CN110040888A - 基于微电解／非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法及系统，该回用方法包括：(1)将流化床反应器内反应后的废水絮凝污泥进行机械脱水；(2)向脱水后的含铁污泥中加入脱水后的剩余生化污泥和粘接剂，混合均匀；(3)将混合后的污泥经造粒干化处理后，再进行碳化还原，得多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒；(4)将多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒投回流化床反应器内作为流化颗粒循环利用。本发明提供的基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法及系统，可实现污泥的循环利用甚至污泥零排放，大幅降低废水处理的原料成本和污泥处置成本。
Description
技术领域
本发明属于废弃物资源化利用和污水处理材料制备领域，尤其涉及一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法及系统。
背景技术
铁碳微电解就是利用金属腐蚀原理法，形成原电池对废水进行处理的良好工艺，是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。传统铁碳微电解采用的是固定床，存在以下一些问题：一是效率不高，反应速度不快；二是床体易板结，造成短路和死区；三是微电解絮凝后产生的污泥量较大，污泥处置成本高。这些存在的问题也限制了铁碳微电解技术在水处理工程上的推广。
芬顿工艺是一种常用的高级氧化废水处理工艺，通过二价铁离子对双氧水的催化作用，产生氧化性极强的羟基自由基(·OH)来氧化分解其它工艺难以处理的有机物。芬顿工艺在所有高级氧化工艺中具有操作简单、设备投资小的优势，但由于向废水中投加二价铁离子产生了额外的废弃物污泥，从而大大增加了芬顿工艺的污泥处置成本。
非均相芬顿工艺是对芬顿工艺的改进，利用含铁的固态催化剂与双氧水进行催化反应，避免向水中投加硫酸亚铁盐，从而减少含铁污泥的产生量。但由于非均相芬顿工艺的反应通常都在酸性条件下进行，催化剂中的铁元素也会逐渐消耗，仍然会产生含铁的污泥，而且随着铁元素的消耗，催化剂颗粒需要定期更换，这也增加了额外的成本。
目前为止，无论是芬顿工艺还是非均相芬顿工艺都仍然需要面临含铁污泥的处置的问题。因此，将含铁污泥进行有效的循环利用，对于降低芬顿和非均相芬顿工艺的成本，减少二次污染物，扩大市场接受度具有重要的意义。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法及其系统。
本发明提供了一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法，其通过将铁碳微电解/非均相芬顿流化床工艺产生的含铁污泥制作成多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒投回流化床反应器中使用，实现污泥的循环利用甚至污泥零排放。
本发明还提供了一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用系统，其包括述流化床反应器、脱水单元、混合单元、造粒单元、干化单元、破碎筛分单元和碳化炉，经过混合、造粒、干化、破碎筛分、碳化一系列单元制作成多孔铁碳颗粒/多孔碳载铁颗粒，投回到流化床反应器中使用，以大幅降低废水处理的原料成本和污泥处置成本。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种基于铁碳微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥循环利用方法，包括步骤：
(1)将流化床反应器内反应后的废水絮凝污泥进行机械脱水；
(2)向步骤(1)脱水后的含铁污泥中加入适当比例的脱水后的剩余生化污泥和适量的粘接剂，混合均匀；
(3)将步骤(2)混合后的污泥经造粒干化处理后，再放入碳化炉内进行碳化还原，即得多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒投回步骤(1)流化床反应器内作为流化颗粒循环利用。
进一步地，步骤(2)中，所述含铁污泥与适当比例的脱水后的剩余生化污泥混合后，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为10～50％。
进一步地，步骤(2)中，所述含铁污泥和所述剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间不低于15min，污泥混合过程中加入粘接剂共同混合均匀。
进一步地，步骤(2)中，所述粘接剂包括但不限于沥青、焦油、树脂类粘接剂、改性竹木粉、木质素及其衍生物中的一种或多种，添加比例为不高于绝干污泥总量的5％。
进一步地，步骤(3)中，所述造粒采用挤压造粒或滚筒造粒方式，所造颗粒干燥后粒径为0.5～3mm。
进一步地，步骤(3)中，所述碳化温度为570～820℃，碳化时间为大于1h。
进一步地，步骤(3)中，所述多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.8～1.2g/cm3。
步骤(3)中，所述多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒在所述流化床反应器内的填充体积比例为10～30％。
本发明的第二个方面是提供一种所述方法的基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用系统，包括依次连接的流化床反应器、脱水单元、混合单元、造粒单元、干化单元、破碎筛分单元和碳化炉单元；其中：
所述流化床反应器，以多孔铁碳微电解颗粒或多孔碳负载铁颗粒作为流化颗粒，进行微电解反应或非均相芬顿反应处理废水，并对反应后的废水进行中和絮凝处理，沉淀出废水絮凝污泥；
所述脱水单元，与所述流化床反应器连接，用于对所述流化床反应器处理后的废水絮凝污泥进行机械脱水处理；
所述混合单元，与所述脱水单元连接，用于将所述脱水单元脱水后的含铁污泥与脱水后的剩余生化污泥和粘接剂混合均匀；
所述造粒单元，与所述混合单元连接，用于对所述混合单元混合后的污泥进行造粒；
所述干化单元，与所述造粒单元连接，用于对所述造粒单元所制得的颗粒进行干化处理；
所述破碎筛分单元，与所述干化单元连接，用于将干化处理后的颗粒破碎筛分至粒径为0.5～3mm；以及
所述碳化炉单元，分别与所述破碎筛分单元和所述流化床反应器连接，用于对粒径为0.5～3mm的颗粒进行碳化还原处理，得到多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒，然后送入所述流化床反应器内循环利用。
进一步地，所述流化床反应器为下进上出结构，其罐体的底部自下而上依次设置有支撑板、曝气器、布水器和流化颗粒，所述布水器与进水管连通；中部设置有流化颗粒加料口，顶部出水口处设置有废水出水管道，所述废水出水管道出水口与所述脱水单元连接；其中，所述废水出水管道上装设有磁分离设备，所述磁分离设备的底部通过管道与所述罐体的中部或底部连通。
进一步地，所述罐体上部安装有相互平行的且呈45～60°倾斜的挡板，所述挡板长度不小于50cm，挡板上沿不高于罐体的出水口；
进一步地，所述流化床反应器、脱水单元、混合单元、造粒单元、干化单元、破碎筛分单元和碳化炉各部分之间采用斗式提升机机、带式输送机或螺旋输送机进行连接。
进一步地，所述混合单元采用捏合机；所述造粒单元采用挤压造粒或滚筒造粒；所述碳化炉采用外热式回转炉。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明基于种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法及其系统，采用多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒作为流化颗粒在反应器中流化，进行微电解反应或非均相芬顿反应处理废水；流化床出水经过中和沉淀的含铁污泥与剩余生化污泥按适当比例混合，添加适量粘接剂，经过混合、造粒、干化、破碎筛分、碳化一系列单元制作成多孔铁碳颗粒/多孔碳载铁颗粒，投回到流化床反应器中使用，可以实现污泥的循环利用甚至污泥零排放，大幅降低废水处理的原料成本和污泥处置成本。
附图说明
图1为本发明一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用系统的整体结构示意图；
图2为本发明一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用系统中流化床反应器的结构示意图；
图3为本发明一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用系统中布水器的结构示意图；
其中，各附图标记为：
100-流化床反应器，101-罐体，102-进水管，103-加酸接口，104-加双氧水接口，105-管道混合器，106-支撑板，107-布水器，108-放空管道，109-曝气器，110-人孔，111-流化颗粒，112-催化剂颗粒加料口，113-挡板，114-磁分离设备，115-废水出水管道，116-第二pH探头，117-排空三通阀门，118-单螺杆泵，119-第一pH探头，120-截止阀；200-脱水单元；300-混合单元；400-造粒单元；500-干化单元；600-破碎筛分单元；700-碳化炉。
具体实施方式
本发明一方面提供了一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法，其采用多孔铁碳颗粒作为流化填料反应处理废水，只向废水中投加酸，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，保证填料颗粒与废水的接触，铁碳微电解反应的含铁污泥全部由多孔铁碳填料产生，铁元素在整个循环过程中能够实现物料平衡，具备实现的污泥零排放的条件；或采用多孔碳负载铁作为催化剂颗粒进行芬顿反应处理废水，只向废水中投加酸和双氧水，不投加硫酸亚铁，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，保证催化剂颗粒与废水的接触。由于没有额外添加的溶解性铁盐，非均相芬顿反应的含铁污泥全部由多孔碳负载铁的固态催化剂产生，铁元素在整个循环过程中能够实现物料平衡，具备实现的污泥零排放的条件。
作为一个优选技术方案，采用的多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒的直径为0.5～3mm，堆积密度为0.8～1.2g/cm3，其在流化床反应器内的填充体积比例为10～30％，以保证颗粒能够充分流化。颗粒尺寸和比重过大，填充比例过高会影响流化，容易造成流化颗粒的堆积堵塞；颗粒尺寸和比重过小则催化剂容易随水流走，填充比例过低会导致反应不充分，影响处理效果。优选地，多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒直径为1.2～2.5mm，堆积密度0.8～1.1g/cm3，在流化床反应器内填充体积比例15～30％；更为优选地，多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒直径为1.6～2.0mm，堆积密度0.9～1.0g/cm3，在流化床反应器内填充体积比例18～22％，以保证能够充分流化。
作为另一个优选技术方案，基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法产生的含铁污泥制作多孔铁碳颗粒/多孔碳载铁颗粒时，可适当掺入剩余生化污泥来控制混合污泥中的铁元素含量，为保证制得的流化颗粒堆积密度满足流化床反应器的要求，同时含有足够高的含铁量，应保证混合污泥中的铁元素占绝干污泥总质量的比例范围在10～50％；优选地，混合污泥中的铁元素占绝干污泥总质量的比例范围在20～40％；更为优选地，混合污泥中的铁元素占绝干污泥总质量的比例范围在25～35％。
作为另一个优选技术方案，基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法产生的含铁污泥制作多孔铁碳颗粒/多孔碳载铁颗粒时，为获得一定的颗粒强度，需要添加适量的粘接剂。为保证不引入其他的物质，添加的粘接剂为有机物，包括但不限于沥青、焦油、树脂类粘接剂、改性竹木粉、木质素及其衍生物中的一种或多种。在后续的碳化工艺中，有机粘接剂将转变为多孔碳。考虑到成本及对颗粒含铁量的影响，粘接剂添加比例为不高于绝干污泥总量的5％。
作为另一个优选技术方案，基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法的含铁污泥制作多孔铁碳颗粒/多孔碳载铁颗粒，所造颗粒干燥后需经过破碎筛分保证颗粒尺寸在0.5～3mm之间，以便于在反应器中流化，大于该范围的大颗粒进行破碎再次进行筛分，小于该范围的颗粒或粉体再次进行造粒和筛分。为获得0.5～3mm尺寸的颗粒，较为优选地，造粒形式为挤压造粒或滚筒造粒，干燥过程旋用带式或旋转式干燥设备，筛分设备选用振动筛，破碎机选择低速式转齿式破碎机，以上设备可连续自动化运行，生产效率高，节省人工。
作为另一个优选技术方案，基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法产生的含铁污泥制作多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒，将污泥进行造粒、干燥、破碎、筛分后，最后还需进行碳化，碳化温度为570～820℃，碳化时间为大于1h。当温度控制570～750℃时，烧结得到的颗粒中铁元素以零价和二价两个价态混合并存，称之为多孔碳负载铁颗粒，用于非均相芬顿流化床工艺；当温度控制750～820℃时，烧结得到的颗粒中铁元素几乎全为零价，称之为多孔铁碳颗粒，用于微电解流化床工艺。为了获得尽可能高的多孔结构，碳化温度不宜设置过高。
作为一个优选技术方案，基于微电解流化床工艺的污泥回用方法，所述造粒采用挤压造粒或滚筒造粒方式，所造颗粒干燥后粒径为0.5～3mm；所述碳化温度为750～820℃，碳化时间为大于1h。优选地，多孔铁碳颗粒直径为1.2～2.5mm；碳化温度为770～800℃，碳化时间为1-5h；更为优选地，多孔铁碳颗粒直径为1.6～2.0mm；碳化温度为790～810℃，碳化时间为1.5-3h，使得多孔铁碳颗粒中的铁元素零价价态存在。碳化设备优选为外热式回转炉，既可连续式进出料，又可批次式进行碳化。为避免氧化，碳化后的铁碳颗粒温度应降至200℃以下后出炉。
作为另一个优选技术方案，基于采用多孔碳负载铁颗粒作为固态催化剂的铁非均相芬顿流化床污泥回用方法，所述造粒采用挤压造粒或滚筒造粒方式，所造颗粒干燥后粒径为0.5～3mm；所述碳化温度为570～750℃，碳化时间为大于1h。优选地，，多孔碳负载铁颗粒直径为1.2～2.5mm；碳化温度为640～720℃，碳化时间为1-5h；更为优选地，多孔碳负载铁颗粒直径为1.6～2.0mm；碳化温度为650～700℃，碳化时间为1.5-3h，使得催化剂颗粒中的铁元素以二价和零价混合价态存在，既有利于非均相芬顿反应催化剂颗粒效果的发挥，又能够节约制备过程中的能源成本。碳化设备优选为外热式回转炉，既可连续式进出料，又可批次式进行碳化。为避免氧化，碳化后的催化剂颗粒温度应降至200℃以下后出炉。
参阅图1所示，本发明另一个方面是提供一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用系统，包括依次连接的流化床反应器100、脱水单元200、混合单元300、造粒单元400、干化单元500、破碎筛分单元600和碳化炉单元700；其中：
所述流化床反应器100，以多孔铁碳微电解颗粒或多孔碳负载铁颗粒作为流化颗粒，进行微电解反应或非均相芬顿反应处理废水，并对反应后的废水进行絮凝处理，沉淀出废水絮凝污泥；
所述脱水单元200，与所述流化床反应器100连接，用于对所述流化床反应器100处理后的废水絮凝污泥进行机械脱水处理；
所述混合单元300，与所述脱水单元200连接，用于将所述脱水单元200脱水后的含铁污泥与脱水后的剩余生化污泥和粘接剂混合均匀；
所述造粒单元400，与所述混合单元300连接，用于对所述混合单元300混合后的污泥进行造粒；
所述干化单元500，与所述造粒单元400连接，用于对所述造粒单元400所制得的颗粒进行干化处理；
所述破碎筛分单元600，与所述干化单元500连接，用于将干化处理后的颗粒破碎筛分至粒径为0.5～3mm；以及
所述碳化炉单元700，分别与所述破碎筛分单元600和所述流化床反应器100连接，用于对粒径为0.5～3mm的颗粒进行碳化还原处理，得到多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒，然后送入所述流化床反应器100内作为流化颗粒循环利用。
作为一个优选技术方案，参阅图2所示，所述流化床反应器100为下进上出结构，其罐体101的底部自下而上依次设置有支撑板106、曝气器109、布水器107和流化颗粒111，所述布水器107与进水管102连通；中部设置有流化颗粒加料口112，顶部出水口处设置有废水出水管道115，所述废水出水管道115出水口与所述脱水单元200连接；其中，所述废水出水管道115上装设有磁分离设备114，所述磁分离设备114的底部通过管道与所述罐体101的中部或底部连通。
作为一个优选技术方案，参阅图2所示，所述流化床反应器100、脱水单元200、混合单元300、造粒单元400、干化单元500、破碎筛分单元600和碳化炉700各部分之间采用斗式提升机机、带式输送机或螺旋输送机进行连接。所述混合单元300采用捏合机；所述造粒单元400采用挤压造粒或滚筒造粒；所述碳化炉700采用外热式回转炉。
作为一个优选技术方案，参阅图2所示，反应器内流化颗粒111的体积不超过容积的30％，以便能在曝气或循环回流水的作用下充分流化，与废水有效接触和反应。所述罐体101上部安装有相互平行的且呈45～60°倾斜的挡板113，挡板113的上沿不高于罐体101的出水口，用来拦截流化至出水口高度的多孔铁碳微电解填料/催化剂颗粒。由于倾斜挡板113减弱了其上部区域的流化作用，当流化颗粒111中的铁元素含量足够高，且颗粒度较大时，流化到挡板上部的颗粒在重力作用下将迅速下沉，顺倾斜挡板的斜坡通过间歇回到反应器内继续参与反应。当流化颗粒111因流化碰撞变得越来越小，铁元素也大部分反应消耗完毕，剩余成分主要为多孔碳的情况下，颗粒将变轻而难于沉降，与废水一起从出水口流出。在流出的小颗粒中会有部分颗粒铁含量较高，在流化床后端设置磁分离系统，出水中铁含量10％以上的颗粒视为有效颗粒，被磁分离系统捕捉；铁含量10％以下的颗粒视为失效颗粒，随出水排出。被捕捉的有效颗粒回入流化床继续使用。
在本方案中，如图2所示，在所述布水器107的进水管102上依次设置有加酸接口103和加双氧水接口104，用于投加酸和双氧水，加双氧水接口104之后的进水管102上还设置有第二pH探头119，通过pH值变化控制加酸量。如图3所示，所述布水器6呈丰字型结构。
在本方案中，如图2所示，在磁分离设备114上装设有第一pH探头116，通过pH值变化监控流化床罐体101内流化颗粒111的消耗或流失情况。且该所述磁分离设备114下与所述罐体101的中部或底部连通的管道上依次设装设有单螺杆泵118、截止阀120和排空三通阀门117。经所述磁分离设备114处理后的废水从废水出水管道115排出，送入脱水单元200对排出的废水进行絮凝处理，沉淀出含铁污泥并进行机械脱水。所述磁分离设备114截留铁含量>10％的小颗粒，且经截留的小颗粒通过管道打回罐体101内。
在本方案中，如图2所示，所述上流式流化床反应器的底部设置有放空管道108。所述流化颗粒111为多孔铁碳微电解颗粒或多孔铁碳微电解颗粒。
在本方案中，反应器内流化颗粒111的体积不超过容积的50％，以便能在曝气或循环回流水的作用下充分流化，与废水有效接触和反应。
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
提供一种基于铁碳微电解流化床工艺的污泥循环利用方法，包括如下步骤：
(1)采用铁碳微电解颗粒进行铁碳微电解反应处理废水，只向废水中投加酸，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，并将流化床反应器内反应后的废水进行絮凝沉淀再进行机械脱水；
(2)将机械脱水后的含铁污泥适当比例的脱水后的剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间为20min，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为40％，混合过程中加入树脂类粘接剂共同混合均匀，树脂类粘接剂的添加比例为绝干污泥总量的3.5％；
(3)然后经过造粒、干化、筛分得粒径为1.5～2mm的颗粒，再放入碳化炉内于750～780℃进行碳化还原，碳化时间为1h，即得多孔铁碳颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔铁碳颗粒投回步骤(1)流化床反应器内循环利用，所述多孔铁碳颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.9g/cm3，所述多孔铁碳颗粒在所述流化床反应器内的填充体积比例为20％。
实施例2
提供一种基于铁碳微电解流化床工艺的污泥循环利用方法，包括如下步骤：
(1)采用铁碳微电解颗粒进行铁碳微电解反应处理废水，只向废水中投加酸，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，并将流化床反应器内反应后的废水进行絮凝沉淀再进行机械脱水；
(2)将机械脱水后的含铁污泥适当比例的脱水后的剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间为20min，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为45％，混合过程中加入树脂类粘接剂共同混合均匀，树脂类粘接剂的添加比例为绝干污泥总量的3.5％；
(3)然后经过造粒、干化、筛分得粒径为1.5～2mm的颗粒，再放入碳化炉内于780～820℃进行碳化还原，碳化时间为1h，即得多孔铁碳颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔铁碳颗粒投回步骤(1)流化床反应器内循环利用，所述多孔铁碳颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.95g/cm3，所述多孔铁碳颗粒在所述流化床反应器内的填充体积比例为25％。
实施例3
提供一种基于铁碳微电解流化床工艺的污泥循环利用方法，包括如下步骤：
(1)采用铁碳微电解颗粒进行铁碳微电解反应处理废水，只向废水中投加酸，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，并将流化床反应器内反应后的废水进行絮凝沉淀再进行机械脱水；
(2)将机械脱水后的含铁污泥适当比例的脱水后的剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间为20min，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为35％，混合过程中加入树脂类粘接剂共同混合均匀，树脂类粘接剂的添加比例为绝干污泥总量的3.5％；
(3)然后经过造粒、干化、筛分得粒径为1.5～2mm的颗粒，再放入碳化炉内于750～780℃进行碳化还原，碳化时间为1h，即得多孔铁碳颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔铁碳颗粒投回步骤(1)流化床反应器内循环利用，所述多孔铁碳颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.85g/cm3，所述多孔铁碳颗粒在所述流化床反应器内的填充体积比例为30％。
实施例4
提供一种基于铁碳微电解流化床工艺的污泥循环利用方法，包括如下步骤：
(1)采用铁碳微电解颗粒进行铁碳微电解反应处理废水，只向废水中投加酸，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，并将流化床反应器内反应后的废水进行絮凝沉淀再进行机械脱水；
(2)将机械脱水后的含铁污泥适当比例的脱水后的剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间为20min，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为40％，混合过程中加入树脂类粘接剂共同混合均匀，树脂类粘接剂的添加比例为绝干污泥总量的3.5％；
(3)然后经过造粒、干化、筛分得粒径为1.5～2mm的颗粒，再放入碳化炉内于780～820℃进行碳化还原，碳化时间为1h，即得多孔铁碳颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔铁碳颗粒投回步骤(1)流化床反应器内循环利用，所述多孔铁碳颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.9g/cm3，所述多孔铁碳颗粒在所述流化床反应器内的填充体积比例为25％。
这四种工艺制成的颗粒，在pH＝3，水力停留时间30min，出水pH调节到8的铁碳微电解工艺下使用某印染废水的测试值如下表1所示：
表1实施例1-4制备的铁碳微电解颗粒的测试结果
| 序号 | COD去除率 | 色度去除率 | B/C提升值 |
| 实施例1 | 50％ | 80％ | 0.19→0.40 |
| 实施例2 | 55％ | 85％ | 0.19→0.43 |
| 实施例3 | 45％ | 79％ | 0.19→0.38 |
| 实施例4 | 53％ | 80％ | 0.19→0.41 |
实施例5
提供一种基于非均相芬顿流化床工艺的污泥循环利用方法，包括如下步骤：
(1)采用多孔碳负载铁颗粒作为固态催化剂进行芬顿反应处理废水，只向废水中投加酸和双氧水，不投加硫酸亚铁，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，并将流化床反应器内反应后的废水进行机械脱水；
(2)将机械脱水后的含铁污泥适当比例的脱水后的剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间为15min，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为30％，混合过程中加入树脂类粘接剂共同混合均匀，树脂类粘接剂的添加比例为绝干污泥总量的3％；
(3)然后经过造粒、干化、筛分得粒径为2.0～2.5mm的颗粒，再放入碳化炉内于550～600℃进行碳化还原，碳化时间为1h，即得多孔碳负载铁颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔碳负载铁颗粒投回步骤(1)流化床反应器内循环利用，所述多孔碳负载铁颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.8g/cm3，且其在流化床反应器内的填充体积比例为20％。
实施例6
提供一种基于非均相芬顿流化床工艺的污泥循环利用方法，包括如下步骤：
(1)采用多孔碳负载铁颗粒作为固态催化剂进行芬顿反应处理废水，只向废水中投加酸和双氧水，不投加硫酸亚铁，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，并将流化床反应器内反应后的废水进行机械脱水；
(2)将机械脱水后的含铁污泥适当比例的脱水后的剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间为30min，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为35％，混合过程中加入树脂类粘接剂共同混合均匀，树脂类粘接剂的添加比例为绝干污泥总量的2％；
(3)然后经过造粒、干化、筛分得粒径为2.0～2.5mm的颗粒，再放入碳化炉内于650～700℃进行碳化还原，碳化时间为2h，即得多孔碳负载铁颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔碳负载铁颗粒投回步骤(1)流化床反应器内循环利用，所述多孔碳负载铁颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.9g/cm3，且其在流化床反应器内的填充体积比例为20％。
实施例7
提供一种基于非均相芬顿流化床工艺的污泥循环利用方法，包括如下步骤：
(1)采用多孔碳负载铁颗粒作为固态催化剂进行芬顿反应处理废水，只向废水中投加酸和双氧水，不投加硫酸亚铁，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，并将流化床反应器内反应后的废水进行机械脱水；
(2)将机械脱水后的含铁污泥适当比例的脱水后的剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间为15min，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为35％，混合过程中加入改性竹木粉共同混合均匀，改性竹木粉的添加比例为绝干污泥总量的2％；
(3)然后经过造粒、干化、筛分得粒径为1.5～2mm的颗粒，再放入碳化炉内于600～650℃进行碳化还原，碳化时间为1.5h，即得多孔碳负载铁颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔碳负载铁颗粒投回步骤(1)流化床反应器内循环利用，所述多孔碳负载铁颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.9g/cm3，且其在流化床反应器内的填充体积比例为25％。
实施例8
提供一种基于非均相芬顿流化床工艺的污泥循环利用方法，包括如下步骤：
(1)采用多孔碳负载铁颗粒作为固态催化剂进行芬顿反应处理废水，只向废水中投加酸和双氧水，不投加硫酸亚铁，反应过程使用曝气或出水循环回流进行流化搅拌，并将流化床反应器内反应后的废水进行机械脱水；
(2)将机械脱水后的含铁污泥适当比例的脱水后的剩余生化污泥通过捏合搅拌实现均匀混合，混合时间为15min，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比为30％，混合过程中加入木质素共同混合均匀，木质素的添加比例为绝干污泥总量的5％；
(3)然后经过造粒、干化、筛分得粒径为1.5～2mm的颗粒，再放入碳化炉内于650～700℃进行碳化还原，碳化时间为2h，即得多孔碳负载铁颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔碳负载铁颗粒投回步骤(1)流化床反应器内循环利用，所述多孔碳负载铁颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.8g/cm3，且其在流化床反应器内的填充体积比例为30％。
这四种工艺制成的多孔碳负载铁颗粒，在pH＝3，双氧水加0.1％，水力停留时间30min，出水pH调节到8的铁碳微电解工艺下使用某印染废水的测试值如下表2所示：
表2实施例5-8制备的多孔碳负载铁颗粒的测试结果
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法，其特征在于，包括步骤：
(1)将流化床反应器内反应后的废水絮凝污泥进行机械脱水；
(2)向步骤(1)脱水后的含铁污泥中加入适当比例的脱水后的剩余生化污泥和适量的粘接剂，混合均匀；
(3)将步骤(2)混合后的污泥经造粒干化处理后，再放入碳化炉内进行碳化还原，即得多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒；
(4)将步骤(3)制得的多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒投回步骤(1)流化床反应器内作为流化颗粒循环利用。
2.根据权利要求1所述的污泥回用方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含铁污泥与适当比例的脱水后的剩余生化污泥混合后，混合物中的铁元素在绝干污泥总质量中的占比不大于50％。
3.根据权利要求1所述的污泥回用方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粘接剂包括但不限于沥青、焦油、树脂类粘接剂、改性竹木粉、木质素及其衍生物中的一种或多种，添加比例为不高于绝干污泥总量的5％。
4.根据权利要求1所述的污泥回用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述造粒采用挤压造粒或滚筒造粒方式，所造颗粒干燥后粒径为0.5～3mm。
5.根据权利要求1所述的污泥回用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述碳化温度为570～820℃，碳化时间为大于1h。
6.根据权利要求1所述的污泥回用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒在所述流化床反应器内的堆积密度为0.8～1.2g/cm3，填充体积比例为10～30％。
7.一种权利要求1～6任一项所述方法的基于微电解/非均相芬顿流化床工艺的污泥回用系统，其特征在于，包括依次连接的流化床反应器(100)、脱水单元(200)、混合单元(300)、造粒单元(400)、干化单元(500)、破碎筛分单元(600)和碳化炉(700)；其中：
所述流化床反应器(100)，以多孔铁碳微电解颗粒或多孔碳负载铁颗粒作为流化颗粒，进行微电解反应或非均相芬顿反应处理废水，并对反应后的废水进行中和絮凝处理，沉淀出废水絮凝污泥；
所述脱水单元(200)，与所述流化床反应器(100)连接，用于对所述流化床反应器(100)处理后的废水絮凝污泥进行机械脱水处理；
所述混合单元(300)，与所述脱水单元(200)连接，用于将所述脱水单元(200)脱水后的含铁污泥与脱水后的剩余生化污泥和粘接剂混合均匀；
所述造粒单元(400)，与所述混合单元(300)连接，用于对所述混合单元(300)混合后的污泥进行造粒；
所述干化单元(500)，与所述造粒单元(400)连接，用于对所述造粒单元(400)所制得的颗粒进行干化处理；
所述破碎筛分单元(600)，与所述干化单元(500)连接，用于将干化处理后的颗粒破碎筛分至粒径为0.5～3mm；以及
所述碳化炉(700)，分别与所述破碎筛分单元(600)和所述流化床反应器(100)连接，用于对粒径为0.5～3mm的颗粒进行碳化还原处理，得到多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒，然后送入所述流化床反应器(100)内作为流化颗粒循环利用。
8.根据权利要求7所述的污泥回用系统，其特征在于，所述流化床反应器(100)为下进上出结构，其罐体(101)的底部自下而上依次设置有支撑板(106)、曝气器(109)、布水器(107)和流化颗粒(111)，所述布水器(107)与进水管(102)连通；中部设置有流化颗粒加料口(112)，顶部出水口处设置有废水出水管道(115)，所述废水出水管道(115)出水口与所述脱水单元200连接；其中，所述废水出水管道(115)上装设有磁分离设备(114)，所述磁分离设备(114)的底部通过管道与所述罐体(101)的中部或底部连通。
9.根据权利要求8所述的污泥回用系统，其特征在于，所述罐体(101)上部安装有相互平行的且呈45～60°倾斜的挡板(113)，所述挡板(113)长度不小于50cm；所述挡板(113)上沿不高于罐体的出水口；。
10.根据权利要求7所述的污泥回用系统，其特征在于，所述流化床反应器(100)、脱水单元(200)、混合单元(300)、造粒单元(400)、干化单元(500)、破碎筛分单元(600)和碳化炉(700)各部分之间采用斗式提升机机、带式输送机或螺旋输送机进行连接；所述混合单元(300)采用捏合机；所述造粒单元(400)采用挤压造粒或滚筒造粒；所述碳化炉(700)采用外热式回转炉。
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| CN201910392470.XA CN110040888A (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 基于微电解／非均相芬顿流化床工艺的污泥回用方法及系统 |
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