CN104193125B - 电化学/次氯酸钠耦合的污泥减量化预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电化学/次氯酸钠耦合的污泥减量化预处理方法，该方法将生物法污水处理过程中产生的剩余污泥进行电化学和次氯酸钠联合处理：在污泥液中投加次氯酸钠处理，搅拌均匀，转速为50～150r/min，次氯酸钠投加量为6～10％(v/v)，电化学处理电压为10～20v，处理时间15～45min，所用的阴、阳极材料均为钛/二氧化钌网状电极，极板间距2～4cm。与单独采用次氯酸钠或电化学处理相比，通过次氯酸钠/电化学耦合处理后污泥，本发明与单独采用次氯酸钠和电化学处理的效果总和相比，上清液溶解性COD增加30～50％，TN增加15～35％，TP增加10～15％，提高了污泥处理效率，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理厂剩余污泥减量化预处理方法，特别是涉及一种次氯酸钠/电化学耦合的污泥减量化预处理方法。
背景技术
近年来，我国城市污水处理厂数量大幅上升，污水处理量也随之增长，污水处理厂剩余污泥产生量逐年上升。因剩余污泥中含水率较高，富含有机成分，同时含有病原体和重金属等大量有害成分，导致脱水和稳定困难，处理费用高，如不加妥善处理处置，将会对环境造成二次污染，所以其无害化处理对环境安全而言十分重要，已凸现为城市污水处理迫切需要解决的问题。
住建部规定，对污泥处置前应进行稳定化处理。污泥稳定化处理方法中，厌氧消化是成本低、可实现回收能源的方法，使用于大型污水处理厂。然而，传统的污泥厌氧消化法由于污泥处理时间长、设施占地大，而给一些用地紧张的大中城市带来了污泥消化设施建设成本高、征地困难等问题，并因产气率较低而给生产运营单位带来了一定的困扰。而预处理技术是污泥减量化过程中的关键之一。现有剩余污泥的预处理方法主要有超声波、微波、热处理、酸化、碱解、臭氧、氯气、生物预处理等技术。其中，物理、化学法及其联用措施大多能大幅提高污泥消化性能，但其处理成本较高，对设备要求严格，离实际应用尚有较大的距离。而生物法预处理尽管也具有类似作用且运行费用较低，但存在污泥总处理停留时间较长，占地面积较大的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中单独用次氯酸钠或电化学预处理剩余污泥效率不高或成本过高的缺点，提供一种处理效率高、成本相对较低的电化学/次氯酸钠耦合的污泥减量化预处理方法。
电化学处理技术主要指有机物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学反应而得到转化，从而达到消减和去除有机物的目的。本发明主要通过电化学和次氯酸钠的联合作用，使污泥中的微生物细胞发生氧化作用，使得部分微生物细胞壁发生破裂，使胞内物质从固相进入水相中，同时，由于次氯酸钠的强氧化作用，在溶解微生物细胞的同时，还能将污泥体内或表面吸附的一部分无机成分与污泥固相分离。然后通过电化学的作用，不仅促进了氧化剂次氯酸和羟基自由基等的再次生成，还进一步加强了对细胞壁结构的破坏，强化了破解程度及效果，提高了对次氯酸钠的利用效率。
本发明的目的是通过如下技术方案实现：
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明涉及一种电化学/次氯酸钠耦合的污泥减量化预处理方法，对污水处理厂产生的剩余污泥进行电化学/次氯酸钠耦合预处理，具体包括如下步骤：
A、次氯酸钠处理：在剩余污泥中投加次氯酸钠，搅拌均匀，所述次氯酸钠投加量为6～10％(v/v)；所述搅拌的转速为50～150r/min；
B、电化学处理：对步骤A投加次氯酸钠后搅拌均匀的剩余污泥，然后进行电化学处理，所述电化学处理的作用电压为10～20V，作用时间为15～45min，极板间距为2～4cm。在所述电化学处理中，投加的次氯酸钠及其反应过程中产生的氯化钠等盐类物质构成电解质。
优选的，所述剩余污泥是指：将生物法处理过程中产生的二沉池的剩余污泥，经浓缩处理至浓度为28～32g/L。
优选的，进行电化学处理之前，调节所述剩余污泥pH值降低至6.0以下。
优选的，所述调节是通过添加盐酸来实现的。
优选的，所述电化学处理采用的阴、阳电极均为钛/二氧化钌网状电极。
优选的，电化学/次氯酸钠耦合处理后的污泥部分或全部进行污泥厌氧消化减量化处理。
与现有技术相比，本发明首次将电化学/次氯酸钠耦合技术用于剩余污泥减量化预处理，一方面，利用了次氯酸钠的低成本，产生的氯气和次氯酸都能对剩余污泥产生氧化作用，破坏污泥絮体结构，将大分子有机物氧化成小分子有机物，甚至矿化，实现污泥减量化；另一方面，次氯酸钠的投加，增加了污泥中的离子强度，并且电化学在处理过程中可以产生次氯酸及羟基自由基等氧化物，在一定程度上强化了污泥的电化学作用效果，进一步提高了次氯酸钠的利用效率，节省了能耗，降低了处理成本，提高了预处理效率。通过次氯酸钠/电化学耦合处理后污泥，与单独采用次氯酸钠和电化学处理的效果总和相比，上清液溶解性COD增加了30～50％，TN增加了15～35％，TP增加了10～15％，提高了污泥处理效率，降低了成本，适用于污水处理厂剩余污泥的减量化处理，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
上海市闵行区某污水处理厂二沉池剩余污泥，经过浓缩处理后，经检测，性质如下：污泥浓度约28～32g/L，溶解性COD为96.02mg/L，TN为45.44mg/L，TP为15.02mg/L，pH为6.84。取400ml污泥置于电化学反应器中，按8％(v/v)的比例投加次氯酸钠溶液，采用磁力搅拌器搅拌，在100r/min转速搅拌均匀，污泥上清液的溶解性COD增加26倍，TN增加6.5倍，TP增加了3.3倍。单独进行电化学处理，所用阴阳极板材料均为钛/二氧化钌，电化学处理电压为20v，处理时间为45min，极板间距为2cm。污泥溶解性COD增加12倍，TN增加2.5倍，TP增加了1.3倍。对污泥以上述实验条件先进行次氯酸钠处理，然后进行电化学处理，处理后污泥上清液的溶解性COD增加57倍，TN增加12.15倍，TP增加了5.29倍。通过次氯酸钠/电化学耦合处理后污泥，与单独采用次氯酸钠和电化学处理的效果总和相比，上清液溶解性COD增加了50％，TN增加了35％，TP增加了15％。
实施例2
上海市闵行区某污水处理厂二沉池剩余污泥，经过浓缩处理后，经检测，性质如下：污泥浓度约28～32g/L，溶解性COD为120.52mg/L，TN为56.34mg/L，TP为12.01mg/L，pH为6.56。取400ml污泥置于电化学反应器中，按6％(v/v)的比例投加次氯酸钠溶液，采用磁力搅拌器搅拌，在50r/min转速搅拌均匀，污泥上清液的溶解性COD增加22倍，TN增加4.5倍，TP增加了2.3倍。单独进行电化学处理，所用阴阳极板材料均为钛/二氧化钌，电化学处理电压为20v，处理时间为30min，极板间距为4cm。污泥溶解性COD增加9倍，TN增加1.5倍，TP增加了0.6倍。对污泥以上述实验条件先进行次氯酸钠处理，然后进行电化学处理，处理后污泥上清液的溶解性COD增加40.3倍，TN增加6.9倍，TP增加了3.19倍。通过次氯酸钠/电化学耦合处理后污泥，与单独采用次氯酸钠和电化学处理的效果总和相比，上清液溶解性COD增加了30％，TN增加了15％，TP增加了10％。
实施例3
上海市闵行区某污水处理厂二沉池剩余污泥，经过浓缩处理后，经检测，性质如下：污泥浓度约28～32g/L，溶解性COD为78.02mg/L，TN为33.24mg/L，TP为11.21mg/L，pH为7.22。取400ml污泥置于电化学反应器中，按10％(v/v)的比例投加次氯酸钠溶液，采用磁力搅拌器搅拌，在150r/min转速搅拌均匀，污泥上清液的溶解性COD增加30倍，TN增加8.5倍，TP增加了4.3倍。单独进行电化学处理，所用阴阳极板材料均为钛/二氧化钌，电化学处理电压为10v，处理时间为15min，极板间距为3cm。污泥溶解性COD增加11.5倍，TN增加2.0倍，TP增加了0.4倍。对污泥以上述实验条件先进行次氯酸钠处理，然后进行电化学处理，处理后污泥上清液的溶解性COD增加60.18倍，TN增加13.13倍，TP增加了5.26倍。通过次氯酸钠/电化学耦合处理后污泥，与单独采用次氯酸钠和电化学处理的效果总和相比，上清液溶解性COD增加了45％，TN增加了25％，TP增加了12％。
实施例4
上海市闵行区某污水处理厂二沉池剩余污泥，经过浓缩处理后，经检测，性质如下：污泥浓度约28～32g/L，溶解性COD为130.32mg/L，TN为63.24mg/L，TP为14.61mg/L，pH为7.15。取400ml污泥置于电化学反应器中，按10％(v/v)的比例投加次氯酸钠溶液，采用磁力搅拌器搅拌，在100r/min转速搅拌均匀，污泥上清液的溶解性COD增加29.5倍，TN增加8.8倍，TP增加了4.6倍。单独进行电化学处理，所用阴阳极板材料均为钛/二氧化钌，电化学处理电压为15v，处理时间为45min，极板间距为2cm。污泥溶解性COD增加11.3倍，TN增加3.2倍，TP增加了1.2倍。对污泥以上述实验条件先进行次氯酸钠处理，然后进行电化学处理，处理后污泥上清液的溶解性COD增加57.94倍，TN增加15.36倍，TP增加了6.44倍。通过次氯酸钠/电化学耦合处理后污泥，与单独采用次氯酸钠和电化学处理的效果总和相比，上清液溶解性COD增加了42％，TN增加了28％，TP增加了11％。
上述仅为本发明的几个具体实施方式，由于污水处理工艺不同，产生的剩余污泥性质有所差异，而且由于电化学反应器所采用的阴阳极板材料有所区别，因此在不违背本发明实质和所附权利要求范围的前提下，可以对本发明的一些参数进行适当调整，以适应具体的情况。但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (4)
1.一种电化学/次氯酸钠耦合的污泥减量化预处理方法，其特征在于，对污水处理厂产生的剩余污泥进行电化学/次氯酸钠耦合处理，具体包括如下步骤：
A、次氯酸钠处理：在剩余污泥中投加次氯酸钠，搅拌均匀，所述次氯酸钠投加量为6～10％(v/v)；所述搅拌的转速为50～150r/min；
B、电化学处理：对步骤A投加次氯酸钠后搅拌均匀的剩余污泥进行电化学处理，所述电化学处理的作用电压为10～20V，作用时间为15～45min，极板间距为2～4cm；
所述污水处理厂产生的剩余污泥是指：将生物法处理过程中产生的二沉池剩余污泥，经浓缩处理至浓度为28～32g/L，并调节该剩余污泥pH值降低至6.0以下。
2.如权利要求1所述的电化学/次氯酸钠耦合的污泥减量化预处理方法，其特征在于，所述调节是通过添加盐酸来实现的。
3.如权利要求1所述的电化学/次氯酸钠耦合的污泥减量化预处理方法，其特征在于，所述电化学处理采用的阴、阳电极均为钛/二氧化钌网状电极。
4.如权利要求1所述的电化学/次氯酸钠耦合的污泥减量化预处理方法，其特征在于，电化学/次氯酸钠耦合处理后的污泥部分或全部进行污泥厌氧消化减量化处理。
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