CN109912176A - 一种底泥有机质稳定化的反应器和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处置底泥的方法。该方法稳定化底泥，使得处理后的底泥疏水性增强并且生物毒性降低。方法核心是通过电化学过程产生氧化剂(如有效氯和羟基自由基)的氧化作用，降低了底泥有机质的亲水性和急性细胞毒性，进而促进了底泥有机质的稳定化和无害化。基于本发明的方法，本发明还提供了一种反应器，广泛适用于各种底泥(例如河道底泥、渗坑污泥等)中的COD的负荷削减，同时实现底泥有机质的稳定化，降低环境风险。该反应器操作简单，运行稳定，适合于在实际工程上进行推广。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种处理底泥的方法及反应器。
背景技术
底泥是河道生态系统中的重要组成部分，不仅是河道中营养物质循环的一个重要环节，而且是污染物的聚集地。底泥成分复杂、污染物浓度高，它的处置是环境治理中的技术难题，其中的难降解有机物能长期残留于水体和底泥中，对生态系统和人体健康造成巨大危害，相比于促进有机物完全矿化的有机污染底泥处理技术，将有毒难降解有机质转化为无毒害且稳定的有机质更符合可持续发展要求。一方面，稳定化处理的底泥可作为土壤有机质补充的一个可行途径，另一方面，相比于完全矿化，有机质的稳定化处理可减少污染处置过程的碳排放，缓解由CO2浓度升高诱发的全球气候变化。
目前针对底泥有机物污染稳定化的处理方法主要是原位生物刺激技术和化学稳定法。然而，原位生物刺激技术虽然在短时间内可削减有机负荷，但长时间运行存在底泥黑臭加剧等问题。此外，化学稳定法能有效降低底泥营养物质，但该方法对底泥有机物的去除效果较差。因此，开发经济、高效及环境适应性强的底泥稳定化技术，对于实现底泥的无害化处置具有重要意义。
发明内容
本发明第一方面的目的在于提供一种稳定底泥中有机质的方法，以填补目前底泥有机物污染的处理方法在电化学技术方面的空缺。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
通过向反应器中额外添加氯化钠作为电解质，接通阳极和阴极实现电化学系统的连通，通过阳极产生的羟基自由基的氧化去除部分大分子难降解COD，同时电生成的氧化剂如有效氯等促进有机物的氧化，使其转化为更易降解且稳定的产物，增加其疏水性，进而使得处理后的底泥更加稳定。Ti/RuO2阳极可促进有效氯的生成，生成的有效氯一方面可实现氨氮和部分COD的去除，另一方面其表面会生成羟基自由基，因此，会促进有机物转化为更易降解的有机产物而不是使其完全矿化。
可选的，所述阴极可采用铁、铝或铜作为电极材料。
相应的，本发明还提供一种处理含氮有机废水的反应器，包括：具有可抽出式电极存放槽的电化学反应器和进行底泥循环的泥浆泵。所述可抽出式电极存放槽的电化学反应器包括一个电化学反应槽。
所述底泥处理装置的运行过程，底泥首先从反应器上方加到反应器中后，打开蠕动泵，之后接通电源启动电化学系统。电化学系统处理后，关闭电源，反应器中反应液可由下端的排泥口排出。
所述具有可抽出式电极存放槽的电化学反应器包括装置本体。
所述脱氯床反应器包括装置本体、橡胶管和蠕动泵。
本发明具有如下有益效果：本发明提供一种处理底泥的方法，同时实现污染负荷削减，并可稳定底泥中的有机质，同时降低其生物毒性。
附图说明
说明书附图图1为本发明实施例提供的处理底泥的反应器结构示意图；
图1中标记示意为：1-直流电源，2-蠕动泵，3-出水口，4-电化学反应器主体，5-阴极，6-阳极，7-排泥口，8-橡胶管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
一种应用权利要求1所述的方法处理底泥，其原理包括以下2个过程：
第一过程，在接通电源后，溶液中的氯离子会在阳极表面被氧化从而在溶液中形成有效氯，有效氯可实现溶液中氨氮和部分COD的去除。
第二过程，在接通电源后，阳极会产生羟基自由基，对有机物进行氧化。电化学间接氧化和电极上的直接氧化同时进行，进行电化学转化，即有机化合物部分氧化且转化为更易生物降解的反应产物。
整个反应工艺采用序批式操作方法。电化学反应器的优选运行条件为电流密度50mA/cm2，反应时间120min。
具体的，本发明具有如下特点：
1、本发明在电化学反应器中实现了底泥污染物的负荷削减。
2、本发明在电化学反应器中通过电化学反应自身的特点，实现了底泥的稳定化及其生物毒性的降低，使其环境风险降低。
3、本发明设备条件简单、操作方便，自动化程度高。
4、本发明实现了底泥这一复杂体系中污染物的电化学方法去除，证实了这一方法的可行性，并且工作阳极为稳定的Ti/RuO2阳极，额外添加的氯化钠可以提高电导率，降低反应的能耗，因此本发明可以实现长期运行的经济性。
因此本发明填补了底泥污染去除方法中电化学方法的空缺，同时实现污染物的削减、底泥稳定化及其生物毒性的降低，为电化学方法处理底泥提供了一种思路。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
将500ml泥水以及2.47g氯化钠混匀后一同加入到本发明的反应器中，接通电源并反应2～3小时后，泥水已出现分层现象，此时处理后的底泥已达到稳定化的目的。
实施例2
将300ml泥水以及1.484g氯化钠混匀后，加入到权利要求6所述的反应器中，接通电源反应2h后，其中的COD的去除率达到40％，通过在处理过程中分散取样并对样品进行三维荧光分析发现，有机质由V区向III区移动并稳定于III区，即有机质的疏水性增强，最终实现了底泥有机质的稳定化。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种处理底泥的方法，其特征在于，通过对底泥的电化学处理过程，在阳极表面生成羟基自由基，同时通过电化学氧化生成有效氯，促进底泥中的有机质的氧化，去除部分污染物，并使残余有机质转化为高疏水性有机质，实现底泥的稳定化，降低其环境影响，所述底泥指河道底泥或渗坑污泥，所述污染物指总氮和COD，所述环境影响指其急性细胞毒性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，额外添加了氯化钠作为电解质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以稳定性好、可长期运行的Ti/RuO2作为电化学反应的阳极材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以稳定性好、可长期运行的铁板、铜板、锌板作为电化学反应的阴极材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电极材料的形状为板状或网状。
6.一种电化学方法实现底泥有机质稳定化的反应器，其特征在于，包括，具有可抽出式电极存放槽的电化学反应器和进行底泥循环的泥浆泵。
7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，可抽出式电极存放槽的材质为有机玻璃等稳定材料材质。
8.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述装置的运行方式包括，底泥加入到反应器后，启动泥浆泵，之后连通电源启动电化学系统，电化学系统处理一段时间后，关闭电源，关闭泥浆泵，底泥从下方排泥口排出。
9.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述电化学方法实现底泥有机质稳定化的反应器包括装置本体。
10.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述泥浆泵包括装置本体、橡胶管和蠕动泵。
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