CN106348560B - 一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种臭氧‑羟基自由基联合催化氧化污泥的调理方法，包括以下步骤：将含水率92‑99.5％的污泥加入七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液，进行混合反应；再加入液态双氧水溶液，进行混合反应；反应后的产物进入强化反应槽，进行曝气处理，气体由低温等离子反应器产生，含有臭氧和羟基自由基和自由电子等，实现污泥氧化破壁；处理后的污泥产物进入板框压滤机进行压滤，得到含水率为50‑62％的泥饼。本发明使用的污泥调理剂所产生的羟基自由基具有较强的氧化性能破坏胞外聚合物和细胞壁，使污泥中受束缚的结合水释放成自由水，改变污泥中水分的存在形式，构建污泥脱水过程中的滤水通道，从而使污泥脱水更加流畅，保证了泥饼含水率的稳定达标。反应槽内的曝气系统能进一步实现污泥氧化破壁效果，降低前两种药剂的使用量。

Description

一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体是涉及一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法。
背景技术
污泥是一种固液混合的物质，在没有外力干预的情况下，其固液比相对稳定。污泥的性质是易于腐化发臭，颗粒较细，比重较小(约1.02-1.06)，含水率高且不易脱水，属于胶装结构亲水物质。
我国市政污水厂污泥的特点为：1)污泥量大、污水厂规模大、污泥产生集中；2)有机质含量低、泥沙含量大；3)不同地区泥质差异大。截止2015年全国污水处理量为784亿吨，污泥产生量为3400万吨(含水率80％)，若这些污泥得不到妥善处理，将对环境造成极大的威胁，削弱污水处理的环境效益。
市政污水厂的剩余污泥含水率为92％-99.5％之间，若将其含水率降至60％(进入垃圾填埋场卫生填埋的含水率要求)，传统的处理工艺为板框压滤机压滤，但压滤之前必须进行污泥泥质的调理，破坏胞外聚合物和细胞壁，使污泥中受束缚的结合水释放成自由水，改变污水中水分的存在形式；构建污泥脱水过程中的滤水通道，从而使得泥饼压榨阶段，污泥脱水更加流畅，保证了泥饼含水率的稳定达标。
传统的调理方法为投加三氯化铁和石灰石工艺，该工艺的主要缺点是：
(1)改调理系统导致系统的处理能力降低，其一是该调理过程耗时较长，致使一个脱水板次周期较长，其二是调理中使用的白灰导致污泥量增加，有效处理量降低；
(2)加药量大，假药事件比较长，加药劳动量较大；
(3)石灰的投加量印尼污泥增量为25-35％，导致其后期处置费和运输费用高，石灰特异性导致其投加困难，工作场所扬尘大，工作强度大，同时石灰产业属于国家限制行业，石灰的生产耗能大、破坏山体，可以预见其价格将越来越高；
(4)三氯化铁对设备和管道的腐蚀性较强，同时也会造成一定程度的污泥增量；
(5)PAM和石灰的投加容易造成滤布堵塞，影响其透水性能和使用寿命，同时增加清洗频次，工作劳动强度大；
(6)由于污泥调理中使用了大量的石灰，限制了其后续处置和资源化利用。
(7)运行费用较高。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法，可以大幅度较少污泥调理剂的用量，使污泥脱水流畅，保证滤饼含水率的稳定达标，提高系统的处理能力，降低处理费用。
本发明的技术方案是：
一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法，包括以下步骤：
(1)将含水率92％-99.5％的污泥置于第一反应槽内，加入相对于污泥干重33.3-66.7％的质量浓度为30％的七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液，搅拌均匀，进行混合反应，此时溶液的pH为3.0-5.0；所述七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液的制备方法为：将七水硫酸亚铁和氨基磺酸按10:(0.5-1)的重量比混合，加水配制成质量浓度为30％的溶液；
(2)将步骤(1)的反应产物置于第二反应槽内，加入相对于污泥干重3％-10％的质量浓度为27％-30％的液态双氧水溶液，搅拌均匀，进行混合反应，实现污泥氧化破壁；
(3)步骤(2)反应后的产物进入强化反应槽，强化反应槽内设有曝气系统，进行曝气处理，实现污泥进一步氧化破壁；
(4)步骤(3)处理后的污泥产物进入板框压滤机进行压滤，得到含水率为50-62％的泥饼。
进一步地，在上述方案中，所述曝气系统进行曝气处理是每隔1～2h曝气处理20～30min，所需曝气时间根据后续处理能力而定。
进一步地，在上述方案中，所述步骤(4)中曝气系统内的气体是由低温等离子体反应器放出，所述低温等离子体反应器是由5台并联组成，5台全开时的功率为11KW，根据污泥处理的量来确定开几台。
进一步地，在上述方案中，所述气体中含有空气、臭氧、羟基自由基和自由电子。
进一步地，在上述方案中，所述板框压滤机的进泥压力为0.6-1.0MPa，压榨压力1.0-1.5MPa
进一步地，在上述方案中，所述低温等离子设备还配套有冷干机一台，以保证最佳氧化效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
第一，本发明所添加的污泥调理剂调理剂七水硫酸亚铁、氨基磺酸和液态双氧水溶液中所含有的额Fe2+和H2O2，H2O2被Fe2+催化分解成羟基自由基(·OH)，并引发连锁反应从而产生更多的其他自由基，所产生的羟基自由基具有较强的氧化性，能破坏胞外聚合物和细胞壁，使污泥中受束缚的结合水释放成自由水，改变污泥中水分的存在形式，构建污泥脱水过程中的滤水通道，从而使污泥脱水更加流畅，保证了泥饼含水率的稳定达标。
第二，调理后的污泥进入强化反应槽，反应槽内设有曝气系统，气体来自低温等离子体反应器，该气体含有空气、臭氧、羟基自由基和自由电子等成分，能进一步实现污泥氧化破壁效果，同时达到同样效果的前提下，可以降低前两种药剂的使用量。尤其是针对已经厌氧的污泥，可以大幅减少药剂的使用量。
具体实施方式
实施例1：
一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法，包括以下步骤：
(1)将含水率92％的污泥置于第一反应槽内，加入相对于污泥干重33.3％的质量浓度为30％的七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液，搅拌机200r/min搅拌均匀，进行混合反应，反应后污泥的pH为5.5；所述七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液的制备方法为：将七水硫酸亚铁和氨基磺酸按10:0.5的重量比混合，加水配制成质量浓度为30％的溶液；
(2)将步骤(1)的反应产物置于第二反应槽内，加入相对于污泥干重3％的质量浓度为27％的液态双氧水溶液，搅拌机200r/min搅拌均匀，进行混合反应；
(3)步骤(2)反应后的产物进入强化反应槽，强化反应槽内设有曝气系统，进行曝气处理，曝气系统进行曝气处理是每隔1h曝气处理20min，共曝气处理1h，实现污泥氧化破壁；曝气系统内的气体是由低温等离子体反应器放出，气体中含有空气、臭氧、羟基自由基和自由电子，所述低温等离子体反应器是由5台并联组成，5台全开时的功率为11KW，根据污泥处理的量来确定开几台，改强化反应槽内还配套有冷干机一台，以保证最佳氧化效果；
(4)步骤(3)处理后的污泥产物进入板框压滤机进行压滤，板框压滤机的工作压力为0.8MPa，压榨压力位1.2MPa，得到含水率为50％的泥饼，滤出液的PH值为6.1
实施例2：
一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法，包括以下步骤：
(1)将含水率95.75％的污泥置于第一反应槽内，加入相对于污泥干重50％的质量浓度为30％的七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液，搅拌机275r/min搅拌均匀，进行混合反应，反应后污泥的pH值为4.5；所述七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液的制备方法为：将七水硫酸亚铁和氨基磺酸按10:0.75的重量比混合，加水配制成质量浓度为30％的溶液；
(2)将步骤(1)的反应产物置于第二反应槽内，加入相对于污泥干重5％的质量浓度为28.5％的液态双氧水溶液，搅拌机275r/min搅拌均匀，进行混合反应；
(3)步骤(2)反应后的产物进入强化反应槽，强化反应槽内设有曝气系统，进行曝气处理，曝气系统进行曝气处理是每隔1.5h曝气处理25min，共曝气处理10.5h，实现污泥氧化破壁；曝气系统内的气体是由低温等离子体反应器放出，气体中含有空气、臭氧、羟基自由基和自由电子，所述低温等离子体反应器是由5台并联组成，5台全开时的功率为11KW，根据污泥处理的量来确定开几台，改强化反应槽内还配套有冷干机一台，以保证最佳氧化效果；
(4)步骤(3)处理后的污泥产物进入板框压滤机进行压滤，板框压滤机的工作压力为0.9MPa，压榨压力位1.1MPa，得到含水率为56％的泥饼，滤出液的PH值为6.5。
实施例3：
一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法，包括以下步骤：
(1)将含水率99.5％的污泥置于第一反应槽内，加入相对于污泥干重66.7％的质量浓度为30％的七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液，搅拌机350r/min搅拌均匀，进行混合反应，反应后污泥的pH值为5.5；所述七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液的制备方法为：将七水硫酸亚铁和氨基磺酸按10:1的重量比混合，加水配制成质量浓度为30％的溶液；
(2)将步骤(1)的反应产物置于第二反应槽内，加入相对于污泥干重7％的质量浓度为30％的液态双氧水溶液，搅拌机350r/min搅拌均匀，进行混合反应；
(3)步骤(2)反应后的产物进入强化反应槽，强化反应槽内设有曝气系统，进行曝气处理，曝气系统进行曝气处理是每隔2h曝气处理30min，共曝气处理20h，实现污泥氧化破壁；曝气系统内的气体是由低温等离子体反应器放出，气体中含有空气、臭氧、羟基自由基和自由电子，所述低温等离子体反应器是由5台并联组成，5台全开时的功率为11KW，根据污泥处理的量来确定开几台，改强化反应槽内还配套有冷干机一台，以保证最佳氧化效果；
(4)步骤(3)处理后的污泥产物进入板框压滤机进行压滤，板框压滤机的工作压力为0.7MPa，压榨压力位1.0MPa，得到含水率为62％的泥饼，滤出液的PH值为7.1。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种臭氧-羟基自由基联合催化氧化污泥调理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含水率92％-99.5％的污泥置于第一反应槽内，加入相对于污泥干重33.3-66.7％的质量浓度为30％的七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液，搅拌机搅拌均匀，进行混合反应；所述七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液的制备方法为：将七水硫酸亚铁和氨基磺酸按10:(0.5-1)的重量比混合，加水配制成质量浓度为30％的溶液；
(2)将步骤(1)的反应产物置于第二反应槽内，加入相对于污泥干重3％-10％的质量浓度为27％-30％的液态双氧水溶液，搅拌机搅拌均匀，进行混合反应；
(3)步骤(2)反应后的产物进入强化反应槽，强化反应槽内设有曝气系统，进行曝气处理，实现污泥氧化破壁；
(4)步骤(3)处理后的污泥产物进入板框压滤机进行压滤，得到含水率为50-62％的泥饼；
所使用的药剂为七水硫酸亚铁和氨基磺酸的混合溶液，为与后续的液态双氧水反应创造了适宜的反应条件，最大限度地产生羟基自由基，发挥更强的氧化作用；
所述步骤(3)中曝气系统内的气体是由低温等离子体反应器放出；
所述气体中含有空气、臭氧、羟基自由基和自由电子，所述气体中的空气、臭氧、羟基自由基和自由电子的摩尔比为10:2:3:1；
所述板框压滤机的进泥压力为0.6-1.0MPa，压榨压力1.0-1.5MPa；
药剂催化氧化与设备产生气体催化氧化连续进行，互为补充。
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