为50％，污泥比阻4.0×106S2/g，棚内自然堆放2天后，泥饼含水率降至40％。
对比未添加调理剂的工况：在处理含水率为98％的不锈钢冷轧废水处理站的二沉池污泥时，添加污泥重0.02％的分子量为800万阴离子型聚丙烯酰胺后，进行板框压滤，在保压压力1.0MPa，保压时间60min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为65％，污泥比阻2.2×108S2/g，棚内自然堆放2天后，泥饼含水率为58％。
对比实施例1，可见，本发明中的复合脱水调理剂在降低泥饼含水率方面，效果显著。
实施例2
污泥为取自某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥，含水率为97.5％；脱硫灰为取自某钢厂旋转喷雾工艺净化烧结烟气装置的副产物，其中CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O、CaCO3、f-CaO和Ca(OH)2物质的总质量分数为95％。
磷酸镁、三氯化铁、聚合氯化铝、为市售产品，工业级纯度。
将70％脱硫灰、10％磷酸镁、三氯化铁、10％聚合氯化铝混匀，加水制成溶液；按照占污泥重20％的比例，加入调质池中，搅拌均匀，调质20min后，泵入污泥浓缩池。
将分子量为1200万阴离子型聚丙烯酰胺按照占污泥重的0.001％，溶解成0.1％的胶水状液体，在搅拌的条件下，采用计量泵均匀添加至浓缩池，与加入调质剂溶液的污泥混合20min。
把调质好的污泥，泵入板框压滤机脱水，保压压力0.6MPa，保压时间90min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为55％，污泥比阻5.2×106S2/g，棚内自然堆放3天后，泥饼含水率降至43％。
对比未添加调理剂的工况：在处理含水率为97.5％的某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥时，添加污泥重0.02％的分子量为1200万阴离子型聚丙烯酰胺后，进行板框压滤，在保压压力0.6MPa，保压时间90min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为70％，污泥比阻3.2×108S2/g，棚内自然堆放3天后，泥饼含水率为63％。
对比实施例2，可见，本发明中的复合脱水调理剂在降低泥饼含水率方面，效果显著。
实施例3
污泥为取自某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥，含水率为98％，脱硫灰为取自某钢厂旋转喷雾工艺净化烧结烟气装置的副产物，其中CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O、CaCO3、f-CaO和,Ca(OH)2物质的总质量分数为80％。
磷酸镁、三氯化铁、聚合氯化铝、为市售产品，工业级纯度。
将50％脱硫灰、20％磷酸镁、20％三氯化铁、10％聚合氯化铝，混匀，加水制成溶液；按照污泥重30％的比例，加入调质池中，搅拌均匀，调质60min后，泵入污泥浓缩池。
将分子量为1000万非离子型聚丙烯酰胺按照污泥重的0.008％，溶解成0.24％的胶水状液体，在搅拌的条件下，采用计量泵均匀添加至浓缩池，与加入调质剂溶液的污泥混合40min。
把调质好的污泥，泵入隔膜压滤机脱水，保压压力2MPa，保压时间45min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为53％，污泥比阻6.6×106S2/g，棚内自然堆放10天后，泥饼含水率降至38％。
对比未添加调理剂的工况：在处理含水率为98％的某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥时，添加污泥重0.05％的分子量为1000万阴离子型聚丙烯酰胺后，进行板框压滤，在保压压力2MPa，保压时间45min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为68％，污泥比阻2.8×108S2/g，棚内自然堆放10天后，泥饼含水率为61％。
对比实施例3，可见，本发明中的复合脱水调理剂在降低泥饼含水率方面，效果显著。
实施例4
污泥为取自某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥，含水率为98％，脱硫灰为取自某钢厂旋转喷雾工艺净化烧结烟气装置的副产物，其中CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O、CaCO3、f-CaO和,Ca(OH)2物质的总质量分数为70％。
硫酸镁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、为市售产品，工业级纯度。
将30％脱硫灰、20％硫酸镁、30％聚合硫酸铁、20％聚合氯化铝，混匀，加水制成溶液；按照污泥重15％的比例，加入调质池中，搅拌均匀，调质40min后，泵入污泥浓缩池。
将分子量为900万非离子型聚丙烯酰胺按照污泥重的0.002％，溶解成0.2％的胶水状液体，在搅拌的条件下，采用计量泵均匀添加至浓缩池，与加入调质剂溶液的污泥混合40min。
把调质好的污泥，泵入隔膜压滤机脱水，保压压力2MPa，保压时间20min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为54％，污泥比阻7.6×106S2/g，棚内自然堆放10天后，泥饼含水率降至40％。
对比未添加调理剂的工况：在处理含水率为98％的某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥时，添加污泥重0.05％的分子量为900万阴离子型聚丙烯酰胺后，进行板框压滤，在保压压力2MPa，保压时间20min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为70％，污泥比阻3.6×108S2/g，棚内自然堆放10天后，泥饼含水率为62％。
对比实施例4，可见，本发明中的复合脱水调理剂在降低泥饼含水率方面，效果显著。
实施例5
污泥为取自某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥，含水率为98％，脱硫灰为取自某钢厂旋转喷雾工艺净化烧结烟气装置的副产物，其中CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O、CaCO3、f-CaO和,Ca(OH)2物质的总质量分数为70％。
硫酸镁、绿矾、聚合氯化铝、为市售产品，工业级纯度。
将70％脱硫灰、8％硫酸镁、5％绿矾、2％聚合氯化铝、15％氧化镁，混匀，加水制成溶液；按照污泥重20％的比例，加入调质池中，搅拌均匀，调质50min后，泵入污泥浓缩池。
将分子量为900万非离子型聚丙烯酰胺按照污泥重的0.002％，溶解成0.2％的胶水状液体，在搅拌的条件下，采用计量泵均匀添加至浓缩池，与加入调质剂溶液的污泥混合40min。
把调质好的污泥，泵入隔膜压滤机脱水，保压压力2MPa，保压时间40min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为52％，污泥比阻7.2×106S2/g，棚内自然堆放10天后，泥饼含水率降至38％。
对比未添加调理剂的工况：在处理含水率为98％的某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥时，添加污泥重0.05％的分子量为900万阴离子型聚丙烯酰胺后，进行板框压滤，在保压压力2MPa，保压时间40min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为69％，污泥比阻3.2×108S2/g，棚内自然堆放10天后，泥饼含水率为61％。
对比实施例5，可见，本发明中的复合脱水调理剂在降低泥饼含水率方面，效果显著。
实施例6
污泥为取自某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥，含水率为98％，脱硫灰为取自某钢厂旋转喷雾工艺净化烧结烟气装置的副产物，其中CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O、CaCO3、f-CaO和,Ca(OH)2物质的总质量分数为70％。
氯化镁、三氯化铁、聚合氯化铝、为市售产品，工业级纯度。
将60％脱硫灰、5％氯化镁、10％三氯化铁、15％聚合氯化铝、10％氧化镁，混匀，加水制成溶液；按照污泥重10％的比例，加入调质池中，搅拌均匀，调质60min后，泵入污泥浓缩池。
将分子量为900万非离子型聚丙烯酰胺按照污泥重的0.001％，溶解成0.1％的胶水状液体，在搅拌的条件下，采用计量泵均匀添加至浓缩池，与加入调质剂溶液的污泥混合60min。
把调质好的污泥，泵入隔膜压滤机脱水，保压压力1MPa，保压时间60min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为50％，污泥比阻5.8×106S2/g，棚内自然堆放10天后，泥饼含水率降至36％。
对比未添加调理剂的工况：在处理含水率为98％的某城市生活污水厂二沉池的剩余污泥时，添加污泥重0.05％的分子量为900万阴离子型聚丙烯酰胺后，进行板框压滤，在保压压力1MPa，保压时间60min卸压放料后，测得脱水后污泥泥饼含水率为67％，污泥比阻2.8×108S2/g，棚内自然堆放10天后，泥饼含水率为59％。
对比实施例6，可见，本发明中的复合脱水调理剂在降低泥饼含水率方面，效果显著。