CN104803569A - 一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法 - Google Patents

一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其是一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，通过将污泥的pH值调节为8-9，并将絮凝剂按照每升污泥投入250-800mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，通电处理15-20min，再采用离心机脱出污泥中水分，进而使得絮凝剂的絮凝处理与电化学处理进行耦合处理污泥，再结合后期的机械处理，提高了污泥处理效率，降低了污泥中水分脱出的难度，降低了能耗，进而降低成本。

Description

一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其是一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法。
背景技术
随着城市化进程的加快和人们生活水平的提高，城市工业废水和生活污水的排放量日益增多，污水处理量的增长以及污水深度处理的要求必将产生更多的污泥。产生的污泥对于污水处理厂形成了一个较为严重的问题，其原因是：对于污水处理过程中产生的污泥中的含水率高、体积大，且水分难以脱除；而传统的对于污水处理过后的污泥的处理为堆肥、焚烧、填埋等技术手段，但是这些技术手段都难以满足GB/T23485-2009对污泥含水率的要求。
同时，污泥中含有的水分可分为表面吸附水、间隙水、毛细结合水、内部结合水四种；并且污泥为絮状胶体集合而成，当施加外力时，胶状的细小颗粒就会堵塞形成滤桥，增大了过滤的比阻值；造成机械脱出(如离心脱出)污泥中的水分难度较大，脱出率较低，进而造成污泥中的水分含量较高；并且，在对污水处理过程中产生的污泥中依然还存在着大量的有机物质、生物毒性污染物等严重影响环境质量的物质，进而导致在对污水处理过程中，再对污泥进行堆肥、焚烧或者填埋等手段处理将会对环境带来严重的污染；为此，我们急需要寻找一种能够降解其中的有机物质、生物毒性污染物以及能够避免胶状细小颗粒形成滤桥的污泥减量处理方法。
而现有技术中，对于污泥、污水的处理方法中，其处理的手段有电化学、物理沉降、生物处理、絮凝沉降等等技术手段；其中，电化学处理是利用电化学的方法将难降解有机物或生物毒性污染物降解，广泛应用于废水处理中，近年来也被应用到了污泥的处理中，并取得了一定的效果；但其效果不佳；并且也有研究者将电化学处理方法与絮凝剂相结合的方法应用于污水处理中，如专利号为CN201310483260.4的《一种农村生活污水的除磷药剂及其应用》公开了属于污水处理的技术，其中的除磷药剂由水、酒精、石斛叶提取物、纳米二氧化钛、壳聚糖、柠檬酸和高效聚磷菌HJPO7组成，结合预沉淀处理工艺，并在预沉淀池及预沉淀池与后续设备进水口中设置电极、电源，通过电场强化微生物的除磷能力，提高除磷效率，磷成分基本形成鸟粪石沉淀。
可见，将电化学与絮凝剂相结合来处理的技术主要是被应用到污水处理技术领域，而对于污泥的进一步的处理，达到污泥减量排除的电化学与絮凝剂的耦合技术还不存在；并且，传统的技术中，对于污泥的进一步的处理大多都是采用单一的电化学或絮凝剂絮凝处理，进而导致了对污泥处理的效果不佳，并且处理过程中的能耗高，成本高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，能够降低毛细吸水时间，增加污泥上清液中多糖、蛋白质、DNA浓度，离心处理后，降低污泥含水率，提高了污泥处理效率，降低成本，适宜于污水处理厂剩余污泥的减量化处理。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，将污泥的pH值调节为8-9，并将絮凝剂按照每升污泥投入250-800mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，阳极电极板与阴极电极板之间的距离为3-5cm，电压为20-28V，通电处理15-20min，再采用离心机脱出污泥中水分，即可完成污泥的处理。
所述的将污泥的pH值调节，是采用氢氧化钠溶液进行调节。
所述的氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1-1mol/L。
所述的絮凝剂为壳聚糖和β-环糊精混合而成。
所述的壳聚糖和β-环糊精混合的混合比为按照质量比为1:1—2:1。
所述的将其搅拌混合均匀的搅拌速度为50-100r/min。
所述的将其搅拌混合均匀搅拌处理的时间为10-30min。
所述的通电处理，在此过程中，还采用搅拌速度为50-100r/min进行搅拌处理。
所述的圆柱形器具带有搅拌器，并且为有机玻璃制作而成。
所述的电化学处理，是以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，阳极电极板与阴极电极板之间的距离为3-5cm，电压为20-28V，通电处理15-20min。
所述的离心机脱出污泥中水分时，离心机的转速为3000-8000r/min；脱水处理时间为5-20min。
壳聚糖属于一种天然高分子化合物，其水溶性好、分子量大、且有适宜的活性基团的优点，非常适合做絮凝剂，并且无毒。壳聚糖分子链内的六元环平面有一定角度，侧链上有羟甲基、羟基和胺基等活性基团，决定了壳聚糖除了吸附、架桥，还有普通絮凝剂所没有的螯合、交联功能。
β-环糊精具有水溶性好、分子量大、且有适宜的活性基团的优点，即β-环糊精能有效降低滤饼比阻，并且还能破坏水中悬浮的阳离子胶体，减小悬浮液浊度并凝聚聚合物链。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
本发明通过将污泥的pH值调节为8-9，并将混合絮凝剂按照每升污泥投入250-800mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，通电处理15-20min，再采用离心机脱出污泥中水分，进而使得絮凝剂的絮凝处理与电化学处理进行耦合处理污泥，再结合后期的机械处理，提高了污泥处理效率，降低了污泥中水分脱出的难度，降低了能耗，进而降低成本。
本发明通过与单独的采用絮凝处理或电化学处理进行相比，其能够降低处理后的污泥中的毛细吸水时间，增高污泥处理过程中的上清液中的多糖、蛋白质、DNA浓度，进而降低污泥中的胶状体含量以及有机物和/或生物毒性物质的含量，进而避免后续对污泥的再应用或者再处理带来的环境污染；并且使得离心处理后的污泥中的含水率满足GB/T23485-2009对污泥含水率的要求，提高了污泥的处理效率和降低了污泥处理的成本。
尤其是能够降低毛细吸水时间25-34s，增加污泥处理过程中上清液中的多糖、蛋白质、DNA浓度15％-30％；并且，处理过程中采用壳聚糖与β-环糊精进行混合配比后制作成天然复合絮凝剂，该天然复合絮凝剂具有无毒、无害、无二次污染的特性，并还具有破坏水中悬浮的阳离子胶体，减小悬浮液浊度并凝聚聚合物链，并且螯合和/或交联的功能，进而降低污泥中胶体颗粒的含量，进而降低污泥进一步处理的难度，降低污水处理的能耗。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，将污泥的pH值调节为8，并将絮凝剂按照每升污泥投入250mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，阳极电极板与阴极电极板之间的距离为3cm，电压为20V，通电处理15min，再采用离心机脱出污泥中水分，即可完成污泥的处理。将污泥的pH值调节，是采用氢氧化钠溶液进行调节。氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1mol/L。絮凝剂为壳聚糖和β-环糊精混合而成。混合比为按照质量比为1:1。将其搅拌混合均匀的搅拌速度为50r/min。将其搅拌混合均匀搅拌处理的时间为10min。
通电处理，在此过程中，还采用搅拌速度为50r/min进行搅拌处理。
实施例2
一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，将污泥的pH值调节为9，并将絮凝剂按照每升污泥投入800mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，阳极电极板与阴极电极板之间的距离为5cm，电压为28V，通电处理20min，再采用离心机脱出污泥中水分，即可完成污泥的处理。将污泥的pH值调节，是采用氢氧化钠溶液进行调节。
氢氧化钠溶液的摩尔浓度为1mol/L。
絮凝剂为壳聚糖和β-环糊精混合而成。混合比为按照质量比为2:1。将其搅拌混合均匀的搅拌速度为100r/min。
将其搅拌混合均匀搅拌处理的时间为30min。
通电处理，在此过程中，还采用搅拌速度为100r/min进行搅拌处理。圆柱形器具带有搅拌器，并且为有机玻璃制作而成。
离心机脱出污泥中水分时，离心机的转速为3000r/min；脱水处理时间为5min。
实施例3
一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，将污泥的pH值调节为8.5，并将絮凝剂按照每升污泥投入300mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，阳极电极板与阴极电极板之间的距离为4cm，电压为25V，通电处理18min，再采用离心机脱出污泥中水分，即可完成污泥的处理。
将污泥的pH值调节，是采用氢氧化钠溶液进行调节。氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.5mol/L。
絮凝剂为壳聚糖和β-环糊精混合而成；混合比为按照质量比为1.5:1。将其搅拌混合均匀的搅拌速度为80r/min。
将其搅拌混合均匀搅拌处理的时间为20min。
通电处理，在此过程中，还采用搅拌速度为70r/min进行搅拌处理。圆柱形器具带有搅拌器，并且为有机玻璃制作而成。
离心机脱出污泥中水分时，离心机的转速为8000r/min；脱水处理时间为20min。
实施例4
一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，将污泥的pH值调节为8.3，并将絮凝剂按照每升污泥投入500mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，阳极电极板与阴极电极板之间的距离为4.5cm，电压为23V，通电处理17min，再采用离心机脱出污泥中水分，即可完成污泥的处理。
将污泥的pH值调节，是采用氢氧化钠溶液进行调节。
氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.8mol/L。
絮凝剂为壳聚糖和β-环糊精混合而成；混合比为按照质量比为1.7:1。将其搅拌混合均匀的搅拌速度为90r/min。
将其搅拌混合均匀搅拌处理的时间为15min。
通电处理，在此过程中，还采用搅拌速度为80r/min进行搅拌处理。圆柱形器具带有搅拌器，并且为有机玻璃制作而成。
离心机脱出污泥中水分时，离心机的转速为7000r/min；脱水处理时间为15min。
实施例5
一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，将污泥的pH值调节为8.1，并将絮凝剂按照每升污泥投入700mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，阳极电极板与阴极电极板之间的距离为3-5cm，电压为26V，通电处理19min，再采用离心机脱出污泥中水分，即可完成污泥的处理。
将污泥的pH值调节，是采用氢氧化钠溶液进行调节。氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.7mol/L。
絮凝剂为壳聚糖和β-环糊精混合而成；混合比为按照质量比为1.3:1。将其搅拌混合均匀的搅拌速度为60r/min。
将其搅拌混合均匀搅拌处理的时间为25min。
通电处理，在此过程中，还采用搅拌速度为75r/min进行搅拌处理。圆柱形器具带有搅拌器，并且为有机玻璃制作而成。
离心机脱出污泥中水分时，离心机的转速为4000r/min；脱水处理时间为17min。
实施例6
贵州遵义市某污水处理厂的剩余污泥，经检测，污泥性质见表1：
表1
pH 含水率(％) 离心后含水率(％) 污泥比阻(s2/g) 毛细吸水时间(s)
6.7 98.7 87.9 3.14×1011 60.1
取1000mL污泥置于有搅拌器的有机玻璃制作的圆柱形器具中，采用0.5mol/L氢氧化钠调节污泥pH值至8.5，壳聚糖和β-环糊精按比例1.5:1混合均匀制得天然复合絮凝剂，向污泥中投加制得天然复合絮凝剂500mg/L，以搅拌速率75r/min搅拌污泥20min，充分混匀；以Ir/RuO2电极板为阳极，Ti/RuO2电极板为阴极，阴阳极板间距为5cm，电压为25V，搅拌速率50r/min，电化学处理20分钟；将处理后的污泥放入离心脱水机中离心，检测污泥含水率。毛细吸水时间由处理前的60.1s降至25.3s，与未处理污泥相比，上清液中多糖增加了26.3％，蛋白质浓度增加了29.6％，DNA浓度增加了19.8％，离心后污泥含水率降至70.8％，适宜于污水处理厂剩余污泥的减量化处理，处理难度低，能耗低，成本低，处理的效率高，处理后对于污泥中的有机物、生物毒性降解物的处理程度较深。
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限制，本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和非显著进步的改进，均属于本发明的保护范畴。

Claims (9)

1.一种电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，将污泥的pH值调节为8-9，并将絮凝剂按照每升污泥投入250-800mg，并将其搅拌混合均匀，再将污泥置于圆柱形器具中，以Ir/RuO2电极板为阳极、Ti/RuO2电极板为阴极，阳极电极板与阴极电极板之间的距离为3-5cm，电压为20-28V，通电处理15-20min，即可完成污泥的处理。
2.如权利要求1所述的电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，所述的将污泥的pH值调节，是采用氢氧化钠溶液进行调节。
3.如权利要求2所述的电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1-1mol/L。
4.如权利要求1所述的电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，所述的絮凝剂为壳聚糖和β-环糊精混合而成。
5.如权利要求4所述的电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，所述的壳聚糖和β-环糊精混合的混合比为按照质量比为1:1—2:1。
6.如权利要求1所述的电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，所述的将其搅拌混合均匀的搅拌速度为50-100r/min。
7.如权利要求1或6所述的电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，所述的将其搅拌混合均匀搅拌处理的时间为10-30min。
8.如权利要求1所述的电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，所述的通电处理，在此过程中，还采用搅拌速度为50-100r/min进行搅拌处理。
9.如权利要求1所述的电化学-絮凝剂耦合污泥处理方法，其特征在于，所述的圆柱形器具带有搅拌器，并且为有机玻璃制作而成。
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