CN111253031A - 一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，具体过程为，对来自污水处理厂的污泥，将污泥进行过滤处理，经过过滤后的污泥通过螺杆泵抽至电化学处理装置中，同时向污泥中添加含氯物质并进行搅拌，随后对污泥进行电化学处理。本发明能够提高污泥稳定化效率，同时缩短电化学处理污泥的时间。

Description

一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，涉及一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法。
背景技术
活性污泥法水处理工艺是目前污水厂应用最广泛的技术，而剩余污泥是这种工艺的一种必然产物，其具有产量大、含水率高、脱水性差等特点，且污泥中含有众多有毒有害污染物，如果处理不当，会对环境造成严重的污染。据估计，2020年全国污泥产量将突破6000万吨/年，且污泥处理处置费用占到污水厂总运行费用的20％～50％，面对日益严峻的污泥问题，亟需寻找一种有效的污泥处理技术，对污泥进行稳定化处理。
随着电力行业的大力发展，电能成本大大降低，使得电化学技术逐渐引起人们的重视。将电化学技术应用于污泥处理是近年来新兴的一种清洁技术，其原理是：电化学反应过程中产生多种具有强氧化性的自由基，对污泥进行溶胞，释放出胞内物质，同时在强氧化物质、电场等作用下，对有机物、病原体等进行矿化及杀灭，从而实现污泥的稳定化。
将电化学技术作为一种预处理技术应用于污泥处理，污泥经电化学预处理后，可以显著提高污泥稳定化的效率，污泥经电化学处理60min～240min后，脱水率提高20％～30％，减量效果提高10％～20％。但是污泥中仍然存在众多病原体、细菌等有毒有害物质，还需添加生石灰等再次对污泥进行处理。因此需要开发更为高效的电化学技术，在满足污泥脱水减量的同时实现污泥中病原体、细菌等有害物质的消除。
加州大学Huang Xiao等人在《Water Research》上发表论文《Electrochemical Disinfection of Toilet Wastewater Using Wastewater Electrolysis Cell》，其研究结果表明：电化学反应过程中产生的活性氯对病原体的去除效率远高于单独使用氯消毒，证明了电化学加氯协同处理技术可高效病原体、细菌等有害物质的可行性。
因此，将加氯与电化学技术相结合既可提高反应中的氧化能力，促进污泥的脱水减量效果，同时可极大提高污泥中病原体的灭杀率，实现污泥更高效、更彻底的稳定化效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，该方法能够提高污泥稳定化效率，同时缩短电化学处理污泥的时间。
本发明所采用的技术方案是，一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，对来自污水处理厂的污泥，将污泥进行过滤处理，经过过滤后的污泥通过螺杆泵抽至电化学处理装置中，同时向污泥中添加含氯物质并进行搅拌，随后对污泥进行电化学处理。
本发明的特点还在于，
来自污水处理厂的污泥浓度范围为5000mg/L～13000mg/L。
对污泥进行过滤处理时，过滤网的孔径为2mm～4mm。
污泥中添加的含氯物质的浓度为0.1g/L～5.0g/L。
含氯物质为氯化钠或氯化钾中的一种。
电化学装置中阳极材料采用DSA电极，阴极为不锈钢导电材料，电流密度范围为10mA/cm2～160mA/cm2，处理时间为20min～240min，污泥pH范围5～9，处理温度为5℃～70℃。
本发明的有益效果为，本发明提供的一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，电化学技术经加氯协同后，对污泥的溶胞效果显著增强，溶胞效果提高20％～50％，处理30min～60min时污泥脱水速率可提高20％～30％，减量效果可提高10％～20％，同时，加氯后，电化学处理过程中会产生大量活性氯物质，对污泥中的病原体(沙门氏菌、粪链球菌等)、细菌(大肠杆菌等)等具有很好的灭杀效果。
附图说明
图1为本发明一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法中电化学方法与电化学加氯协同方法处理污泥后破壁效果随添加浓度的变化趋势对比图；
图2为本发明一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法中电化学方法与电化学加氯协同方法处理污泥后毛细吸水时间随时间的变化趋势对比图；
图3为本发明一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法中电化学方法与电化学加氯协同方法处理污泥后污泥浓度随时间的变化趋势对比图；
图4为本发明一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法中电化学加氯协同方法处理污泥后污泥中细菌(大肠杆菌)、病原体(沙门氏菌、粪链球菌)总数的变化趋势图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明本发明一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，处理的污泥为污水厂剩余污泥，浓度范围为5000mg/L～13000mg/L。
首先对剩余污泥进行过滤处理，滤网孔径为2mm～4mm，去除掉污泥中颗粒较大的悬浮物固体颗粒。
过滤后的污泥经螺杆泵抽至电化学处理装置，根据污泥的浓度与电化学装置的容积来确定含氯物质(氯化钠或氯化钾)的加入量，其浓度范围为0.1g/L～5g/L，随后对污泥进行搅拌处理，搅拌速度为100r/min～300r/min。
搅拌均匀后通电对污泥进行电化学处理。
电化学操作参数如下：电流密度为10mA/cm2～160mA/cm2，处理时间20min～240min，pH值为5～9，温度5℃～70℃，搅拌速率100r/min～400r/min，通电方式为直流或脉冲。
其中电化学装置中阳极材料采用DSA电极(包括钛基二氧化铅、钛基二氧化锡、钛基钌系电极等)，阴极为不锈钢，铜等导电材料。
当污泥中存在一定量的氯离子时，DSA电极在电化学反应过程中不仅会产生大量具有强氧化性的羟基自由基，还会产生大量的活性氯物质，两种物质对污泥细胞都具有很好的溶胞作用，短时间内极大的提高了污泥的脱水性与减量效果，同时，活性氯物质对污泥中病原体、细菌等有害物质具有高效的杀灭效果，污泥经电化学加氯协同处理后可显著提高污泥稳定化效率。
实施例1
图1为电化学技术与电化学加氯协同技术处理剩余污泥后破壁效果随添加浓度的变化趋势对比图，当电流密度为50mA/cm2，pH为7.9，处理时间为240min时，污泥经电化学处理后，污泥上清液中DNA含量由6.68μg/ml增长至41.22μg/ml。相同电化学条件下，当污泥中添加1.0g/L含氯化钠时，经电化学处理后，污泥上清液中DNA含量由7.54μg/ml增长至80.73μg/ml。
实施例2
图2为采用电化学技术与电化学加氯协同技术处理剩余污泥后毛细吸水时间随时间的变化趋势对比图，当电流密度为50mA/cm2，pH为7.9，处理时间为240min，污泥经电化学处理后，毛细吸水时间从最初的13.4s降至9.4s。相同电化学条件下，当污泥中添加0.5g/L含氯化钠时，经电化学处理后，污泥毛细吸水时间从最初的13.4s降至8.7s。
实施例3
图3为采用电化学技术与电化学加氯协同技术处理剩余污泥后污泥浓度随时间的变化趋势对比图，当电流密度为60mA/cm2，pH为7.6，处理时间为240min时，污泥经电化学处理后，污泥浓度从最初的10.365g/L降至8.479mg/L。相同电化学条件下，当污泥中添加0.6g/L含氯化钠时，经电化学处理后，污泥浓度从最初的10.365g/L降至7.692g/L。
实施例4
图4为采用电化学技术与电化学加氯协同技术处理剩余污泥后污泥中病原体(沙门氏菌、粪链球菌)和细菌(大肠杆菌)的数量变化趋势对比图，当电流密度为50mA/cm2，pH为7.6，处理时间为60min，污泥中含氯化钠浓度为1.0g/L时，污泥经电化学处理后，污泥中病原体(沙门氏菌、粪链球菌)和细菌(大肠杆菌)的浓度下降5log10 CFU/g TS。
电化学技术经过加氯协同后，可实现污泥的快速脱水与减量化，并对污泥中的病原体、细菌等有害物质具有高效的去除率，从而加快污泥的稳定化。在目前污泥成为全国污水厂面临的主要难题情况下，该电化学加氯协同处理污泥方法具有极大的前景。

Claims (6)

1.一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，其特征在于，具体过程为，对来自污水处理厂的污泥，将污泥进行过滤处理，经过过滤后的污泥通过螺杆泵抽至电化学处理装置中，同时向污泥中添加含氯物质并进行搅拌，随后对污泥进行电化学处理。
2.根据权利要求1所述的一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，其特征在于，所述来自污水处理厂的污泥浓度范围为5000mg/L～13000mg/L。
3.根据权利要求2所述的一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，其特征在于，所述对污泥进行过滤处理时，过滤网的孔径为2mm～4mm。
4.根据权利要求1所述的一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，其特征在于，所述污泥中添加的含氯物质的浓度为0.1g/L～5.0g/L。
5.根据权利要求4所述的一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，其特征在于，所述含氯物质为氯化钠或氯化钾中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种电化学加氯协同强化污泥稳定化的方法，其特征在于，所述电化学装置中阳极材料采用DSA电极，阴极为不锈钢导电材料，电流密度范围为10mA/cm2～160mA/cm2，处理时间为20min～240min，污泥pH范围5～9，处理温度为5℃～70℃。
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