CN116062955A - 一种类芬顿耦合煤泥的调理剂及污泥脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种类芬顿耦合煤泥的调理剂及污泥脱水方法，在污泥的原始pH条件下，通过添加调理剂使污泥发生类芬顿氧化反应并促进水分释放，最终经压滤获得脱水后污泥，调理剂以硫酸亚铁和过氧化钙作为支撑试剂，以煤泥作为助滤剂。包括：将待处理的污泥筛去大颗粒和毛发，经重力沉降得初始含固率为1.5％‑3％的污泥；将预处理后的污泥于常温常压下搅拌使其充分分散均匀，先加入硫酸亚铁，搅拌使其充分溶解，再加入过氧化钙，并继续搅拌；投加一定量的煤泥，使煤泥和污泥充分混合，促进自由基进一步对内部胞外聚合物的氧化；压滤成泥饼。本申请解决了常规芬顿氧化调理技术存在反应条件有限、污泥泥饼的可压缩性有限的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及污泥脱水技术领域，尤其是一种类芬顿耦合煤泥的调理剂及污泥脱水方法。
背景技术
污泥作为污水处理的过程产物，是一种以胞外聚合物为主体的高亲水性大分子量的有机聚集体，结构疏松，结合水和有机物含量高。胞外聚合物形成的污泥絮体具有高度亲水性，是限制污泥的脱水性能的主要因素，致使污泥体积庞大、含水率高，污泥经浓缩及消化处理后，含水率仍高达90％以上，致使污泥后续运输、固化填埋成本高、土地占用率大，并因污泥返溶、渗出而引发二次环境污染。胞外聚合物的降解以及结合水的释放对于保证污泥含固率有着至关重要的意义。且污泥泥饼的含水率对降低污泥处置成本和实现资源化有着至关重要的意义。
常用的污泥调理技术方法有干化、焚烧、混凝沉淀、热处理、氧化等。以上方法在实际中都有一定应用，其中传统芬顿氧化可通过产生羟基自由基氧化降解胞外聚合物，促使包裹在胞外聚合物中的结合水随后转化为游离水并释放。但传统芬顿反应需要强酸环境、pH适用范围较窄且调理后污泥泥饼的压缩性有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种类芬顿耦合煤泥的调理剂及污泥脱水方法，解决了常规芬顿氧化调理技术存在反应条件有限、污泥泥饼的可压缩性有限的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
本申请提供一种污泥脱水方法，在污泥的原始pH条件下，通过添加调理剂使污泥发生类芬顿氧化反应并促进水分释放，最终经压滤获得脱水后污泥，所述调理剂以硫酸亚铁和过氧化钙作为支撑试剂，以煤泥作为助滤剂。
所述的污泥脱水方法，具体包括：
(1)预处理：将待处理的污泥筛去大颗粒和毛发，经重力沉降得初始含固率为1.5％-3％的污泥；
(2)氧化：将步骤(1)预处理后的污泥于常温常压下搅拌使其充分分散均匀，先加入硫酸亚铁，搅拌使其充分溶解，再加入过氧化钙，并继续搅拌，使污泥充分氧化；
(3)助滤：将步骤(2)氧化后的污泥中投加一定量的煤泥，使煤泥和污泥充分混合，促进自由基进一步对内部胞外聚合物的氧化；
(4)压滤：将步骤(3)助滤后的污泥压滤成泥饼。
硫酸亚铁与过氧化钙的摩尔比为0.6-0.8。
煤泥的投加量为污泥初始含固量的25％-45％。
硫酸亚铁和过氧化钙的总添加量为污泥初始含固量的3％-5％。
投加煤泥时，边搅拌边投加，并在不同转速交替搅拌下进行缓慢投加。
压滤条件为：0.4-0.7MPa下压滤50-70分钟。
预处理时选用1-2mm的筛子去大颗粒和毛发。
本申请还提供一种类芬顿耦合煤泥的调理剂，所述调理剂用于污泥脱水，以硫酸亚铁和过氧化钙作为支撑试剂、以煤泥作为助滤剂。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用的过氧化钙，可在污泥原始pH条件而非传统芬顿反应需在强酸性环境下进行氧化反应，解决了传统芬顿反应适用于在较窄pH范围进行的弊端，产生的强氧化性自由基对污泥中胞外聚合物具有更高的降解率。
本发明采用的硫酸亚铁在反应中Fe(Ⅱ)易转化为Fe(Ⅲ)，并伴随着羟基自由基的生成，该过程可促进Fe(Ⅱ/Ⅲ)对胞外聚合物的络合作用，将裂解后的胞外聚合物重新絮凝并释放结合水至污泥本体溶液中，使得污泥颗粒与水有效分离，强化污泥脱水性能。
(2)本发明在污泥氧化后所添加的助滤剂煤泥，能作为污泥脱水的絮体骨架及流体通道，减少固、液之间的界面张力，并降低污泥泥饼的可压缩性，保持泥饼的机械强度和渗透性，使污泥絮体中所含的水分得以释放，从而有利于污泥中的水分深度脱出。同时，泥煤的获取的使用实现了“以废治废”，节约资源。
(3)与投加大量催化剂、引发剂、pH调节剂相比，本发明所采用的调理剂用量少、性能高，在较少投加量下可发挥优异的脱水效率，具有资源化利用性强的特点，实现高效脱水并减轻了后续处置成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
以下说明本发明的具体实施方式。
本申请提供一种污泥脱水方法，在污泥的原始pH条件下，通过添加调理剂使污泥发生类芬顿氧化反应并促进水分释放，最终经压滤获得脱水后污泥，所述调理剂以硫酸亚铁和过氧化钙作为支撑试剂，以煤泥作为助滤剂。
所述的污泥脱水方法，具体步骤包括：
(1)预处理：将待处理的污泥筛去大颗粒和毛发，经重力沉降得初始含固率为1.5％-3％的污泥；
(2)氧化：将步骤(1)预处理后的污泥于常温常压下搅拌使其充分分散均匀，先加入硫酸亚铁，搅拌使其充分溶解，再加入过氧化钙，并继续搅拌，使污泥充分氧化；
(3)助滤：将步骤(2)氧化后的污泥中投加一定量的煤泥，使煤泥和污泥充分混合，促进自由基进一步对内部胞外聚合物的氧化；
(4)压滤：将步骤(3)助滤后的污泥压滤成泥饼。
具体的，步骤(1)中，预处理时选用1-2mm的筛子去大颗粒和毛发。
具体的，步骤(2)中，硫酸亚铁与过氧化钙的摩尔比为0.6-0.8。硫酸亚铁和过氧化钙的总添加量为污泥初始含固量的3％-5％。
具体的，步骤(2)中，先于常温常压下搅拌30分钟，促使污泥充分分散均匀。再加入一定量的硫酸亚铁并于400-600rmp转速下搅拌5分钟，充分溶解以便与后续投加的过氧化钙充分反应。然后在相同转速下加入过氧化钙并继续搅拌反应20-40分钟。
具体的，步骤(3)中，煤泥的投加量为污泥初始含固量的25％-45％。
通过煤泥的加入起到硬质点作用，利用其多孔结构促进内部水分排出，以降低污泥泥饼的可压缩性。在投加煤泥时，边搅拌边投加，并在不同转速交替搅拌下进行缓慢投加，以便煤泥和污泥能够充分混合并促进自由基进一步对内部胞外聚合物的氧化。
具体的，步骤(4)中压滤条件为：0.4-0.7MPa下压滤50-70分钟。
本申请所采用的压滤装置的结构包括气缸，其活塞杆端部设有滤板，通过控制注入气缸气源的压力调节滤板的压力。使用时，活塞杆向下，通过滤板挤压污泥，推动水排出。
以下以具体实施例1-3进一步说明本申请的污泥脱水方法。
以下实施例中，采用的供试污泥来自江苏省南京市某污水处理厂的二沉池，基本参数见表1：
表1供试污泥基本参数
实施例1
一种污泥脱水方法，包括：
(1)预处理：将污水厂内取回的污泥进行简单处理，首先经过1mm的筛子以去除污泥大颗粒和毛发，随后经重力沉降进一步提高污泥的含固率，并得到含固率约为1.7％的污泥。
(2)氧化：将步骤(1)预处理后的污泥，于常温常压下搅拌30分钟，促使污泥充分分散均匀，加入一定量的硫酸亚铁并于500rmp/min转速下搅拌5分钟，充分溶解以便与后续投加的过氧化钙充分反应，随后于相同转速下加入过氧化钙，并继续搅拌反应30分钟，硫酸亚铁与过氧化钙的摩尔比为0.75，硫酸亚铁和过氧化钙的总添加量为污泥初始含固量的3％-5％。
(3)助滤：将步骤(2)氧化后的污泥中投加一定量的煤泥，投加量为污泥初始含固量的30％，通过调节搅拌仪的转速控制器，在不同转速交替搅拌下缓慢投加。
(4)压滤：通过压滤装置将步骤(3)助滤后的污泥压滤成泥饼。压滤的条件为：0.5MPa下压滤60分钟获得泥饼。
实施例2
采用与实施例1相同的步骤，包含多个实验组，对应的煤泥投加量为污泥初始含固量的10％-30％，其他条件和参数均与实施例1相同。
表2是其中三组煤泥投加量下污泥的脱水性能。
表2不同煤泥投加量下污泥脱水性能
| 煤泥投加量 | 含水率(％) | 比阻(m/kg) | 毛细吸水时间(s) |
| 0.1 | 59.7 | <![CDATA[1.48×10<sup>12</sup>]]> | 25.3 |
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随着煤泥投加量的升高，污泥的含水率有所降低，说明煤泥的加入可一定程度上提高含固率并减少环境负担。但为保证污泥的脱水效果，煤泥的投加量不宜过多。
实施例3
采用与实施例1相同的步骤，包含多个实验组，对应的硫酸亚铁与过氧化钙的摩尔比为0.25-0.75，其他条件和参数均与实施例1相同。
表3是其中三组硫酸亚铁与过氧化钙的摩尔比下污泥脱水性能。
表3不同摩尔比下污泥脱水性能
| 硫酸亚铁与过氧化钙摩尔比 | 含水率(％) | 比阻(m/kg) | 毛细吸水时间(s) |
| 0.25 | 82.7 | <![CDATA[6.72×10<sup>12</sup>]]> | 44.1 |
| 0.50 | 72.7 | <![CDATA[2.96×10<sup>12</sup>]]> | 29.0 |
| 0.75 | 50.1 | <![CDATA[1.0×10<sup>12</sup>]]> | 19.1 |
随着硫酸亚铁与过氧化钙摩尔比的升高，污泥的含水率降低，说明提高硫酸亚铁与过氧化钙摩尔比的可一定程度上提高含固率。
本申请实施例还提供一种类芬顿耦合煤泥的调理剂，所述调理剂用于污泥脱水，以硫酸亚铁和过氧化钙作为支撑试剂、以煤泥作为助滤剂。所述的调理剂对降解胞外聚合物并降低可压缩性起着重要的作用。可以使污泥达到高效脱水，减少污泥后续处理成本，实现以废治废。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种污泥脱水方法，其特征在于，在污泥的原始pH条件下，通过添加调理剂使污泥发生类芬顿氧化反应并促进水分释放，最终经压滤获得脱水后污泥，所述调理剂以硫酸亚铁和过氧化钙作为支撑试剂，以煤泥作为助滤剂。
2.根据权利要求1所述的污泥脱水方法，其特征在于，包括：
(1)预处理：将待处理的污泥筛去大颗粒和毛发，经重力沉降得初始含固率为1.5％-3％的污泥；
(2)氧化：将步骤(1)预处理后的污泥于常温常压下搅拌使其充分分散均匀，先加入硫酸亚铁，搅拌使其充分溶解，再加入过氧化钙，并继续搅拌，使污泥充分氧化；
(3)助滤：将步骤(2)氧化后的污泥中投加一定量的煤泥，使煤泥和污泥充分混合，促进自由基进一步对内部胞外聚合物的氧化；
(4)压滤：将步骤(3)助滤后的污泥压滤成泥饼。
3.根据权利要求1或2所述的污泥脱水方法，其特征在于，硫酸亚铁与过氧化钙的摩尔比为0.6-0.8。
4.根据权利要求1或2所述的污泥脱水方法，其特征在于，煤泥的投加量为污泥初始含固量的25％-45％。
5.根据权利要求1或2所述的污泥脱水方法，其特征在于，硫酸亚铁和过氧化钙的总添加量为污泥初始含固量的3％-5％。
6.根据权利要求1或2所述的污泥脱水方法，其特征在于，投加煤泥时，边搅拌边投加，并在不同转速交替搅拌下进行缓慢投加。
7.根据权利要求1或2所述的污泥脱水方法，其特征在于，压滤条件为：0.4-0.7MPa下压滤50-70分钟。
8.根据权利要求2所述的污泥脱水方法，其特征在于，预处理时选用1-2mm的筛子去大颗粒和毛发。
9.一种类芬顿耦合煤泥的调理剂，其特征在于，所述调理剂可用于污泥脱水，以硫酸亚铁和过氧化钙作为支撑试剂、以煤泥作为助滤剂。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1321091A (fr) * | 1961-04-14 | 1963-03-15 | Passavant Werke | Procédé de déshydratation de boues contenant des matières organiques |
| US5741427A (en) * | 1996-03-14 | 1998-04-21 | Anesys Corp. | Soil and/or groundwater remediation process |
| CN101781073A (zh) * | 2010-01-26 | 2010-07-21 | 东北大学 | 一种污泥脱水并燃料化处理的方法 |
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-
2022
- 2022-12-27 CN CN202211684469.2A patent/CN116062955A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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| Title |
|---|
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| 毕薇薇 等: ""二价铁活化过氧化钙提高剩余活性污泥的脱水性能"", 《环境科学》, vol. 41, no. 12, pages 5544 - 5551 * |
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