CN109485229A - 一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，处理方法包括以下步骤：将污泥含水率及pH进行调节；再污泥与零价铁混合得到混合物，继续加入过一硫酸氢钾复合盐后进行污泥热处理，处理后的污泥进行零价铁的磁力分离，实现活化剂的回收及污泥调理，调理后的污泥进行脱水，调理后污泥比阻降低率为91.1％，滤饼含水率降至67.1％，铁回收率达98.3％。本发明基于硫酸根自由基的化学活化联合热活化协同调理污泥，可显著改善污泥脱水性能，并实现活化剂的回收，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

一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法。
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，难于脱水减容，给后续处置带来极大压力。
剩余污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态废弃物，含有大量有机物、丰富的氮磷等营养物、致病菌和病原菌以及重金属等，不加以处理排放的污泥必将造成严重的环境污染。此外，污泥粒径小、比表面积大、亲水性强、脱水性能极差，严重制约着污泥的后续处理处置。研究表明，污泥的脱水性能与其内部水分存在形式密切相关。污泥中含有的水分可分为自由水和结合水，而污泥结合水往往限制其深度脱水。污泥结合水的稳定状态与其胞外聚合物(EPS)有着紧密联系。EPS作为污泥中生物絮体重要组成部分，主要由蛋白质、多糖组成。EPS通过桥联细胞和其他物质以稳定污泥絮体结构，并为污泥中微生物生存起到保护屏障作用。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。另外，EPS中蛋白质和糖分具有大量亲水性基团，保有大量的结合水，故EPS含量过高时，污泥的脱水性能明显恶化。
传统污泥调理脱水机理主要在于，通过混凝剂的电荷中和、压缩双电层、网捕及吸附架桥的作用将污泥絮体凝聚并加速沉降，并去除污泥中大量自由水，但对污泥结合水的去除能力十分有限，预处理后的污泥EPS中还裹夹大量结合水。
目前，污泥脱水的技术主要有絮凝调理、高级氧化技术、热处理、微波技术等。其中，作为高级氧化代表性的Fenton技术，可引起污泥部分氧化破解，释放结合水，提高脱水性能，但该技术需在pH约为3的苛刻条件进行，不利于污泥后续处置，调理出水容易造成二次污染。此外，热处理技术可使污泥加速破解，但其对污泥EPS氧化作用不足，提高脱水性能有限，并且能耗大，技术成本高。单一污泥调理方法作用效果有限，因此，采用联合调理方法提高污泥脱水性能成为污泥调理的研究热点。
Wu等人联合电解与絮凝剂改性污泥，但由于电解对EPS降解能力有限，故污泥中残留大量结合水，污泥脱水性能改善不佳。此外，Yu等人研究了氯化钙联合热处理对污泥脱水性能的影响，但该技术对污泥的矿化性能有限，且该技术需在160℃下运行，运行成本高。Yang等人研究了骨架颗粒石膏联合过硫酸盐联合调理城市污泥，此方法缺点在于活化自由基方式单一，污泥破解能力有限，且骨架颗粒投加量较大，增加污泥本身含固量。
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，基于硫酸根自由基的化学活化联合热活化协同调理污泥的方法，其目的在于利用过渡金属及热能进行过硫酸根联合途径活化，从而催化产生强氧化自由基进行污泥破解，释放污泥结合水，有效提高污泥脱水性能，并通过磁力进行残余活化剂的回收利用。由此解决现有高级氧化技术处理污泥需调节pH，活化剂投加剂量过大、无法回收、经济成本高，单独热处理改善污泥脱水性能有限等技术问题，实现污泥高效脱水并进行活化剂的回收利用。
为解决上述技术问题，提供了一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，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)所述的污泥与零价铁混合得到混合物，搅拌2-3min；
(4)将步骤(3)中的所述混合物与过一硫酸氢钾复合盐混合，搅拌2-3min，进行污泥调理；
(5)在经过所述调理后的混合物进行加热，搅拌15-16min，进行污泥热处理；
(6)在经过所述热处理后的混合物加入磁场，搅拌2-3min，进行活化剂回收；
(7)将步骤(6)倾出的污泥进行真空抽滤脱水。
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95.8～96.3％。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(2)中，所述污泥的pH调至6.5～6.7。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(3)中，所述铁粉的投加量占所述污泥干重的25～27％。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(4)中，所述的过一硫酸氢钾复合盐的投加量占所述污泥干重的4.7～4.9％。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(5)中，所述热处理温度为53～55℃。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(6)中，所述活化剂回收为磁铁置于污泥容器底部，倾出污泥，实现活化剂分离后烘干回收。
上述的处理方法，优选的，所述步骤(3)、(4)、(5)和(6)中，所述搅拌速度为170～190r/min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，基于硫酸根自由基的化学活化联合热活化协同调理污泥，其目的在于利用过渡金属及热能进行过硫酸根联合途径活化，从而催化产生强氧化自由基进行污泥破解，释放污泥结合水，显著改善污泥脱水性能。
(2)本发明提供了一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，整个调理体系可在pH为6.5～6.7进行，从而克服了传统Fenton技术必须在pH为3左右的酸性条件下才能发挥最佳效果的局限。
(3)本发明提供了一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，与传统的单独使用亚铁盐活化过硫酸盐相比，硫酸根自由基主要由零价铁(Fe0)及热活化过一硫酸盐产生，活化后体系中残余的Fe0可经由磁力实现分离，从而实现重复利用，避免了传统技术中活化剂投加量大，无法重复利用的弊端，实现活化剂成本的降低。
具体实施方式
下面以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：
一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，包括以下步骤：
(1)取自长沙市某污水厂的剩余污泥，静置沉淀13h后污泥含水率为95.9％，污泥pH为6.80。
(2)将步骤(1)中的污泥pH从6.9调至6.6。
(3)在180r/min的搅拌速率下，向步骤(2)的污泥中投加占污泥干重25％的铁粉，搅拌3min后，得到混合物。
(4)在180r/min的搅拌速率下，向步骤(3)的污泥中继续投加占污泥干重4.8％的过一硫酸氢钾复合盐，搅拌3min后，得到混合物。
(5)在180r/min的搅拌速率下，将步骤(4)的混合污泥置于恒温水浴锅中，加热至53℃并维持15min，进行热处理。
(6)在180r/min的搅拌速率下，将步骤(5)的经热处理后的污泥置于圆形磁铁上部，倾出污泥后，进行铁粉回收。
(7)将步骤(6)倾出的污泥进行真空抽滤脱水。
检测处理前和处理后污泥的脱水性能，并计算铁的回收率，结果如下：处理前污泥比阻为1.80×1011m/kg，滤饼含水率为91.5％；经步骤(1)—(6)的零价铁活化过一硫酸氢钾盐联合热处理后的污泥比阻为1.60×1010m/kg，滤饼含水率为67.1％，铁回收率为98.3％。
实施例2：
一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，包括以下步骤：
(1)取自长沙市某污水厂的剩余污泥，静置沉淀13h后污泥含水率为95.9％，污泥pH为6.80。
(2)将步骤(1)中的污泥pH从6.9调至6.5。
(3)在180r/min的搅拌速率下，向步骤(2)的污泥中投加占污泥干重27％的铁粉，搅拌3min后，得到混合物。
(4)在180r/min的搅拌速率下，向步骤(3)的污泥中继续投加占污泥干重4.7％的过一硫酸氢钾复合盐，搅拌3min后，得到混合物。
(5)在180r/min的搅拌速率下，将步骤(4)的混合污泥置于恒温水浴锅中，加热至55℃并维持15min，进行热处理。
(6)在180r/min的搅拌速率下，将步骤(5)的经热处理后的污泥置于圆形磁铁上部，倾出污泥后，进行铁粉回收。
(7)将步骤(6)倾出的污泥进行真空抽滤脱水。
检测处理前和处理后污泥的脱水性能，并计算铁的回收率，结果如下：处理前污泥比阻为1.80×1011m/kg，滤饼含水率为91.5％；经步骤(1)—(6)的零价铁活化过一硫酸氢钾盐联合热处理后的污泥比阻为1.53×1010m/kg，滤饼含水率为65.9％，铁回收率为98.0％。
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 (9)

1.一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，其特征在于，所述的调理的药剂包含零价铁和过一硫酸氢钾复合盐。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述零价铁的投加量占所述污泥干重的25～27％。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述的过一硫酸氢钾复合盐的投加量占所述污泥干重的4.7～4.9％。
4.一种污泥深度调理脱水同时回收调理活化剂的方法，其特征在于，调理污泥脱水及调理活化剂回收包括以下步骤：
(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)所述的污泥与零价铁混合得到混合物，搅拌2-3min；
(4)将步骤(3)中的所述混合物与过一硫酸氢钾复合盐混合，搅拌2-3min，进行污泥调理；
(5)在经过所述调理后的混合物进行加热，搅拌15-16min，进行污泥热处理；
(6)在经过所述热处理后的混合物加入磁场，搅拌2-3min，进行活化剂回收。
5.根据权利要求4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95.8～96.3％。
6.根据权利要求4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6.5～6.7。
7.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述热处理温度为53～55℃。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(6)中，所述零价铁回收为磁铁置于污泥容器底部，倾出污泥后，实现零价铁分离后烘干回收。
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)、(4)、(5)和(6)中，所述搅拌速度为170～190r/min。
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