CN103011547A

CN103011547A - 一种处理污泥的方法

Info

Publication number: CN103011547A
Application number: CN2012105622844A
Authority: CN
Inventors: 李志光; 刘海林; 李明松
Original assignee: HUNAN KINGHOOD RESOURCE UTILIZATION OF SLUDGE CO Ltd
Current assignee: HUNAN KINGHOOD RESOURCE UTILIZATION OF SLUDGE CO Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明提供了一种处理污泥的方法，包括以下步骤：将待处理污泥与氧化剂和氧化导向催化剂混合，将得到的混合物进行重力沉降，导出得到的上层清液，所述待处理污泥的含水率大于等于98%；所述氧化导向催化剂包括以下组分：5wt%~45wt%的金属化合物；55wt%~95wt%的吸附剂。本发明采用氧化导向催化剂促进羟基自由基的生成，利于对污泥中有机质的消解，且能偶吸附污泥中的固体颗粒物质，提高了对污泥的脱水率，减少了污泥的体积；本发明将得到的混合物进行重力沉降，排出得到的上层清液，进一步降低了污泥的含水率，提高了污泥的浓度，减少污泥体积，提高处理速度，而且能够降低处理费用。

Description

一种处理污泥的方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种处理污泥方法。

背景技术

污水经过处理，会产出大量的剩余污泥。剩余污泥的处理处置是污水生化处理的一大难题。现有技术中，污水厂污水二级生化处理基本原理是微生物将污水中有机物作为自身新陈代谢的营养物质，将其分解掉，转化为CO₂、H₂O和代谢分泌物。经微生物新陈代谢产生的残留分泌物就形成了过剩污泥，过剩污泥与污水中浮渣、及微生物菌团聚合而成了污水厂剩余污泥，是污水厂污水生化处理后的二次产物，也成为了城镇固体废弃物。

众所周知，污泥中含有大量的病菌体、寄生虫卵等有害微生物体，还含有大量砷、铜、汞、铬等有毒重金属及二噁英等致癌性物质。由于污泥的菌胶体聚合物亲水性强，导致污泥脱水率难，常规脱水后污泥体积庞大，给出厂污泥运输带来极大的困难。若城镇污水厂污泥处理处置不当或者处理处置不规范，将会引起一系列环境问题。如由于高含水率，填埋时导致大量的有害渗透液，严重时会出现“井喷”现象，这将对生态环境造成新的潜在威胁。因此污泥处理处置不仅是环境领域一棘手课题，也是环保领域当前的热点课题之一。目前对剩余污泥的处理方法主要有卫生填埋、土地综合利用、热处理、污泥堆肥、超声波消解污泥法等。

现有技术公开了多种处理剩余污泥的方法，如公开号为CN 102145974A的中国专利公开了一种常态下处理污泥的方法，其方法为在污泥中加入氧化导向剂和调节剂CaO，搅拌，并通入臭氧，然后加入聚沉剂，最后将污泥压滤。由于加入了CaO，CaO在水中形成Ca(OH)₂，上清液pH值较高，该发明专利公开的方法获得的上清液pH值大于8.5。pH值较高使得污泥的后处理较为困难，需要先进行中和才能达到排放标准，且容易造成二次污染；而且CaO的加入还会引入新的固体物质，增加污泥的量，为后续的运输、填埋、后利用带来不便；为了降低污泥处理后滤液的pH值，公开号为CN101717174B的中国专利公开了一种可控湿法氧化聚沉法处理污水厂污泥的方法，其方法为在污泥中加入氧化引发剂，搅拌，并通入氧化剂，然后加入聚沉剂，最后将污泥压滤。该专利公开的方法在污泥处理过程向污泥中加入活性炭作为氧化引发剂，加入臭氧作为氧化剂。然而该方法在对剩余污泥进行处理时的处理效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理污泥的方法，本发明提供的方法降低了污泥的含水率，从而提高了对污泥的处理效率及资源化应用；降低污泥处理成本。

本发明提供了一种处理污泥的方法，包括以下步骤：

将待处理污泥与氧化剂和氧化导向催化剂混合，将得到的混合物进行重力沉降，导出得到的上层清液，所述待处理污泥的含水率大于等于98%；

所述氧化导向催化剂包括以下组分：

5wt%~45wt%的金属化合物；

55wt%~95wt%的吸附剂。

优选的，所述金属化合物为金属盐和金属氧化物中的一种或两种。

优选的，所述金属盐为金属甲酸盐、金属乙酸盐、金属氯化物、金属硫酸盐和金属硝酸盐中的一种或多种。

优选的，所述氧化导向催化剂包括10wt%~30wt%的金属化合物。

优选的，所述氧化导向催化剂包括70wt%~90wt%的吸附剂。

优选的，所述金属化合物中的金属为Fe、Mn、Al、V和Ti中的一种或多种。

优选的，所述吸附剂为碳粉类吸附剂、海泡石粉、硅藻土、煤矸石粉、粉煤灰、珍珠岩粉、膨润土粉、火山灰粉和高岭土中的一种或多种。

优选的，所述氧化导向催化剂与所述待处理污泥的干基的质量比为（3%~8%）:1。

优选的，所述重力沉降的时间为30分钟以上。

优选的，所述重力沉降的时间为30分钟~60分钟。

优选的，所述氧化剂为臭氧和过氧化氢中的一种或两种。

本发明提供了一种处理污泥的方法，包括以下步骤：将待处理污泥与氧化剂和氧化导向催化剂混合，将得到的混合物进行重力沉降，导出得到的上层清液，所述待处理污泥的含水率大于等于98%；所述氧化导向催化剂包括以下组分：5wt%~45wt%的金属化合物；55wt%~95wt%的吸附剂。本发明采用氧化导向催化剂包括金属化合物，其可以作为氧化引发剂，促进羟基自由基的生成，利于对污泥中有机质的消解；本发明提供的氧化导向催化剂包括吸附剂，其具有较大的比表面积和强烈的吸附能力，能够有效地从气体或液体中吸附污泥中的固体颗粒物质，提高了对污泥的脱水率，减少了污泥的体积；本发明将得到的混合物进行重力沉降，排出得到的上层清液，进一步降低了污泥的含水率，提高了污泥的浓度，减少污泥体积，提高处理速度，而且能够降低处理费用。

具体实施方式

本发明提供了一种处理污泥的方法，包括以下步骤：

所述氧化导向催化剂包括以下组分：

5wt%~45wt%的金属化合物；

55wt%~95wt%的吸附剂。

传统的活性污泥法处理工艺所排出的剩余污泥含水率在99.5%~99.8%，因此，剩余污泥的体积非常大；本发明研究表明，当污泥大含水率在99%以下时，在绝干剩余污泥量相同的情况下，剩余污泥的总量可减少40%~50%。本发明提供了一种含水率大于等于99.2%污泥的处理方法，通过使其在重力作用下进行30min以上的沉降，并将上层清液排除，得到含水率降低的污泥，以提高污泥浓度，减少污泥体积，提高处理速度，降低费用。

本发明首先将待处理的污泥与氧化剂和氧化导向催化剂混合，进行反应。本发明对所述待处理的污泥的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的污泥即可。如，本发明提供的方法可以处理剩余污泥，也可以用来处理淤泥。在本发明中，所述剩余污泥为污水经过处理产生的污泥，包括浮渣、微生物菌团，是污水厂污水生化处理后的二次产物；所述淤泥为湖泊、河道沉积得到的污泥；在本发明中，所述待处理污泥的含水率大于等于98%；

在本发明中，待处理的污泥在氧化导向催化剂的作用下与氧化剂进行氧化反应，有利于微生物胞外聚合物（EPS）的破膜和分解，EPS中的有机质分解后，降低了污泥中还原物质的含量，从而降低了处理后污泥的化学需氧量（COD）。在本发明中，微生物胞外聚合物（EPS）是剩余污泥的主要组成物质。剩余污泥絮体主要是由微生物胞外聚合物（EPS）包裹并连接成的成分极其复杂的物质。EPS主要由多糖和蛋白质组成，带负电荷，高含水；化学需氧量（COD），是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此，COD又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。

在本发明中，所述氧化剂优选为过氧化氢或臭氧，更优选为双氧水或臭氧。本发明对所述双氧水的质量浓度没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的作为氧化剂的双氧水即可；本发明对所述臭氧的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备臭氧的技术方案即可，如可以采用臭氧发生器来制备得到本发明所需的臭氧；本发明对所述臭氧发生器没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的臭氧发生器即可；

在本发明中，所述双氧水的质量浓度优选为30%~60%，更优选为35%~55%；所述氧化剂占所述待处理的污泥中干基的质量比优选为（0.1~1.0）g/kg，更优选为（0.1~0.5）g/kg；在本发明中，所述干基为污泥干燥至恒重得到的固体物质，优选为103℃~105℃的温度下干燥至恒重得到的固体物质，本发明对所述干燥的设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的干燥设备即可，如可以采用烘箱；

在本发明中，所述氧化导向催化剂包括以下组分：

5wt%~45wt%的金属化合物；

55wt%~95wt%的吸附剂。

在本发明中，所述氧化导向催化剂包括5wt%~45wt%的金属化合物，优选为10wt%~30wt%，更优选为15wt%~25wt%，最优选为18wt%~22wt%。在本发明中，所述金属化合物能够促进氧化剂产生羟基自由基，从而促进对污泥中有机质的分解；所述金属化合物优选为金属盐和金属氧化物中的一种或两种；在本发明中，所述金属盐可以为金属无机盐，也可以为金属有机盐，优选为金属甲酸盐、金属乙酸盐、金属氯化物、金属硫酸盐和金属硝酸盐中的一种或多种，更优选为金属甲酸盐、金属乙酸盐和金属氯化物中的一种或多种；所述金属化合物中的金属优选包括Fe、Mn、Al、V和Ti中的一种或者几种，更优选包括Fe、Al、Ti和V中的一种或多种，最优选为Fe、Ti和Al中的一种或多种；

在本发明中，所述氧化导向催化剂包括55wt%~95wt%的吸附剂，优选为70wt%~90wt%，更优选为75wt%~85wt%，最优选为78wt%~82wt%。在本发明中，所述吸附剂具有较大的比表面积和较高的吸附能力，从而能够吸附大量的如重金属类的固体物质，提高了对污泥的处理效果。在本发明中，所述吸附剂优选为碳类吸附剂、海泡石粉、硅藻土、煤矸石粉、粉煤灰、珍珠岩粉、膨润土粉、火山灰粉和高岭土中的一种或者几种，更优选为碳粉、活性炭、木炭、粉煤灰、硅藻土、珍珠岩粉、高岭土中的一种或多种，最优选为碳粉、活性炭、粉煤灰中的一种或多种；在本发明中，所述吸附剂的粒度的目数优选为100目以上，更优选为150目以上；

在本发明中，所述氧化导向催化剂的加入量根据待处理的污泥的种类不同而不同，在本发明中，所述待处理的污泥优选为剩余污泥或淤泥。当所述待处理的污泥为剩余污泥时，所述氧化导向催化剂与所述剩余污泥中干基的质量比优选为（3%~8%）:1，更优选为（4%~7%）:1；当所述待处理的污泥为淤泥时，所述氧化导向催化剂与所述淤泥中干基的质量比优选为（0.1%~0.5%）:1，更优选为（0.2%~0.4%）:1；

本发明对所述待处理污泥、氧化剂和氧化导向催化剂在混合时的加料顺序没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可。本发明优选先向待处理污泥中加入氧化导向催化剂，将得到的混合物进行搅拌，并在搅拌的过程中向其中加入氧化剂，进行氧化反应。本发明对所述搅拌的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌的技术方案即可；在本发明中，所述氧化反应的温度优选为室温；所述氧化反应的时间根据待处理污泥的质量不同而不同，待处理污泥的质量越多，氧化反应的时间也要随之延长，使氧化反应能够更加完全和彻底的进行，本发明对此没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的时间调整技术方案即可。

完成上述氧化反应后，本发明将得到的混合物进行重力沉降，将污泥进行固液分离，降低污泥中的含水率，从而提高污泥的浓度，减小污泥的体积，从而减少污泥的贮存和进一步的处理费用，投资和运行费用也可以相应大幅下降；另一方面，由于污泥的体积减少了，也可以提高污泥的处理效率；对于过滤设备而言，入料的浓度越高，压滤设备单位面积的泥饼产量就越多，滤速衰减越慢，因而提高入料的固体物浓度，有助于提高设备的处理能力，缩小处理设备的规模。在本发明中，所述重力沉降优选为重力分流沉降或重力旋流沉降；所述重力沉降的时间优选为30分钟以上，更优选为30分钟~60分钟，最优选为40分钟~50分钟。

为了更进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的处理污泥的方法进行详细的描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

下面实施例中的剩余污泥来自污水厂污水生化处理后的二次产物。

实施例1

按照质量比为75:25的将碳粉和FeCl₃混合，混合均匀后得到氧化导向催化剂；

向含1kg干基的剩余污泥中加入50g本实施例制备的氧化导向催化剂后，在搅拌的条件下，向其中通入0.5g臭氧，将得到的混合物进行重力沉降30分钟，然后将上层清液导出。

本发明检测得到处理后的剩余污泥的含水率为50%；

本发明检测得到的上清液的COD为120mg/L。

实施例2

将质量比为40:40:10:10的活性炭粉、粉煤灰、甲酸铁和甲酸铝混合，混合均匀后得到氧化导向催化剂；

向含10kg干基的剩余污泥中加入0.35kg本实施例制备的氧化导向催化剂后，在搅拌的条件下向其中通入8g臭氧，将得到的混合物进行重力沉降60分钟，然后将上层清液导出，完成对剩余污泥的处理。

本发明检测得到处理后的剩余污泥的含水率为48%；

本发明检测得到的上清液的COD为85mg/L。

实施例3

将质量比为82:14:14的碳粉、FeCl₃和乙酸铁混合，混合均匀后得到氧化导向催化剂；

向含50kg干基的剩余污泥中加入3.25kg本实施例制备的氧化导向催化剂后，在搅拌的条件下向其中通入15g臭氧，将得到的混合物进行重力沉降45分钟，然后将上层清液导出，完成对剩余污泥的处理。

本发明检测得到处理后的剩余污泥的含水率为30%；

本发明检测得到的上清液的COD为100mg/L。

实施例4

将质量比为72:28的碳粉和FeCl₃混合，混合均匀后得到氧化导向催化剂；

向含80kg干基的淤泥中加入0.24kg本实施例得到的氧化导向催化剂后，在搅拌的条件下向其中通入40g臭氧，将得到的混合物进行重力沉降50分钟，然后将上层清液导出，完成对淤泥的处理。

本发明检测得到处理后的淤泥的含水率为40%；

本发明检测得到的上清液的COD为80mg/L。

实施例5

将质量比为30:45:10:15的活性炭粉、粉煤灰、三氧化铁和乙酸铝混合，混合均匀后得到氧化导向催化剂；

向含100kg干基的淤泥中加入0.5kg本实施例得到的氧化导向催化剂后，在搅拌的条件下向其中通入80g臭氧，将得到的混合物进行重力沉降40分钟，然后将上层清液导出，完成对淤泥的处理。

本发明检测得到处理后的剩余污泥的含水率为38%；

本发明检测得到的滤液的COD为90mg/L。

由以上实施例可知，本发明提供了一种处理污泥的方法，包括以下步骤：将待处理污泥与氧化剂和氧化导向催化剂混合，将得到的混合物进行重力沉降，导出得到的上层清液，所述待处理污泥的含水率大于等于98%；所述氧化导向催化剂包括以下组分：5wt%~45wt%的金属化合物；55wt%~95wt%的吸附剂。本发明采用氧化导向催化剂包括金属化合物，其可以作为氧化引发剂，促进羟基自由基的生成，利于对污泥中有机质的胶束破膜；本发明提供的氧化导向催化剂包括吸附剂，其具有较大的比表面积和强烈的吸附能力，能够有效地从气体或液体中吸附污泥中的固体颗粒物质，提高了对污泥的脱水率，减少了污泥的体积；本发明将得到的混合物进行重力沉降，排出得到的上层清液，进一步降低了污泥的含水率，提高了污泥的浓度，减少污泥体积，从而减少污泥的贮存和进一步的处理费用，投资和运行费用也可以相应大幅下降；另一方面，由于污泥的体积减少了，也可以提高污泥的处理效率；对于过滤设备而言，入料的浓度提高，压滤设备单位面积的泥饼产量就越多，滤速衰减越慢，因而提高入料的固体物浓度，有助于提高设备的处理能力，缩小处理设备的规模。

以上对本发明所提供的一种污泥处理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种处理污泥的方法，包括以下步骤：

所述氧化导向催化剂包括以下组分：

5wt%~45wt%的金属化合物；

55wt%~95wt%的吸附剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属化合物为金属盐和金属氧化物中的一种或两种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属盐为金属甲酸盐、金属乙酸盐、金属氯化物、金属硫酸盐和金属硝酸盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的方法，其特征在于，所述氧化导向催化剂包括10wt%~30wt%的金属化合物。

5.根据权利要求1~3任意一项所述的方法，其特征在于，所述氧化导向催化剂包括70wt%~90wt%的吸附剂。

6.根据权利要求1~3任意一项所述的方法，其特征在于，所述金属化合物中的金属为Fe、Mn、Al、V和Ti中的一种或多种。

7.根据权利要求1~3任意一项所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为碳粉类吸附剂、海泡石粉、硅藻土、煤矸石粉、粉煤灰、珍珠岩粉、膨润土粉、火山灰粉和高岭土中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化导向催化剂与所述待处理污泥的干基的质量比为（3%~8%）:1。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重力沉降的时间为30分钟以上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述重力沉降的时间为30分钟~60分钟。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为臭氧和过氧化氢中的一种或两种。