CN103359908A

CN103359908A - 一种超声波辅助高铁酸盐氧化改善剩余污泥脱水性能的方法

Info

Publication number: CN103359908A
Application number: CN2013102799419A
Authority: CN
Inventors: 雷恒毅; 张兴红; 白涛; 李淑萍; 陈凯
Original assignee: National Sun Yat Sen University
Current assignee: Sun Yat Sen University; National Sun Yat Sen University
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明涉及一种超声波辅助高铁酸盐氧化改善剩余污泥脱水性能的方法。属于污泥处理技术领域。浓缩后的污泥进入调理罐，在搅拌的条件下向调理罐中加入稀硫酸或稀硝酸，使污泥的pH为2.5-3.5；再在超声波的作用下投加高铁酸钾，高铁酸盐的投加量为(即高铁酸盐与剩余污泥的质量比)(0.5-2)×10^-3∶1，超声波频率为20kHz-40kHz，声能密度是1000-2000kJ/kg干基，作用时间为60-90s；向反应后的污泥加入氢氧化钙并搅拌，调节pH至6-7；采用带式压滤或离心脱水的方法对处理后的污泥进行机械脱水，得到含水率在70-75％的脱水污泥。本发明的方法可以降低污泥过滤比阻，增加泥饼含固率，提高反应效率，缩短反应时间，增加处理能力、减少污泥处理成本。

Description

一种超声波辅助高铁酸盐氧化改善剩余污泥脱水性能的方法

技术领域

本发明涉及一种超声波辅助高铁酸盐氧化改善剩余污泥脱水性能的方法。属于污水污泥的处理领域，具体涉及一种工业固体废弃物的应用。

背景技术

活性污泥法广泛应用于城市污水厂，其运行过程产生大量的剩余污泥。剩余污泥处理费用昂贵，大约占整个污水处理费用的25-50％，给污水厂处理运行带来巨大的压力。剩余污泥含水率高，体积庞大，必须经脱水处理减少其体积。我国污泥处理起步较晚，一般经过浓缩和机械脱水后，含水率在80％以上的脱水污泥被直接送入垃圾填埋场进行卫生填埋。针对我国污泥特性，开发安全、高效、经济的污泥调理技术改善污泥脱水性能对污泥的处置和资源化利用非常重要。

污泥具有类似胶体的稳定结构，污泥絮体中包含的大量的结合水难以去除，导致污泥的过滤比阻大，脱水性能差，脱水非常困难。目前污水厂应用较为广泛的有机高分子絮凝剂是聚丙烯酰胺，虽然其混凝效率好，但本身价格高，而且其单体具有毒性，残留物不易被生物降解，易造成二次污染。随着科技的发展，微波加热、超声波处理、化学氧化、生物酶等技术也用于改善污泥的脱水性能。高铁酸盐是一种强氧化剂，其氧化还原电位2.20V，酸性条件下氧化性甚至高于臭氧，足以氧化分解污泥，而且无二次污染，氧化反应产生的Fe³⁺是一种絮凝剂，其原理在于破坏污泥的絮体结构，使污泥絮体重组，释放其中的水分，改善污泥的脱水性能，降低污泥比阻，增加污泥泥饼的含固率。

超声波在污泥处理中可以提高污泥的脱水性能和可降解性能，超声波在液相中产生空化效应(机械效应、热效应、声化学效应等)破解污泥絮体、菌胶团和细胞体，使污泥中的结合水向自由水转化。超声波辅助高铁酸盐氧化污泥改善脱水性能的方法高效、稳定、清洁，且应用方便，应用潜力巨大。

发明内容

(1)本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超声波辅助高铁酸盐氧化改善剩余污泥脱水性能的方法，该方法不仅进一步提高了污泥脱水的效率和稳定性，还替代了聚丙烯酰胺絮凝剂的使用，降低污泥脱水成本。

(2)为实现上述目的，本发明将污泥pH调至2.5-3.5，在酸性条件下高铁酸盐具有超强的氧化性，可以氧化污泥絮体胞外聚合物，分解氧化污泥中的部分胶体，释放絮体中的水分，氧化产生的Fe³⁺是一种絮凝剂，可提高污泥的絮凝沉降性能，达到改善污泥脱水性能的目的。

(3)利用高铁酸盐氧化改善污泥脱水性能的方法，其特征在于将浓缩污泥pH调至酸性，在开启超声波作用的同时加入高铁酸盐，然后加碱将污泥pH调至中性，并辅以机械脱水，有效改善剩余污泥的脱水性能，大大减少污泥体积。

(4)其中先将污泥的pH调至2.5-3.5，室温(20-30℃)、超声波作用下向污泥中投加高铁酸盐，作用时间为60-90s；高铁酸盐的投加量为(即高铁酸盐与剩余污泥的质量比)(0.5-2)×10^-3∶1，超声波的频率为20kHz-40kHz，声能密度是1000-2000kJ/kg干基。向反应后的污泥中加入氢氧化钙并搅拌，调节pH至6-7；采用带式压滤或离心脱水的方法对处理后的污泥进行机械脱水，得到含水率在70-75％的脱水污泥。不同种类的污泥高铁酸盐的投加剂量可能会有所不同，这与剩余污泥的性质有关。

(5)本发明对现有的污泥调理方法进行了改进，改进后的方法可以减少剩余污泥的结合水含量，降低污泥过滤比阻，从而促进污泥脱水，替代聚丙烯酰胺。本发明的方法可以降低污泥过滤比阻，增加泥饼含固率，提高反应效率，缩短反应时间，增加处理能力、减少污泥处理成本。

本发明显著进步和优点在于：

(1)改善污泥的脱水性能：相对未处理的污泥，处理后的污泥过滤比阻下降了约50％，泥饼含水率由原来的86％左右下降到70％左右；而投加PAM的压滤泥饼含固率为80％左右，经本方法处理的污泥体积大大减少，减少后续污泥处理处置的困难，减轻了填埋和焚烧的压力，处置费用大大减少。

(2)替代了聚丙烯酰胺的使用，无毒环保，节约大量成本。

具体实施方式

以结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。以下实施例不对本发明的技术方案构成限定。

实施例1：采用本发明的方法对广州某污水厂处理的剩余污泥进行调理，污泥沉淀3小时后去除上清液，污泥的含水率为98％，常温下操作。先用稀硫酸将污泥pH值调至约为3.0，再在超声波的作用下投加高铁酸钾，高铁酸钾与剩余污泥的质量比为1.2×10^-3∶1，超声波频率为33kHz，声能密度是1500kJ/kg干基，作用时间为60s；反应后投加10％的Ca(OH)₂溶液，调节pH至6.6。然后压滤脱水，测定泥饼含水率为由未经处理的85％降低至71％，污泥比阻从未经处理的7.18×10⁹m/kg降低到4.82×10⁹m/kg，过程中不需要投加聚丙烯酰胺。

实施例2：采用本发明的方法对广州某污水厂处理的剩余污泥进行调理，污泥的含水率为99.3％，常温下操作。先用稀硫酸将污泥pH值调至约为3.0，再在超声波的作用下投加高铁酸钾，高铁酸钾与剩余污泥的质量比为0.8×10^-3∶1，超声波频率为20kHz，声能密度是1000kJ/kg干基，作用时间为90s；反应后投加10％的Ca(OH)₂溶液，调节pH至6.8。然后压滤脱水，测定污泥含水率为由未经处理的82％降低至70％，污泥比阻从未经处理的6.91×10⁹m/kg降低到4.02×10⁹m/kg，过程中不需要投加聚丙烯酰胺。

Claims

1.一种超声波辅助高铁酸盐氧化改善剩余污泥脱水性能的方法，其特征在于：将浓缩污泥pH调至酸性，在开启超声波作用的同时加入高铁酸盐，反应60～90s，然后加碱将污泥pH调至中性，并辅以机械脱水，有效改善剩余污泥的脱水性能，大大减少污泥体积。

2.根据权利要求1所述改善污泥脱水性能的方法，其特征在于该方法由以下步骤组成：

(1)污泥酸化：用稀硫酸或者稀硝酸将污泥的pH调至2.5～3.5。

(2)污泥氧化：温室(20～30℃)、超声波作用下在pH为2.5～3.5的污泥中投加高铁酸盐；高铁酸盐投加量为(即高铁酸盐与剩余污泥的质量比)(0.5～2)×10^-3∶1，高铁酸盐可以是高铁酸钾，也可以是高铁酸钠；超声波的频率为20kHz～40kHz，声能密度是1000～2000kJ/kg干基，作用时间为60～90s。

(3)污泥pH调节：向步骤(2)反应后的污泥中加入10％的Ca(OH)₂溶液，调节pH至6～7，氢氧化钙的投加量为0.05～0.08g/(g干污泥)。

(4)机械脱水：采用带式压滤或离心脱水的方法对步骤(3)处理后的污泥进行机械脱水，得到含水率在70～75％的脱水污泥。

3.根据权利要求1所述改善污泥脱水性能的方法，其特征在于机械脱水前不需要投加聚丙烯酰胺。