CN109467303A - 一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥快速提高污泥沉降及脱水性能的方法，处理方法包括以下步骤：将污泥含水率及pH进行调节；再污泥与阳离子聚丙烯酰胺(PAM)混合，继续向污泥中加入纳米四氧化三铁(Fe3O4)，调理后的污泥进行抽滤脱水，并在磁力作用下进行快速沉降。本发明基于聚丙烯酰胺电荷中和及网捕作用联合纳米四氧化三铁吸附作用协同处理污泥，可明显改善污泥沉降及脱水性能，实现污泥迅速沉降，该技术的推广对我国的污泥处理与处置，具有重要的环境生态意义。

Description

一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法。
背景技术
随着城市化进展和人口数量激增，污水处理量和处理率的增长，导致污泥产量快速增加。但由于技术、经济、环境、社会和法律等多方面的原因，我国80％污水处理厂的污泥得不到妥善处理处置，造成严重的二次污染，而污泥处置技术的瓶颈往往在于污泥含水率高，难于快速沉降、脱水减容，给后续处置环节带来极大压力。
研究表明，污泥的脱水性能与其胞外聚合物(EPS)有着紧密联系。EPS通过桥联细胞和其他物质以稳定污泥絮体结构，并为污泥中微生物维持正常生理代谢起着保护屏障作用。 EPS往往影响着污泥沉降性能，污泥表面EPS的浓度和性质决定了污泥表面的电荷，当EPS 含量过高，导致污泥表面电负性增大，絮体间斥力作用使得沉降性恶化。此外，蛋白质和糖分作为EPS的重要组成成分，保有大量的结合水，故EPS含量过高时，不利于污泥脱水。
目前，污泥沉降环节一般通过自身重力实现，但由于污泥密度与水接近，其重力沉降速率慢，效率低，严重影响污泥的后续深度脱水进程。常见脱水的技术主要有超声技术、絮凝调理、骨架构建、高级氧化技术、微波技术等。其中，高级氧化技术是基于体系中强氧化自由基(如羟基自由基)作用于污泥，使污泥瓦解，释放污泥结合水，显著改善污泥脱水性能。作为典型高级氧化技术，芬顿技术可大大提升污泥脱水性能，但该技术需在pH约为3的苛刻条件进行，且药剂投加量大，易造成二次污染。此外，絮凝调理通过投加絮凝剂，使污泥发生电荷中和，絮体发生交联聚集，从而改善沉降及脱水性能，但该技术无法实现污泥深度脱水，调理后污泥含水率仍较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，本发明提供了一种污泥的调理方法，本发明基于聚丙烯酰胺电荷中和及污泥间网捕和架桥作用联合纳米四氧化三铁吸附作用协同处理污泥，可明显改善污泥脱水性能，并通过磁力分离实现污泥迅速沉降。由此解决现有高级氧化技术处理污泥需调节pH，药剂量过大、经济成本高，单独絮凝调理提高污泥脱水程度有限等技术问题，实现污泥迅速沉降及高效脱水。
为解决上述技术问题，提供了一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，包括以下步骤：
(1)将污泥含水率进行调节；
(2)将步骤(1)所述的污泥的pH进行调节；
(3)将步骤(2)所述的污泥与絮凝剂混合得到混合物，搅拌，进行污泥一次调理；
(4)将步骤(3)中的所述混合物与铁氧化物混合，搅拌，进行污泥二次调理；
(5)将经过所述二次调理后的污泥转移至量筒中，量筒底部放置磁铁，进行污泥与水磁力分离。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(1)中，所述污泥含水率调至98.2～98.4％。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(2)中，所述污泥的pH调至6.8～7.0。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(3)中，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(3)中，所述絮凝剂投加量占所述污泥干重的0.027～ 0.030％。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(4)中，所述铁氧化物为纳米四氧化三铁。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(4)中，所述铁氧化物投加量占所述污泥干重的 1.37～1.40％。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(3)和(4)中，所述搅拌时间为2.5-3.5min。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(3)和(4)中，所述搅拌速度为210～220r/min。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(3)和(4)中，所述步骤(5)中，所述磁铁为圆形钕铁硼磁铁。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，基于聚丙烯酰胺预调理污泥，实现污泥电荷中和，加大污泥凝聚性能，增强污泥絮体间架桥作用。通过继续投加纳米四氧化三铁二次调理污泥，利用纳米颗粒极强的表面活性，与絮凝后的污泥聚集体发生表面吸附。进而施加磁场，使被吸附的纳米四氧化三铁带动污泥絮体快速沉降，显著提升污泥沉降性能。
(3)本发明提供了一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，与传统的絮凝剂调理污泥相比，纳米磁性四氧化三铁的联用可利用磁力与污泥自身重力实现快速泥水分离，避免了传统调理中污泥仅由重力进行缓慢沉降的弊端。
(2)本发明提供了一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，整个调理体系可在 pH为6.8～7.0进行，从而克服了芬顿及类芬顿技术等必须在pH为3的酸性条件下才可发挥优良调理性能的局限，并避免了传统高级氧化技术中高剂量药剂可能带来的二次环境污染。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1是本发明实施例中不同组合配方对污泥沉降及脱水性能的影响图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，包括以下步骤：
(1)取自长沙市某污水厂的剩余污泥，污泥含水率为98.2％，污泥pH为6.78。
(2)将步骤(1)中的污泥pH从6.78调至6.90。
(3)在210r/min的搅拌速率下，向步骤(2)的污泥中投加占污泥干重0.025％的阳离子聚丙烯酰胺，搅拌2.5min后，得到混合污泥。
(4)在210r/min的搅拌速率下，继续搅拌步骤(3)混合污泥2.5min后，测定污泥脱水性能。
(5)将步骤(4)的混合污泥转移至量筒中，量筒底部放置磁铁，测定污泥沉降性能。
检测处理前和处理后污泥的脱水及沉降性能，结果如下：处理前污泥比阻为1.47×1010 m/kg，SV30为85％；经步骤(1)—(5)处理后的污泥比阻为6.10×109m/kg，SV30为71％，比阻降低率为58.5％。
实施例2：
一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，包括以下步骤：
(1)取自长沙市某污水厂的剩余污泥，污泥含水率为98.2％，污泥pH为6.78。
(2)将步骤(1)中的污泥pH从6.78调至6.90。
(3)在210r/min的搅拌速率下，将步骤(1)的污泥搅拌2.5min。
(4)在210r/min的搅拌速率下，向步骤(3)的污泥中继续投加占污泥干重1.37％的纳米四氧化三铁，搅拌2.5min后，得到调理后污泥，测定污泥脱水性能。
(5)将步骤(4)的调理后污泥转移至量筒中，量筒底部放置磁铁，测定污泥沉降性能。
检测处理前和处理后污泥的脱水及沉降性能，结果如下：处理前污泥比阻为1.47×1010 m/kg，SV30为85％；经步骤(1)—(5)处理后的污泥比阻为1.40×1010m/kg，SV30为83％，比阻降低率为4.7％。
实施例3：
一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，包括以下步骤：
(1)取自长沙市某污水厂的剩余污泥，污泥含水率为98.2％，污泥pH为6.78。
(2)将步骤(1)中的污泥pH从6.78调至6.90。
(3)在210r/min的搅拌速率下，向步骤(2)的污泥中投加占污泥干重0.025％的阳离子聚丙烯酰胺，搅拌2.5min后，得到混合污泥。
(4)在210r/min的搅拌速率下，向步骤(3)的污泥中继续投加占污泥干重1.37％的纳米四氧化三铁，搅拌2.5min后，得到调理后污泥，测定污泥脱水性能。
(5)将步骤(4)的调理后污泥转移至量筒中，量筒底部放置磁铁，测定污泥沉降性能。
检测处理前和处理后污泥的脱水及沉降性能，结果如下：处理前污泥比阻为1.47×1010 m/kg，SV30为85％；经步骤(1)—(5)处理后的污泥比阻为3.77×109m/kg，SV30为64％，比阻降低率为74.3％。
实施例4：
一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，包括以下步骤：
(1)取自长沙市某污水厂的剩余污泥，污泥含水率为98.5％，污泥pH为6.78。
(2)将步骤(1)中的污泥pH从6.78调至7.0。
(3)在220r/min的搅拌速率下，向步骤(2)的污泥中投加占污泥干重0.025％的阳离子聚丙烯酰胺，搅拌3min后，得到混合污泥。
(4)在220r/min的搅拌速率下，向步骤(3)的污泥中继续投加占污泥干重1.40％的纳米四氧化三铁，搅拌3min后，得到调理后污泥，测定污泥脱水性能。
(5)将步骤(4)的调理后污泥转移至量筒中，量筒底部放置磁铁，测定污泥沉降性能。
检测处理前和处理后污泥的脱水及沉降性能，结果如下：处理前污泥比阻为1.49×1010 m/kg，SV30为85％；经步骤(1)—(5)处理后的污泥比阻为3.43×109m/kg，SV30为62.7％，比阻降低率为76.6％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的。

Claims (10)

1.一种快速提高污泥沉降及脱水性能的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污泥含水率进行调节；
(2)将步骤(1)所述的污泥的pH进行调节；
(3)将步骤(2)所述的污泥与絮凝剂混合得到混合物，搅拌，进行污泥一次调理；
(4)将步骤(3)中的所述混合物与铁氧化物混合，搅拌，进行污泥二次调理；
(5)将经过所述二次调理后的污泥转移至量筒中，量筒底部放置磁铁，进行污泥与水磁力分离。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述污泥含水率调至98.2～98.4％。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述污泥的pH调至6.8～7.0。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述阳离子聚丙烯酰胺的投加量占所述污泥干重的0.027～0.030％。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述铁氧化物为纳米四氧化三铁。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述纳米四氧化三铁的投加量占所述污泥干重的1.37～1.40％。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)和(4)中，所述搅拌时间为2.5-3.5min。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)和(4)中，所述搅拌速度为210～220r/min。
10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述磁铁为圆形钕铁硼磁铁。
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