本发明属于污泥调理剂，涉及一种单宁酸复配聚丙烯酰胺高效污泥调理剂及其应用。
背景技术：
1、污泥是污水处理过程中产生的一种黏稠状物质，它以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混入原污水带有的泥沙、纤维、动植物残体及吸附在其上的有机物、金属、病菌、虫卵、胶质等多种复杂的混合体。从污水处理厂排出的污泥一般是一种松散的、含水率在95～99％的胶溶状膏状物，具有比重轻、体积庞大、触变性强、极易腐败恶臭的理化特征，因而十分不利于处理和运输。污泥脱水是污泥处理费用中较高、且又极为关键的过程之一。污泥脱水性能的好坏直接关系到整个污泥处理系统的优劣。
2、目前常规的污泥调理剂多是三氯化铁+氢氧化钙/氧化钙，这种方法虽然可以起到一定的污泥改性效果，但由于新的排放要求，污泥后续处理越来越采用干化焚烧，所以前期投加石灰和三氯化铁(腐蚀性较强)容易造成后期燃烧过程中出现锅炉板结和腐蚀的问题。
3、因此，如何妥善处理这些有机物含量高、粒径小、亲水性能高、脱水性能差的剩余污泥，已成为污水处理厂亟待解决的问题。
4、污泥脱水能减小污泥体积，有利于后续的运输、填埋、焚烧等处理处置。化学调理法是污泥脱水前最常用的调理方法之一。
5、化学调理法处理污泥效果好、应用简便、经济性佳、适用范围广，是目前改善污泥脱水性能最常用的方法。尽管很多研究者对污泥特性、污泥调理的效果和作用机理进行了大量研究，但是这些研究目前依然比较分散，针对污泥的水分组成、脱水原理和影响污泥脱水性能的因素等出发，进行分析化学调理对污泥脱水性能的影响及其作用机理，对化学调理改善污泥脱水性能的研究现状和进展等方面，进行深度研究以及研制开发新的化学调理剂的工作具有非常广泛的应用前景，以期实现污泥能达到高效脱水的目的。
6、污泥的脱水性能受到许多因素的影响，这些因素包括污泥组成与污泥理化性质两个内部因素和污泥来源与存储条件等外界因素。污泥主要由胞外聚合物(eps)、金属离子、细菌、有机质和无机颗粒等组成。其中，胞外聚合物是影响污泥脱水最重要的因素，eps主要是由蛋白质、多糖、腐殖质、核酸及脂类等有机物质构成，大量研究表明这些物质分布在细胞外和微生物聚集体内部，包裹大量水分，是造成污泥难以脱水的最关键因素。金属离子的组成和浓度，主要通过改变污泥絮体的结构和强度，来影响化学调理剂对污泥的脱水性能。其他如细菌、有机质和无机颗粒等，也会影响污泥的脱水性能。此外，污泥絮体的粒径和强度、黏度、ph等因素，对污泥的脱水性能有较大影响。
7、化学调理可改善污泥的理化性质、提高固体颗粒沉降性，是目前较常用的污泥脱水调理方法。常用调理剂主要有无机调理剂、有机调理剂、表面活性剂和氧化剂等。
8、无机调理剂主要是利用其带正电的水解产物中和污泥表面电荷、压缩双电层，使胶体脱稳，改善污泥脱水性能。常用的无机调理剂主要有铝系和铁系两大类，其他还有高岭土和钛盐等。虽然小分子铝盐和铁盐廉价易得，但用量大、效果不佳，这使得聚铝、聚铁等无机高分子絮凝剂应用日益广泛。有机调理剂主要通过吸附架桥将污泥中的物理结合水转化成自由水，促使污泥颗粒形成更大的絮体，从而改善污泥的脱水性能，因其用量少和效率高而被广泛用于污泥调理。有机调理剂可分为天然和人工两种，天然絮凝剂因其活性低导致用量大，人工絮凝剂絮凝能力强、用量少，但成本较高。很多研究表明，多种絮凝剂复配或絮凝剂与物理法联用对污泥脱水性能的改善效果明显优于单一絮凝剂。助凝剂主要用于调节或改善混凝条件，与混凝剂配合使用。常用的助凝剂主要有石灰和粉煤灰等。助凝剂主要通过以下两种作用对污泥脱水起促进作用：(1)破坏eps、降低束缚水含量；(2)与污泥颗粒作用，形成刚性晶格结构，增强絮体结构强度，使污泥在被压缩过程中保持多孔性，提高水分的渗透。
9、此外，表面活性剂的增溶和抑菌作用可显著改变污泥表面性质，促进eps水解、释放束缚水，有效提高污泥脱水性能；酸碱等主要通过溶胞破解污泥释放结合水，但容易引起污泥黏度增大，因此，通常将酸碱等与其他调理剂或方法联用，提高污泥脱水性能。
10、单宁酸(ta)是一种可生物降解的多酚类化合物，作为次生代谢物广泛存在于植物的树皮、叶子和组织中。ta分子具有葡萄糖核和大量酚基的独特化学结构，自然使其具有不可忽视的沉淀蛋白能力，许多在皮革制造、草药、饮料等方面的研究表明，ta可能通过降低污泥eps中的蛋白质来改善污泥的脱水能力。
11、ta由于其沉淀蛋白的能力，可被认为是一种污泥调理剂。ta具有络合、架桥和沉淀胶体生物聚合物的作用，可以显著减少聚合硫酸铁和聚合氯化铝等无机调理剂的量，实现药剂对减量化。同时，ta本身属于阴离子型聚合物，其在酸性条件下，对eps中蛋白质的改善能力更强，可以配合聚合硫酸铁或聚合氯化铝(其属于酸性溶液)一起使用，增强其协同作用和脱水能力，然后加入阳离子型聚丙烯酰胺调理剂，提高对污泥的脱水性能。
12、专利cn102603152 a报道了一种污泥深度脱水调理剂及应用，该调理剂由无机高分子絮凝剂、铁化合物、有机高分子絮凝剂和钙化合物组成。
13、专利cn105753296 a报道了一种生物基剩余污泥深度脱水调理剂，以农业废弃物竹粉取代氯化铁和氧化钙，与聚丙烯酰胺作为污泥调理剂共同处理污泥。
14、专利cn111484230 a报道了一种复合型污泥深度脱水调理剂及其应用和应用方法，该调理剂的组分原料的质量比为强氧化剂1～2％、惰性物质19～40％、强阳离子聚电解质59～80％。
15、文献(伍远辉，罗宿星，范莎莎，等.电化学与高分子复合絮凝剂联用对污泥的调理研究[j].化学世界，2017，58(2)：86-90)，采用电化学与高分子复合絮凝剂联用对污泥的调理脱水，发现电化学与高分子复合絮凝剂(pam与cts)能有效破坏污泥絮体结构、分解eps，当电解15min，pam、cts投加质量浓度分别为150、300mg/l时，污泥的毛细吸水时间(cst)降至19.6s，含水率降到68.4％。
16、文献(huang ying，yu leilei，wang ruihui，et al.pilot study of intensedewatering of urban sewage sludge[j].journal of material cycles and wastemanagement，2017，19(1)：88-101)，采用混凝剂、絮凝剂和助凝剂的混合物〔fecl3·6h2o/fe(so4)3、ca(oh)2和pam〕对污泥进行预处理发现，这几种物质的联用可以提高污泥脱水性能，调理污泥经隔膜压滤后含水率低于60％。
17、文献(chen zhan，zhang weijun，wang dongsheng，et al.enhancement of wasteactivated sludge dewaterability using calcium peroxide preoxidation andchemical re-flocculation[j].water research，2016，103：170-181)，文章介绍了氧化剂和絮凝剂对剩余污泥脱水能力增强改善的研究，发现污泥经cao2调理后其絮体被破坏，结构变得疏松，加入pac、fecl3或pam后形成新的絮体，污泥脱水性能显著增强。
18、目前大部分常规的污泥调理剂多是三氯化铁+氢氧化钙/氧化钙，这种方法可以起到一定的污泥改性效果。但由于新的排放要求，以及污泥后续处理越来越多采用干化焚烧，所以前期投加石灰和三氯化铁(腐蚀性较强)容易造成后期燃烧过程中出现锅炉板结和腐蚀的问题。并且现有的聚合氯化铁复合阳离子聚丙烯酰胺的调理剂容易出现污泥沉降性能和脱水率不佳的情况。
技术实现思路
1、本发明的目的就是提供一种单宁酸复配聚丙烯酰胺高效污泥调理剂及其应用，在聚合氯化铁复合阳离子聚丙烯酰胺理药剂的基础上，引入单宁酸的复配体系研究，研制出一种新型环保型、渗透性更好、更利于脱水的高效污泥调理剂。该污泥调理剂能够配合板框压滤机深度脱水工艺，以进一步降低污泥含水率。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本发明的第一方面包括提供一种污泥调理剂，包括以下组分及重量份含量：
4、阳离子表活剂0.3～0.5份，聚合硫酸铁8.5～11.5份，单宁酸0.5～2.0份，水86.5～90.2份。
5、进一步地，所述的阳离子表活剂为聚丙烯酰胺、瓜尔胶、聚二甲基二烯丙基氯化铵、十二烷基二甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物中一种或几种组合。
6、进一步地，所述的阳离子表活剂的重均分子量为1000000～15000000。
7、本发明的第二方面包括提供一种污泥调理剂的应用，包括：向污泥中分别加入单宁酸溶液、聚合硫酸铁，搅拌反应后，再加入聚丙烯酰胺溶液，搅拌均匀后进行污泥脱水处理。
8、进一步地，所述的单宁酸加入量为污泥中干污泥质量的1～10％。
9、进一步地，所述的聚合硫酸铁为固含量10-12％的液体硫酸铁。
10、进一步地，所述的聚合硫酸铁的加入量为污泥中干污泥质量的30％～50％，所述的聚合硫酸铁为有效固含量10-12％的液体硫酸铁。
11、进一步地，当阳离子表活剂为聚丙烯酰胺时，所述的聚丙烯酰胺以溶液形式加入，加入量为污泥中干污泥质量的0.8～1.2％。
12、进一步地，所述的聚丙烯酰胺溶液的质量分数为0.5～1.0％。
13、进一步地，所述的搅拌反应中，搅拌时间为5～10min，搅拌温度为室温，搅拌转速为100～200转/分。
14、进一步地，所述的污泥脱水处理包括采用隔膜板框压滤机进行压滤。
15、与现有技术相比，本发明具有以下特点：
16、1)本发明针对现有污泥调理剂脱水效果较差的问题，提供一种新型高效的污泥深度脱水调理剂，该调理剂能够提高污泥的脱水效果，降低成本，脱水快速、高效。另外对设备无腐蚀，还可以增加污泥的强度和燃烧值，为污泥的后续深度处理提供条件，具有十分广泛的应用前景；
17、2)本发明中添加的单宁酸属于环保型的生物可降解材料，替代三氯化铁、石灰石等调理剂的使用，同时还可以降低聚和硫酸铁的使用量，脱水后的污泥饼可作为建筑材料、染料的原料；
18、3)相比于cn102603152 a，本发明以环保型可生物降解的单宁酸为主的复配体系的调理剂，替代氧化剂，达到规避使用氧化物时热值降低不利于焚烧的风险，降低滤饼的二次干化处理成本，安全性好，制备工艺简单，对污泥的深度脱水效果好，实验结果显示，当2.5％的单宁酸溶液、11％的聚合硫酸铁溶液和1.0％的聚丙烯酰胺时，对含污泥量94～95％的城市污泥的脱水率达54.2％；
19、4)相比于cn110183092 a，本发明以环保型可生物降解的单宁酸为主的复配体系的调理剂，替代竹粉，具有更强的络合-架桥-吸附的能力，达到更好的吸附沉降eps的能力，提高污泥热值，有利于污泥自持焚烧，从而降低滤饼的二次干化处理成本，安全性好，制备工艺简单，对污泥的深度脱水效果好；
20、5)相比于cn111484230 a，本发明以环保型可生物降解的单宁酸为主的复配体系的调理剂，整体用量更少，吸附沉降eps的能力以及吸附沉降重金属的能力较好，安全性好，制备工艺简单，对污泥的深度脱水效果好。可以广泛用于多种污泥的调理和强化深度脱水。