申请日2015.11.30
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号C02F11/14
摘要
本发明属于城市污泥处理技术领域，具体涉及一种氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，包括以下步骤：a、在需要处理的城市污泥中加入亚铁盐和过硫酸盐，搅拌反应;b、依次加入壳聚糖和聚合氯化铝搅拌调理;c、污泥调理结束后，脱水即可。该方法可将城市污泥的含水率从98～99%降低至58～65%，污泥比阻降低约94%，污泥体积大大地减小，有利于污泥的运输和后续处置。
权利要求书
1.一种氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、在需要处理的城市污泥中加入亚铁盐和过硫酸盐，搅拌反应;
b、依次加入壳聚糖和聚合氯化铝调理;
c、污泥调理结束后，脱水得脱水污泥。
2.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤a中，所述的亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。
3.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤a中，所述亚铁盐的加入量为：按Fe2+计，每克干泥加0.05～0.10gFe2+。
4.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤a中，所述的过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸钠。
5.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤a中，所述过硫酸盐的加入量为：按过硫酸根计，每克干泥加0.13～0.25g过硫酸根。
6.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤a中，所述搅拌反应的时间为20～60min，搅拌反应的温度为20～30℃，搅拌反应的速度为250～350r/min。
7.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤b中，所述壳聚糖的加入量为：每克干泥加0.08～0.18g壳聚糖。
8.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤b中，所述加入壳聚糖调理分为两步，第一步：搅拌速度为80～150r/min，搅拌时间为30～180s;第二步：搅拌速度为30～60r/min，搅拌时间为200～400s。
9.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤b中，所述聚合氯化铝的加入量为：每克干泥加0.10～0.25g聚合氯化铝。
10.根据权利要求1所述的氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤b中，所述加入聚合氯化铝调理分为两步，第一步：搅拌速度为80～150r/min，搅拌时间为30～180s;第二步：搅拌速度为30～60r/min，搅拌时间为200～400s。
说明书
一种氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法
技术领域
本发明属于城市污泥处理技术领域，具体涉及一种氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法。
背景技术
污水处理厂的运行对我国水环境保护起着巨大作用。活性污泥法广泛应用于我国污水处理厂，但其运行过程将产生大量的剩余污泥，剩余污泥处理费用昂贵，给污水处理厂正常运行带来巨大的压力。剩余污泥含水率高，体积庞大，必须经脱水处理减少其体积。现阶段，我国城市污泥一般经重力浓缩和机械脱水后直接进行卫生填埋。这种传统的处理方式不仅污泥脱水效果较差，污泥含水率可超过80%，而且给垃圾填埋场带来巨大的负担。随着国家制定的处理标准越来越高，开发安全、高效、经济的污泥脱水处理技术对污泥处置和资源化利用非常重要。
高级氧化法由于处理效果好、反应时间短，已被诸多学者广泛应用于处理剩余污泥。其中，芬顿和类芬顿氧化是最早应用于处理不同类型的剩余活性污泥，但其酸性反应条件限制了其进一步发展。相比氢氧自由基，硫酸根自由基活性与其相当，但在水中更稳定，可在中性条件下达到更好的处理效果。因此，活化过硫酸盐氧化法近年已逐渐应用于处理难降解有机物和剩余污泥。活化过硫酸氧化法能有效降解污泥中的胞外聚合物和破解微生物细胞，但其大大减小了污泥粒径和破坏了多孔菌胶团絮体，使得处理污泥的脱水性能改善有限。此外，大量的投加过硫酸盐和活化剂会导致成本增加，限制其大规模的应用。
聚合物能有效通过絮凝作用避免污泥因小颗粒粒径导致脱水困难，但其不能有效的降解胞外聚合物和破解微生物细胞，这使得聚合物调理污泥后脱水性能改善有限。此外，大量的投加聚合物会对脱水效果产生负作用，且增加处理成本。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺点，本发明的发明目的在于提供一种氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法。该方法不仅可以大大地降低污泥调理剂的用量，而且能够大幅度提高污泥的脱水性能，降低泥饼的含水率，具有良好的发展前景。
本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法。该方法包括以下步骤：
a、在需要处理的城市污泥中加入亚铁盐和过硫酸盐，搅拌反应;
b、依次加入壳聚糖和聚合氯化铝调理;
c、污泥调理结束后，脱水得脱水污泥。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤a中，所述的亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。
进一步的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤a中，所述亚铁盐的加入量为：按Fe2+计，每克干泥加0.05～0.10gFe2+。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤a中，所述的过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸钠。
进一步的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤a中，所述过硫酸盐的加入量为：按过硫酸根计，每克干泥加0.13～0.25g过硫酸根。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤a中，所述搅拌反应的时间为20～60min，搅拌反应的温度为20～30℃，搅拌反应的速度为250～350r/min。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤b中，所述壳聚糖的加入量为：每克干泥加0.08～0.18g壳聚糖。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤b中，所述聚合氯化铝的加入量为：每克干泥加0.10～0.25g聚合氯化铝。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤b中，所述加入壳聚糖调理分为两步，第一步：搅拌速度为80～150r/min，搅拌时间为30～180s;第二步：搅拌速度为30～60r/min，搅拌时间为200～400s。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤b中，所述加入聚合氯化铝调理分为两步，第一步：搅拌速度为80～150r/min，搅拌时间为30～180s;第二步：搅拌速度为30～60r/min，搅拌时间为200～400s。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤c中，所述的脱水采用板框压滤脱水。
优选的，上述氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法步骤c中，所述脱水污泥的含水率为58～65%。
本发明方法将Fe2+活化过硫酸盐氧化和聚合物两者联合起来，充分利用两者的优点，前者能有效地破解污泥胞外聚合物和降解微生物细胞，后者能有效地通过混凝和絮凝作用提高前者小颗粒粒径污泥的脱水性能。本发明方法大大地改善了污泥脱水性能、减少了处理费用、提高了处理效率。经本发明方法调理后的污泥易脱水，可以将污泥的含水率从98～99%降低至58～65%，污泥比阻降低约94%，污泥体积大大地减小，有利于污泥的运输;并且，本发明方法处理后的污泥有毒有害物质和病原体含量低，为污泥的后续处理和利用提供了基础。
具体实施方式
一种氧化耦合聚合物调理城市污泥的方法，包括以下步骤：
a、在需要处理的城市污泥中加入亚铁盐和过硫酸盐，搅拌反应;
b、依次加入壳聚糖和聚合氯化铝调理;
c、污泥调理结束后，脱水得脱水污泥。
加入的Fe2+离子作为活化剂，可催化过硫酸根产生硫酸根自由基，硫酸根自由基具有很强的活性，从而有效地降解污泥中的胞外聚合物和破解微生物细胞，达到改善污泥脱水的性能。所述的亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁;所述的过硫酸盐为为过硫酸钾或过硫酸钠。
由于步骤a氧化调理后城市污泥的颗粒粒径大小减小，致使污泥脱水性能改善有限。因此，步骤b加入壳聚糖和聚合氯化铝对污泥再进行混凝和絮凝调理，增加了絮体粒径，从而进一步改善污泥脱水性能。
为了使污泥的比阻减少率最大，污泥滤饼含水率最小，控制亚铁盐的加入量为：按Fe2+计，每克干泥加0.05～0.10gFe2+。
为了使污泥的比阻减少率最大，污泥滤饼含水率最小，控制过硫酸盐的加入量为：按过硫酸根计，每克干泥加0.13～0.25g过硫酸根。
为了使污泥絮体易形成，絮体粒径较大，污泥脱水性能改善显著，控制壳聚糖的加入量为：每克干泥加0.08～0.18g壳聚糖。
为了使污泥絮体易形成，絮体粒径较大，污泥脱水性能改善显著，控制聚合氯化铝的加入量为：每克干泥加0.10～0.25g聚合氯化铝。
为了确保壳聚糖在短时间内混合均匀、使壳聚糖和污泥颗粒充分接触，提取絮凝效果，所以加入壳聚糖调理分两步，第一步为快搅，搅拌速度为80～150r/min，搅拌时间为30～180s;第二步为慢搅，搅拌速度为30～60r/min，搅拌时间为200～400s。
为了确保聚合氯化铝在短时间内混合均匀、使聚合氯化铝和污泥颗粒充分接触，提高絮凝效果，所以加入聚合氯化铝调理分两步，第一步为快搅，搅拌速度为80～150r/min，搅拌时间为30～180s;第二步为慢搅，搅拌速度为30～60r/min，搅拌时间为200～400s。
本发明方法步骤b中所述的壳聚糖分子量为6×105～9×105，脱乙酰度为80～90%;所述的聚合氯化铝中氧化铝含量为28～30%，盐基度为60～90%。
实施例1
本实施例调理的污泥为氧化沟工艺处理城市生活污水产生的剩余污泥，污泥pH为6.8，污泥总固体含量为15584mg/L，挥发性固体含量为9672mg/L，污泥比阻为1.23×1013m/kg。
(1)Fe2+活化过硫酸盐氧化：在含水率98.4%的污泥中，按每克干泥加0.08gFe2+投加七 水硫酸亚铁的和按每克干泥加0.20g过硫酸根投加过硫酸钾，搅拌反应时间20min，搅拌反应温度25℃，搅拌速度为350r/min;
(2)聚合物调理：污泥经Fe2+活化过硫酸盐氧化处理后，按每克干泥投加0.12g的壳聚糖(分子量为6～9×105，脱乙酰度为80～90%)，在120r/min快速搅拌60s，在50r/min的速度下慢速搅拌300s;随后按每克干泥投加0.15g聚合氯化铝(氧化铝含量为28～30%，盐基度为60～90%)，搅拌速度和时间与壳聚糖相同;
(3)污泥机械脱水：采用板框压滤脱水方法对处理后的污泥脱水，污泥比阻为5.46×1011m/kg，脱水污泥含水率为59.5%，污泥体积大大减小。
实施例2
本实施例调理的污泥为A2/O工艺处理城市生活污水产生的剩余污泥，污泥pH为6.9，污泥总固体含量为16793mg/L，挥发性固体含量为10952mg/L，污泥比阻为1.33×1013m/kg。
(1)Fe2+活化过硫酸盐氧化：在含水率98.3%的污泥中，按每克干泥加0.06gFe2+投加七水硫酸亚铁的和按每克干泥加0.15g过硫酸根投加过硫酸钾，搅拌反应时间20min，搅拌反应温度22℃，搅拌反应速度为300r/min;
(2)聚合物调理：污泥经Fe2+活化过硫酸盐氧化处理后，按每克干泥投加0.10g的壳聚糖(分子量为6～9×105，脱乙酰度为80～90%)，在100r/min快速搅拌30s，在45r/min的速度下慢速搅拌270s;随后按每克干泥投加0.13g聚合氯化铝(氧化铝含量为28～30%，盐基度为60～90%)，搅拌速度和时间与壳聚糖相同;
(3)污泥机械脱水：采用板框压滤脱水方法对处理后的污泥脱水，污泥比阻为6.92×1011m/kg，脱水污泥含水率为61.9%，污泥体积大大减小。
对比例1
一种Fe2+激活过硫酸盐氧化法与CPAM联合调理城市污泥的方法，该方法具体步骤如下：
(1)Fe2+激活过硫酸盐氧化：反应条件为：常温(20～40℃)、反应时间为10～30min，按每克干泥加0.145～0.166gFe2+投加七水硫酸亚铁的和按每克干泥加0.355～0.497g过硫酸根投加过硫酸钾，
(2)CPAM调理：污泥经Fe2+激活过硫酸盐氧化调理后，每克干泥加入0.30～0.45gCPAM(分子量为8～12×106，阳离子度为40～50%);
(3)抽滤脱水：调理污泥经真空抽滤脱水后，污泥滤饼含水率为76～77%。
对比例2
一种生物酸化-双调理剂联合改善污泥脱水性能的方法，该方法具体步骤如下：
(1)污泥生物淋滤接种液培养：在含水率为98～99%的污泥中，分别按10g/L和20g/L投加硫粉和七水合硫酸亚铁作为底物，在28℃和180r/min的搅拌条件下培养驯化污泥，至污泥pH降至2.0以下;取驯化培养的淋滤污泥，按5～10%的体积比接种到含水率98～99%的污泥中，重复上步操作两次，所得淋滤污泥作为生物淋滤的接种液;
(2)污泥生物淋滤：将培养驯化的接种液加入到含水率98～99%的污泥中，对污泥进行生物淋滤;污泥接种量为10～15%(体积比)，温度为20～30℃，搅拌速度为180r/min;硫粉投加量为2～3g/L;Fe2+投加量为4～6g/L。经1.5天的生物淋滤，污泥的pH降至2.0以下，氧化还原电位升至400～500mV;
(3)污泥双调理剂调理：向处理后的污泥中加入饱和氢氧化钠溶液，调节污泥pH至6～7，减少淋滤污泥的腐蚀性;然后向污泥中投加聚合硫酸铝(氧化铝含量为30～35%，盐基度为40～50%)和聚丙烯酰胺(分子量为5～8×106，水解度为0～5%)，在180r/min的速度下快速搅拌5min，在40r/min的速度下快速搅拌15min，聚合硫酸铝和聚丙烯酰胺的投加量分别为80～100mg/L和20～25mg/L;
(4)污泥机械脱水：采用板框压滤或离心脱水方法对处理后的污泥脱水，得到含水率在65～75%的脱水污泥。
综上可以看出，本发明方法不仅操作简单、调理剂用量低，而且处理后的污泥易脱水，经脱水后，可以得到含水率为58～65%的脱水污泥，所以，本发明为城市污泥脱水提供了一条更为有效的方法。