最近一个时期,业内开始流行一种所谓“污泥深度脱水”技术,一些厂家宣传其机械脱水动辄 可以达到含固率 50~60%以上,吨泥饼的处理成本只有区区几十元。随着环保部 12月刚刚发布的通 知,要求市政污水厂的污泥出厂含固率必须达到 50%以上。根据业内目前的处置水平和投资情况, 这一政策几乎是给“深度脱水技术”量身定做的一般。这种技术的潜在影响力和前景,激发了我的 好奇心。
根据常识,一般生物污泥采用加高分子聚合物的机械脱水,只能脱到含固率 10~30%。再深脱, 就非得做些特殊的处理了,这种处理叫做“调质” (conditioning。调质有多种方法,有热物理法,如 “热水解”、“水热干化”、“湿性氧化”等等;有物理法,如超声波、微波等;最多的是化学法, 通过添加某些无机化学盐类,可以起到改变污泥分子电荷极性,增加颗粒孔隙、改善压滤特性等效 果。 不难发现, 目前市场上最普遍也最便宜的技术都是这种化学调质 +高压压滤处理的组合。 本文就 是我一周来学习的结果,敬希方家指正。
一、神秘配方后面的心态
十分有趣的是, 每个做化学法调质 +深度脱水的技术设备商, 都倾向于把自己的技术搞得神秘兮 兮的。参观可以,但是不能进混合和配料车间。远远看一眼可以,但不能取样。参观者只能站在板 框压滤机旁边,看着源源不断出来的干得像石头的泥饼,惊讶地合不上嘴。面对如此神奇的技术, 怎能不啧啧称赞?
作为业内人士,我十分反感这种遮遮掩掩、故弄玄虚、掩耳盗铃般的技术保密。如果参观者不 懂技术,你这么防范也没必要;如果是懂行的,盖住关键部位,就以为别人看不到了、看不懂了? 再说,我还发现了一个这些人共同的毛病,我称之为“此地无银三百两综合症”:恨不能每件事都 要注册一个专利,以求“自我保护”。殊不知,一旦在专利中公布了工艺原理或过程,所谓化学调 质技术其实不过是一捅就破的一层窗户纸而已。 有趣之处还在于,这些技术专利的内容实质基本是一样的!都是采用氯化铁(或硫酸铁、聚合 硫酸铁加生石灰进行调质,个别的还要用到矿化剂,采用板框机或高压板框机进行压滤而已! 简单搜了一下,就到了以下专利,以申请时间先后排序如下:
[2003.11.24] 曾智勇污泥高效脱水调理剂
[2003.11.24] 曾智勇一种纳米高效污泥脱水调理剂
[2006.11.15] 广州普得环保污泥深度脱水的添加剂
[2007.01.19] 广州普得环保污泥制砖简易低能耗干燥方法
[2007.04.17] 同济大学一种污泥胶凝固化剂及其应用
[2008.03.26] 山东省科学院新材料研究所高干度压榨脱水
[2009.08.31] 江汉大学污泥调理剂及其污泥脱水方法
[2009.10.01] 厦门水务集团一种污泥脱水方法
[2009.12.11] 广州普得环保污泥二次加压脱水方法
[2009.12.21] 杭州兴源过滤污泥深度脱水方法
[2010.06.13] 东南大学污泥深度脱水的调质混凝剂
[2010.06.13] 东南大学一种脱水污泥的二次深度脱水方法
[2010.06.13] 东南大学一种污泥深度脱水的方法
我搜的不一定完全,仅从上述专利分析,让我觉得是一个湖南的曾先生首先想到了这种方法, 三年后一家广州的公司才有了类似的尝试。之后,才是一流、二流科研院所的教授们回过味儿来, 大炒冷饭……
专利中所言的配方当然都不会是准确的,而是一个个很宽的范围值。我很怀疑这种专利的意义 何在。仍做个喝汤的比喻,你喝汤的方法再精妙,都离不开嘴巴;别人也都要用嘴巴吃饭、喝汤。 你总不能不准别人用嘴巴吧?污泥的化学调质都得用到一个铁盐或铝盐,这两种金属盐也同时不是 氯盐就是硫酸盐,剩下的钙盐(石灰、镁盐似乎更没什么可争议的,其它盐类活性差且昂贵,写 出来也不过是障眼法罢了。所有的专利其实都是这几种基本成分的组合,我真不知论争起来,这专 利如何“专”法。
既然原理层面没什么可做区别的,唯一可形成差异的也就是实际应用时的药剂种类、纯度、用 量,压滤的压力、时间以及由此造成的压滤效果不同而已。其实,说得更准确些,应该是污泥的性 状不同,一定会造成用量和效果的不同罢了。
二、“新大陆”何以能被重复“发现”
中国的事情常常就是这么奇怪。国内这些理工科大学的技术创新实在不怎么“新”,而实际上, 中国的曾先生又何尝发现了“新大陆”!翻看一下美国国家环保局 1979年出版的、供全体地球人随 意下载的《污泥处理处置工艺设计手册》(Process Design Manual for Sludge Treatment and Disposal 一书,在第 8章“调质”和第 9章“脱水”中,可以查到中国这些专利中几乎所有的实质内容,而 且其中的原理、应用方法、类型、经验、造价、运行成本要完整和权威得多。
为了后面分析方便,兹从这本三十年前的美国工程手册中做一些摘录如下:
“第 8.4节 无机化学调质
无机化学调质与污泥脱水相关,主要配合真空压滤。
最常用的无机化学药剂是氯化铁(三氯化铁和生石灰(氧化钙,也有使用硫酸铁的。 首先添加氯化铁,水合后形成正电荷,以中和污泥颗粒的负电荷,使之絮凝;氯化铁也与污泥 中的两价碳酸盐形成氢氧化铁,作为絮凝剂。氧化钙一般配合氯化铁的使用,主要目的是调节 pH 值、除臭和消毒,此外可增强颗粒结构,提供孔隙,减少其压缩性。
铁盐添加量一般为每吨干基污泥 20~63公斤,而生石灰添加量则为 75~277公斤。
添加铁盐和生石灰将会造成污泥增量,可估算为每增加 1公斤药剂,增加 1公斤污泥干固体, 并减低焚烧热值。
石灰有结垢问题,氯化铁则对设备产生腐蚀。
第 9.4.6节 关于板框机
美国早在 1920年就有了第一台用于市政污泥脱水的板框机(列举了板框机的优缺点。
板框机的运行压力为两种,低压在 6.9巴,高压为 15.5 - 17.3巴。
进料时间一般为 20 - 30分钟,压滤保持时间为 1 - 4小时。
各种污泥及其不同比例的混合污泥脱水特性不一样,因此有着不同的无机化学药剂添加量和脱 水效果(手册以表格形式列举了多组理论设计值、实际运行值,包括添加矿化剂的概念,下详”。
三十年前的美国工程手册已经如此完备地讲述过的无机化学调质,在 21世纪作为“新大陆”一
次又一次被中国的科技精英们“发现”,有些还是留学的博士什么的,这现象多少显露出中国工程 界的浮躁和浅薄。教授们应该是懂英文的,否则职称也通不过;留洋博士们更是大桶喝过洋墨汁, 想来英文应该是滚瓜烂熟于胸中的, 竟然没有一个看过美国环保局的这本书 (想来如果看过这本书, 也就不好意思去做专利了吧,真是咄咄怪事。
查了查美国专利,从上世纪 30年代开始,到了很多石灰法处理污泥,然后焚烧再生,重新获 得氧化钙的内容,看来北京奥利爱得的专利也并非头一个。也许我的英文还不够好,我居然连一个 关于 “污泥 +氧化钙 /石灰 +氯化铁 /硫酸铁 /铁盐 +脱水 /压滤” 的组合也没到。能够到的 “污泥 +氧化钙 /石灰 +氯化铁 /硫酸铁 /铁盐”都是日本关于污泥焚烧灰制备水泥或土壤硬化材料的应用。 我想, 也许是国外的人不屑于把喝汤的技巧也注册为专利的缘故吧。 一个众所周知的化学常识, 恐怕也没有太多可保护的空间。
三、化学品用量与脱水效果
工程不是做戏。扔几个烟幕弹,终有烟幕散去、尘埃落定的时候。无机化学是最基础的科学, 是科学就可以定量分析,让我们来看看这些专利在定量方面与美国手册中的数据有何区别。
1、曾智勇专利
《污泥高效脱水调理剂》透露,复合重量计为:无机高分子脱水调理剂(聚合硫酸铁 40~90份,有机高分子脱水调理剂(聚丙烯酰胺 0.5~12份,石灰粉(CaO 计 5~55份。较佳重量计为:无机高分子脱水调理剂 50~80份,有机高分子脱水调理剂 2~8份,石灰粉(CaO 计 15~45份。最 佳重量计为:无机高分子脱水调理剂 65份,有机高分子脱水调理剂 5份,石灰粉(CaO 计 30份。 由于没有用法实例,无法判断其效果。
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