CN102674645A - 一种污泥调理装置及其调理污泥的方法 - Google Patents

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王东升
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Abstract

本发明涉及一种污泥调理装置及其调理污泥的方法，包括电芬顿反应器、酸储备装置、曝气搅拌系统和PH值显示装置、隔膜压滤装置和；所述反应器结构简单紧凑、可操作性强，采用本发明的污泥调理方法可以改善污泥，减少剩余污泥量。

Description

一种污泥调理装置及其调理污泥的方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种污泥调理装置及其污泥调理方法。
背景技术
污泥是市政污水处理厂的产物，已成为当前困扰我国城市环境的主要问题之一。截止2010年上半年，中国城市污水处理设施已经超过2300座。设计处理能力为1.14亿吨/日，实际平均如处理能力为7900万吨/日。随着城镇污水处理能力的增加和处理排放标准的提高，2008年全国年产干泥量达366万吨，湿泥量为1830万吨，预计到“十二五”末，年产干泥量将达到815万吨，湿泥量将达到4072万吨，从而成为我国城镇发展新的环境污染威胁源。一般来说，剩余污泥呈胶态，颗粒较细，含水率高，脱水难度大。污泥处理和处置的成本已经占到污水处理厂运行成本的35~50%。因此，实现污泥减量和深度脱水的意义重大，既可以有效降低污泥含水率，从而减少污泥量，又便于运输和污泥的资源化利用，如焚烧、堆肥和填埋。污泥减量的技术包括采用延时曝气法、污泥消化和化学调理等。若要进一步削减污泥量和脱水性的改善就需要采用高级污泥处理技术，如热处理、碱处理和氧化处理。
Fenton氧化技术是一种常见的室温高级氧化技术，至今已经有100多年的历史，19世纪60年代用于难以生化有机废水处理过程中，其主要优点是可以将有毒的有机物完全矿化为无毒物质，如二氧化碳、水和无机盐。近年来，Fenton试剂已经用于污泥调理过程中，并取得了良好的效果。研究表明，采用污泥经过Fenton试剂进行预氧化之后，污泥的有机组分降低，脱水性明显改善（毛细吸水时间计）。此外，经过Fenton氧化后，由于小分子有机物（羧酸、甲酸和甲醛等）的生成，污泥脱水清液的可生化性明显提高。然而，Fenton氧化过程需要添加亚铁和过氧化氢，使得该技术的应用受到限制。电芬顿法是利用电化学法原位产生亚铁和过氧化氢作为芬顿试剂的持续来源，具有成本低廉、不会产生二次污染、设备简单和占地面积小等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥调理装置及其调理污泥的方法，所述污泥调理装置结构简单紧凑、可操作性强。
本发明的污泥调理装置的技术方案为：
一种污泥调理装置，包括电芬顿反应器8、酸储备装置、曝气搅拌系统和PH值显示装置10；隔膜压滤装置12；
其中，反应器8内设置设有铁网阳极1和多孔碳阴极2，反应器8的上方设有进料口9，下方设有出料口11，出料口通过管道与隔膜压滤装置12的入口接连，PH值显示装置设置在反应器的顶部，其PH探头可伸入到反应器内；
其中，曝气搅拌系统包括设置在反应器底部的曝气管道3和反应器外面的罗茨风机6，二者之间由管道相连接并在罗茨风机的出风口外设置蝶阀7；
其中，酸储备装置包括硫酸储罐5和衬聚四氟乙烯泵4，二者均设置在反应器外并通过耐酸管道连接，耐酸管道可伸入反应器内。
进一步地，所述曝气管道3为环形加强PVC管道，管道上平行、均匀地设置若干对直径为2-3mm的小孔，小孔方向与反应器底部呈45度，每对孔角度呈90度，且小孔面积总和与曝气管道的横截面积相同。
使用本发明所述的污泥调理装置进行污泥调理的方法，包括以下步骤：
（1）将污泥注入电芬顿反应器中，开启罗茨风机并通过蝶阀控制曝气量，以空气：污泥体积比为7-10∶1来输入空气；
（2）打开衬聚四氟乙烯计量泵，用硫酸将污泥的PH值调节到3；
（3）开启曝气搅拌系统，并持续20-40分钟；
（4）向电芬顿反应器内加入石灰，将污泥的PH值调节到5-7；
（5）将污泥进行机械脱水，使最终泥饼含固率为35-45%。
进一步地，上述方法包括以下步骤：
（1）将污泥注入电芬顿反应器中，开启罗茨风机并通过蝶阀控制曝气量，以空气：污泥体积比为8∶1来输入空气；
（2）打开衬聚四氟乙烯计量泵，用98%的硫酸将污泥的PH值调节到3；
（3）开启曝气搅拌系统，并持续30分钟；
（4）向电芬顿反应器内加入石灰，将污泥的PH值调节到6；
（5）将污泥进行机械脱水，使最终泥饼含固率为35-40%。
本发明的污泥调理原理是：在酸性条件下，以铁网为阳极，多孔碳电极为阴极，通以氧气或空气，会在阴阳两极同步产生过氧化氢和亚铁，两种化学物质会发生芬顿氧化链式反应，产生强氧化性的氢氧自由基，同时会伴随有三价铁产生，反应如下所示：
阳极：
Fe-2e-=Fe2+
2H2O-4e-=O2+4H+
阴极:
O2+4H++2e-=H2O2
2H2O+2e-=H2+2OH-
溶液中反应：
Fe2++Fe2+=·OH+OH-+Fe3+
在酸性条件下，污泥絮体会发生解离，采用芬顿试剂可以产生强氧化性的自由基，它能破坏剩余污泥原始絮体结构，溶解胞外聚合物，将其转化为易生化的小分子有机物，减少污泥量，还可以进一步使得细胞破裂，释放出胞内水。随后，加入石灰后，三价铁开始沉淀，发生混凝作用，污泥絮凝，脱水性得以改善。
采用本发明的污泥调理装置及其调理方法可以改善污泥，减少剩余污泥量，改善脱水清液的可生化性，提高废水处理系统的脱氮除磷能力；本发明的技术方案能够通过反应产物三价铁和石灰混凝调理显著改善生物污泥的脱水性；在反应器的设计上，以电化学反应器原位产生过氧化氢和亚铁，减小了传统芬顿氧化技术药剂消耗量大、储存和运输不便的问题。此外，以空气为搅拌动力源，一方面可向阴极供给氧气产生过氧化氢，另一方面可以使反应器内部物料充分混合，具有低能耗和设备腐蚀小的优点。
附图说明
图1是调理污泥的操作流程。
图2是本发明的污泥调理装置的结构图；
其中：1是铁网阳极，2是多孔碳阴极，3是曝气管道，4是衬聚四氟乙烯泵，5是硫酸储罐，6是罗茨风机，7是蝶阀，8是电芬顿反应器，9是进料口，10是PH值显示装置，11是出料口，12是隔膜压滤装置。
具体实施方式
【实施例1】本发明的污泥调理装置的组成及结构
如图2所示，本发明的污泥调理装置，包括电芬顿反应器8、曝气搅拌系统、酸储备装置、隔膜压滤装置12和PH值显示装置10；所述反应器内设置设有铁网阳极1和多孔碳阴极2，反应器的上方设有进料口9，下方设有出料口11，出料口通过管道与设置在反应器外的隔膜压滤装置12的入口相接连，PH值显示装置设置在反应器的顶部，其PH探头可伸入到反应器内；所述曝气搅拌系统包括设置在反应器底部的曝气管道3和反应器外面的罗茨风机6，二者之间由管道相连接并在罗茨风机的出风口外设置蝶阀7，所述曝气管道为环形加强PVC管道，管道上平行设置若干对直径为2-3mm的小孔，小孔方向与反应器底部呈45度，每对孔角度呈90度，且小孔面积总和与曝气管道的横截面积相同；所述酸储备装置包括硫酸储罐5和衬聚四氟乙烯泵4，二者均设置在反应器外并通过耐酸管道连接，耐酸管道可伸入反应器内。
【实施例2】用本发明的污泥调理装置进污泥调理的一个实例
将城市污水处理厂浓缩污泥，含水97%左右，注入电芬顿反应器中，开启罗茨风机并通过蝶阀控制曝气量，以空气污泥体积比为7-11∶1输入空气，曝气搅拌完成后，打开衬聚四氟乙烯计量泵，用98%的硫酸来调节污泥的PH值，使污泥的PH值酸化到3，通过PH显示装置进行调节；然后重新开启曝气搅拌系统，并持续20-30分钟，然后在搅拌情况下向电芬顿反应器内加入石灰中和，将污泥的PH值调节到6左右。然后，按照干固体量加入1%的固体聚合氯化铝（氧化铝含量30%），这时通过隔膜压滤机将污泥进行机械脱水，使最终泥饼含固率为35-40%。隔膜压滤过程按照压力不同可以分为三个阶段：低压（0-4kg）压滤1.5-2小时；高压（4-8kg）压滤1h；隔膜压榨（16kg）15-30分钟。

Claims (4)

1.一种污泥调理装置，包括电芬顿反应器（8）、酸储备装置、曝气搅拌系统和PH值显示装置（10）、隔膜压滤装置（12）；
其中，反应器（8）内设置设有铁网阳极（1）和多孔碳阴极（2），反应器（8）的上方设有进料口（9），下方设有出料口（11），出料口通过管道与设置在反应器外的隔膜压滤装置（12）的入口接连，PH值显示装置设置在反应器的顶部，其PH探头可伸入到反应器内；
其中，曝气搅拌系统包括设置在反应器底部的曝气管道（3）和反应器外面的罗茨风机（6），二者之间由管道相连接并在罗茨风机的出风口外设置蝶阀（7）；
其中，酸储备装置包括硫酸储罐（5）和衬聚四氟乙烯泵（4），二者均设置在反应器外并通过耐酸管道连接，耐酸管道可伸入反应器内。
2.如权利要求1所述的污泥调理装置，其特征在于，所述曝气管道（3）为环形加强PVC管道，管道上平行设置若干对直径为2-3mm的小孔，小孔方向与反应器底部呈45度，每对孔角度呈90度，且小孔面积总和与曝气管道的横截面积相同。
3.一种使用权利要求1所述的污泥调理装置进行污泥调理的方法，包括以下步骤：
（1）将污泥注入电芬顿反应器中，开启罗茨风机并通过蝶阀控制曝气量，以空气∶污泥体积比为7-10∶1来输入空气；
（2）打开衬聚四氟乙烯计量泵，用硫酸将污泥的PH值调节到3-4；
（3）开启曝气搅拌系统，并持续20-40分钟；
（4）向电芬顿反应器内加入石灰，将污泥的PH值调节到5-7；
（5）将污泥进行机械脱水，使最终泥饼含固率为35-45%。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将污泥注入电芬顿反应器中，开启罗茨风机并通过蝶阀控制曝气量，以空气∶污泥体积比为8∶1来输入空气；
（2）打开衬聚四氟乙烯计量泵，用98%的硫酸将污泥的PH值调节到3；
（3）开启曝气搅拌系统，并持续30分钟；
（4）向电芬顿反应器内加入石灰，将污泥的PH值调节到6；
（5）将污泥进行机械脱水，使最终泥饼含固率为35-40%。
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