申请日2016.03.10
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种城市污泥深度脱水的方法。该方法包括步骤：将脱水污泥的含固率调整到1%～4%;加入氯化铁溶液，调整污泥的pH;加入硫酸亚铁溶液和双氧水溶液进行芬顿反应。该方法既能有效改善污泥脱水性能，同时又不明显增加污泥干物质，不改变污泥性质，而且还不妨碍污泥后续处置及资源化利用的污泥调理方法。
权利要求书
1.一种城市污泥深度脱水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将含固率高于4%的脱水污泥稀释至含固率为1%～4%，或者，直接使用含固率为1%～4%的浓缩污泥;
2)向含固率为1%～4%的污泥中加入氯化铁溶液，快速搅拌5min～20min，充分混匀;
3)向经过步骤2)处理之后的污泥中加入硫酸亚铁溶液，快速搅拌5min～20min，充分混匀;
4)向经过步骤3)处理之后的污泥中加入双氧水溶液，快速搅拌5min～10min，充分反应，再慢速搅拌5min～10min。
2.根据权利要求1所述的城市污泥深度脱水的方法，其特征在于：步骤2)中，加入的氯化铁溶液的干物质量小于等于污泥干物质量的7%。
3.根据权利要求1所述的城市污泥深度脱水的方法，其特征在于：步骤3)中，加入的硫酸亚铁溶液的干物质量为污泥干物质量的5%～12%。
4.根据权利要求3所述的城市污泥深度脱水的方法，其特征在于：步骤4)中，加入的双氧水溶液中的双氧水的质量为步骤3)中加入的硫酸亚铁溶液的干物质量的30%～60%。
5.根据权利要求1至4任一所述的城市污泥深度脱水的方法，其特征在于：步骤2)中的快速搅拌的搅拌速度为180～300rpm。
6.根据权利要求1至4任一所述的城市污泥深度脱水的方法，其特征在于：步骤3)中的快速搅拌的搅拌速度为180～300rpm。
7.根据权利要求1至4任一所述的城市污泥深度脱水的方法，其特征在于：步骤4)中的快速搅拌的搅拌速度为180～300rpm;步骤4)中的慢速搅拌的搅拌速度为50～100rpm。
说明书
一种城市污泥深度脱水的方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种城市污泥深度脱水的方法。
背景技术
城市污泥是市政污水处理的副产物。建国以来随着我国社会和经济的迅速发展，我国的污水处理事业也得到了长足发展。截止2014年底，我国城市、县累计建成城镇污水处理厂3717座，污水处理能力达到1.57亿m3/日，相应的城市污泥产生量已达700万干吨/年(以活性污泥为主)。城市污泥不仅有机质含量高，而且还含有植物生长所需的N、P、K等营养成分。当然，污泥中也存在病原菌、寄生虫卵、重金属和某些有毒有害难降解有机物等。因此，未经过合适处理处置的污泥进入环境后，将会直接给水体和大气带来二次污染，对生态环境和人类的活动也将构成严重的威胁。污泥的处置方法主要包括填埋、制肥、焚烧及建材等主要途径。然而，脱水污泥高含水率一直是制约城市污泥合理处置的重要因素。
目前，污水处理厂对浓缩污泥通常采用阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)调理后采用带式压滤或离心机械脱水。然而，脱水污泥的含水率仍然高达80%左右。高的污泥含水率不但增加污泥运输成本，也使得污泥后续处理处置难度增加。因此，污泥深度脱水(含水率降低至60%以下)是实行污泥有效处置的关键。
常见的污泥调理技术有热调理、冻融调理、超声调理及微波调理等物理方法;无机化学药剂、有机化学药剂、电化学等化学调理方法，以及污泥厌氧、好氧消化处理等生物调理方法。污泥物理调理方法均是建立在高能耗基础之上，其昂贵的运行成本限制了此类方法的工程推广。污泥采用铁盐、铝盐与石灰或粉煤灰配合，虽然可以使得脱水污泥含水率降低至60%，然而调理剂用量却高达污泥干物质的30-50%，使得污泥干物质“增容”，进而增加后续污泥处置成本。污泥采用臭氧、酸、碱、聚丙烯酰胺等其它无机、有机药剂及电化学方法调理，虽然可以在实验室研究中表现出提高污泥脱水性能的效果，然而其并不能在工程应用层面上实现污泥深度脱水。另外，污泥厌氧、好氧消化运行参数对污泥脱水性能的影响也并不明晰。
发明内容
污泥有效调理是实现污泥高效脱水的关键。化学调理方法具有速度快、效果好、工程实用性强等优点。为了弥补现有化学方法的不足，本发明提供了一种城市污泥深度脱水的方法。该方法既能有效改善污泥脱水性能，同时又不明显增加污泥干物质，不改变污泥性质，而且还不妨碍污泥后续处置及资源化利用的污泥调理方法。
一种城市污泥深度脱水的方法，包括如下步骤：
1)将含固率高于4%的脱水污泥稀释至含固率为1%～4%，或者，直接使用含固率为1%～4%的浓缩污泥。
步骤1)中的脱水污泥可选自污水处理厂带式脱水机或离心脱水机脱水后的污泥。
2)向含固率为1%～4%的污泥中加入氯化铁溶液，快速搅拌5min～20min，充分混匀。
步骤2)中，加入的氯化铁溶液的干物质量小于等于污泥干物质量的7%，快速搅拌的搅拌速度为180～300rpm。
3)向经过步骤2)处理之后的污泥中加入硫酸亚铁溶液，快速搅拌5min～20min，充分混匀。
步骤3)中，加入的硫酸亚铁溶液的干物质量为污泥干物质量的5%～12%，快速搅拌的搅拌速度为180～300rpm。
4)向经过步骤3)处理之后的污泥中加入浓度为30%的双氧水溶液，快速搅拌5min～10min，充分反应，再慢速搅拌5min～10min。
步骤4)中，加入的30%的双氧水溶液的质量为步骤3)中加入的硫酸亚铁溶液的干物质量的30%～60%，快速搅拌的搅拌速度为180～300rpm，慢速搅拌的搅拌速度为50～100rpm。
本发明的工作原理如下：
采用本发明的上述污泥调理方法，FeCl3加入后可以预先调整污泥的pH值，从而有利于下一步FeSO4和H2O2加入后芬顿反应的发生。芬顿反应产生的强氧化剂羟基自由基.OH可以有效破解污泥絮体表面的胞外多聚物EPS，进而破坏污泥的絮体结构，使污泥中更多的结合水转化为易于脱除的自由水，因此也就能明显改善污泥的脱水性能。另外，污泥胶体带负电荷，通过氯化铁加入的三价铁离子以及后续芬顿反应产生的三价铁离子可以吸附到污泥表面，既可以起到吸附电中和，降低污泥胶体表面电荷作用，也可以降低或消除污泥胶体的ζ电位，有效压缩双电层，从而使颗粒之间的排斥力下降，使污泥的脱稳和凝聚容易发生，从而提高污泥的脱水性能。
此外，三价铁离子因为电荷高而且离子半径小，与之配位的水分子受吸电子诱导效应，酸性增强，易于解离出质子，并进一步脱水缩聚形成Fe-O-Fe的氢氧化物-氧化物水合物胶体。所以，在pH>4的环境下，三价铁容易水解形成带正电的氢氧化铁沉淀，从而可以吸附、网捕带负电荷的胶体聚沉，进而改善污泥的脱水性能。