一种聚合硅酸铝铁污泥调理剂及其制备方法与流程

1.本发明属于污泥调理剂技术领域，具体为一种聚合硅酸铝铁污泥调理剂及其制备方法。


背景技术：

2.市政污泥的高含水率和难脱水属性成为了限制污泥处理处置的一大难题。施加污泥调理剂能够显著降低污泥比阻，大幅度改善污泥的脱水性能。目前市场上的污泥调理剂主要分两大类，有机调理剂和无机调理剂。有机调理剂主要有聚丙烯酰胺，因有机调理剂原料成本太高，市场占有率相对较少。无机调理剂主要由石灰、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁等组成。石灰因其添加量太大，导致处理后的泥饼量显著增加，氯化铁盐或铝盐中的氯离子会腐蚀金属，且经氯化铁盐或者铝盐调理后的污泥经过热处理增加了产生二噁英的风险。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种聚合硅酸铝铁污泥调理剂及其制备方法。
4.本发明采用的技术方案如下：一种聚合硅酸铝铁污泥调理剂及其制备方法，所述聚合硅酸铝铁污泥调理剂及其制备方法包括以下步骤：
5.s1:将九水偏硅酸钠na2sio3·
9h2o溶于纯水中，向其中缓慢添加硫酸溶液，硅酸钠溶液由液态向胶态再向液态转变；
6.s2:铁锈置于800℃马弗炉煅烧1h，取出冷却，称取煅烧后的铁锈粉末，溶解于硫酸溶液中，去除杂质；
7.s3:将步骤s1的硅酸钠溶液和步骤s2的铁锈溶液混合均匀，称取硫酸铝溶解于其中，控制混合液中m(si)：m(fe)：m(al)≈1：3：1；
8.s4:采用超声波细胞破碎仪匀化处理15分钟，取出置于恒温水浴锅中70℃加热搅拌2h；
9.s5:将步骤s4中制得的述聚合硅酸铝铁混合液陈化24h，即可获得聚合硅酸铝铁污泥调理剂。
10.在一优选的实施方式中，所述步骤s1中，向其中缓慢添加硫酸溶液直至硅酸钠混合液的ph＝2。
11.在一优选的实施方式中，所述步骤s3中，其中加入硫酸溶液调节ph到2。
12.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
13.本发明中，以偏硅酸钠作为助凝剂和载体，平衡了铁盐和铝盐水解生成的絮状物的优势与缺陷，利用超声波细胞破碎仪的空化效应制备出聚合硅酸铝铁，使得偏硅酸钠、铁锈和硫酸铝之间产生了协同效应。本发明利用了铁锈的资源属性，原料价格低廉易得，制备方法简单无害，同时聚合硅酸铝铁性能稳定，结构紧实，沉降性能好，脱水效果优势明显，经
其调理后的泥饼含水率小于60％，提高了使用时的高效性与便利性可工业化应用。
附图说明
14.图1为本发明中聚合硅酸铝铁放大500倍的sem图；
15.图2为本发明中聚合硅酸铝铁放大3000倍的sem图
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.实施例1：
18.步骤一：称取25.36g的九水偏硅酸钠na2sio3·
9h2o溶于100ml纯水中，向其中缓慢添加浓度20％的硫酸溶液，硅酸钠溶液由液态向胶态再向液态转变，直至硅酸钠混合液的ph＝2；
19.步骤二：铁锈置于800℃马弗炉煅烧1h，取出冷却，称取煅烧后的铁锈粉末13g，溶解于90ml浓度20％的硫酸溶液中，去除杂质；
20.步骤三：将步骤一的硅酸钠溶液和步骤二的铁锈溶液混合均匀，并称取15.83g硫酸铝溶解于其中，此时混合液中m(si)：m(fe)：m(al)≈1：3：1，其中加入浓度20％的硫酸溶液调节ph到2；
21.步骤四：采用超声波细胞破碎仪匀化处理15分钟，取出置于恒温水浴锅中70℃加热搅拌2h。
22.上述聚合硅酸铝铁混合液塑料容器封闭陈化24h，即可获得聚合硅酸铝铁污泥调理剂。
23.实施例2：
24.称取150g的新鲜市政污泥6份分别置于烧杯中，其中加入纯水240ml，编号分别为1、2、3、4、5和6，此时市政污泥含水率均为95％。分别向6个烧杯中添加实施例1中制备的聚合硅酸铝铁10、12、14、16、18和0ml，置于全自动搅拌器500r/min快速搅拌10min，随后100r/min慢速搅拌30min。采用毛细管吸收时间测定仪记录污泥cst值，采用压滤机1mpa稳定压滤五分钟，测定泥饼含水率。
25.样品编号cst值/s泥饼含水率/％125.0062.91 224.5359.34 325.5762.23 426.3764.18 526.2064.75 652.3366.60
26.结果显示：随着聚合硅酸铝铁的添加量的增加，调理后的市政污泥的cst值和泥饼含水率均呈现先减后增的趋势，添加12ml的聚合硅酸铝铁的市政污泥的cst值和泥饼含水
率均最低，相比于空白样6号样，聚合硅酸铝铁表现出具有较强的脱水性能。
27.实施例3：
28.称取150g的新鲜市政污泥3份分别置于烧杯中，其中加入纯水240ml，编号分别为1、2和3，此时市政污泥含水率均为95％。向1号样中加入实施例2中的最佳添加量12ml的聚合硅酸铝铁。2号样加入九水偏硅酸钠1.35g、铁锈0.69g和硫酸铝0.84g，并加入12ml纯水。(因为12ml聚合硅酸铝铁理论含有硅酸钠1.35g、铁锈0.69g和硫酸铝0.84g)。3号样加入12ml纯水。置于全自动搅拌器500r/min快速搅拌10min，随后100r/min慢速搅拌30min。采用毛细管吸收时间测定仪记录污泥cst值，采用压滤机1mpa稳定压滤五分钟，测定泥饼含水率。
29.样品编号cst值/s泥饼含水率/％126.3359.53 236.5763.03 354.3366.57
30.结果显示：1号样的cst值和泥饼含水率均低于2号样，说明偏硅酸钠、铁锈和硫酸铝之间通过聚合反应产生了协同效应，生成的聚合硅酸铝铁对污泥脱水的性能相比于硅酸钠、铁锈和硫酸铝直接调理效果更佳。
31.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
32.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。