申请日2015.09.30
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F11/00; C02F11/06
摘要
一种基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化方法及系统，属于剩余污泥处理技术领域。本发明充分结合电解污泥反应和污泥电芬顿氧化的条件和特点，其系统包括依次循环连接的污水厂曝气池、污水厂二沉池、主反应池循环系统和污泥循环泵Ⅰ，所述污水厂二沉池通过污泥回流管路连接污水厂曝气池;所述电芬顿污泥处理主反应器系统包括电芬顿主反应器、污泥循环泵Ⅱ和污泥储箱，电芬顿主反应器端连接污水厂二沉池，污泥储箱端连接污泥循环泵Ⅰ。本发明处理后的污泥，原有的微生物细胞结构被完全破坏，有利于进一步循环回曝气池好氧消化。破解所得的可利用碳源被微生物进一步分解代谢，从而从源头处减少污水厂剩余污泥的排放，实现污泥的原位减量。
摘要附图
权利要求书
1.一种基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化方法，其特征是， 包括如下步骤：
(1)剩余污泥电解预处理：当含固率3%-5%的剩余污泥进入反应器后，进 行预电解反应，当pH值、温度条件达到电芬顿处理要求时，即开始下一步 骤;
(2)污泥电芬顿氧化处理：将经过电解预处理的污泥pH值、温度条件达到 电芬顿处理要求后，反应器底部临近阴极的曝气设备即开始曝气，向反应器中 投入铁粉，;
(3)污泥pH值调整：向电芬顿氧化处理后的污泥投加浓度5%的Ca(OH)2溶液调节污泥的pH值至6-7，Ca(OH)2的投加量为0.02-0.05g/g污泥干重;
(4)污泥曝气池消化处理：经过pH调节的污泥经泵循环回到污水厂的曝气 池中，作为营养物质被活性污泥吸收。
2.如权利要求1所述基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化方 法，其特征在于：所述第(1)步中剩余污泥电解预处理：电压梯度2-6 V/cm，预处理时间为20-30min。
3.如权利要求1所述基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化方 法，其特征在于：所述(2)步中污泥电芬顿氧化处理的pH控制在2-4，向反 应器中投入的铁粉与污泥干重比为0.005-0.008。
4.如权利要求1所述基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化方 法，其特征在于：所述(3)步中Ca(OH)2与污泥干重的投加量比为0.02- 0.05。
5.如权利要求1所述基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化系 统，其特征在于：包括依次连通的污水厂曝气池、污水厂二沉池、电芬顿污泥 处理主反应器系统、污泥循环泵Ⅰ和pH调节池，所述污水厂二沉池通过污泥 回流管路连接污水厂曝气池;所述电芬顿污泥处理主反应器系统包括循环依次 连接的主反应器、污泥循环泵Ⅱ和污泥储箱，主反应器端连接污水厂二沉池， 污泥储箱端连接污泥循环泵Ⅰ。
6.如权利要求5所述基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化系 统，其特征在于：所述主反应器为筒柱式电解池结构，筒柱式电解池内设置多 个固定式曝气设备，均匀分布在电解池内，其外筒为活性炭纤维阴极，内部设 置柱状DSA阳极，外筒内壁上还设置有检测pH、气流量、液流量、温度的传 感器，外筒顶端设置铁粉投加器。
说明书
基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化方法及系统
技术领域
本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种用电化学污泥预处理和电芬顿相结合的方式实现污泥深度破解，破解后的污泥经pH调节进入污水厂曝气池，从而实现污水厂剩余污泥的原位减量。
背景技术
剩余污泥是城市污水处理厂活性污泥法处理废水的一种必然副产物，该类物质具有含水率高、与水粘合度大、脱水性能差、有毒有害类物质种类复杂、固体回收困难、后续处置成本高等特点。因此，如何从源头上减少污泥产量，探索新型污泥减量原位减量技术是目前污水处理行业研究的热点问题。
目前污泥原位减量主要通过以下三个方面：一是基于隐性生长的污泥减量技术;二是基于解偶联生长的污泥减量技术;三是基于生物捕食的污泥减量技术。其中解偶联生长过程外投的解偶联剂易造成二次环境污染，而生物捕食虽然环境友好且成本较低，但是系统中微型动物的数量和种类较难控制。因此基于隐性生长的溶胞效应进行污泥减量是目前污泥减量技术的主要控制手段。常用的溶胞技术包括加热、加酸、加碱、超声波、臭氧、二氧化氯氧化、添加酶制剂等。但上述方法应用过程中存在药剂费用高/能耗大/副产物毒害作用强等问题。
因此，目前污泥原位减量的难题是药耗成本高和系统能耗大，系统调控工艺复杂，影响污泥的后续利用，环境效益差。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明目的在于提供一种预电解-电芬顿促进污泥原位减量的方法，通过预先电解和电芬顿氧化联合处理剩余污泥，一方面破坏污泥絮体结构和内部微生物体细胞结构，使胞内水释放促进污泥脱水减量，另一方面促进污泥中大分子有机物分解成小分子物质，经pH调节池调理至合适pH后返回污水厂内曝气池，作为可利用碳源被微生物进一步分解代谢，达到污泥原位减量效果，从根本上解决剩余污泥所带来的一系列环境问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明一种基于电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量化方法，包括如下步骤：
(1)剩余污泥电解预处理：当含固率3%-5%的剩余污泥进入反应器后，进行预电解反应，当pH值、温度条件达到电芬顿处理要求时，即开始下一步骤;
(2)污泥电芬顿氧化处理：将经过电解预处理的污泥pH值、温度条件达到电芬顿处理要求后，反应器底部临近阴极的曝气设备即开始曝气，向反应器中投入铁粉，;
(3)污泥pH值调整：向电芬顿氧化处理后的污泥投加浓度5%的Ca(OH)2溶液调节污泥的pH值至6-7，Ca(OH)2的投加量为0.02-0.05g/g污泥干重;
(4)污泥曝气池消化处理：经过pH调节的污泥经泵循环回到污水厂的曝气池中，作为营养物质被活性污泥吸收。
进一步地，所述第(1)步中剩余污泥电解预处理：电压梯度2-6V/cm，预处理时间为20-30min。
进一步地，所述(2)步中污泥电芬顿氧化处理的pH控制在2-4，向反应器中投入的铁粉与污泥干重比为0.005-0.008。
进一步地，所述(3)步中Ca(OH)2与污泥干重的投加量比为0.02-0.05。
进一步地，包括依次连通的污水厂曝气池、污水厂二沉池、电芬顿污泥处理主反应器系统、污泥循环泵Ⅰ和pH调节池，所述污水厂二沉池通过污泥回流管路连接污水厂曝气池;所述电芬顿污泥处理主反应器系统包括循环依次连接的主反应器、污泥循环泵Ⅱ和污泥储箱，主反应器端连接污水厂二沉池，污泥储箱端连接污泥循环泵Ⅰ。
进一步地，所述主反应器为筒柱式电解池结构，筒柱式电解池内设置多个固定式曝气设备，均匀分布在电解池内，其外筒为活性炭纤维阴极，内部设置柱状DSA阳极，外筒内壁上还设置有检测pH、气流量、液流量、温度的传感器，外筒顶端设置铁粉投加器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
1.本发明的预电解-电芬顿氧化联合方法，充分结合电解污泥反应和污泥电芬顿氧化的条件和特点，通过外加铁粉，使H2O2在阴极还原产生，无需外投H2O2，节省药剂成本，电化学反应和芬顿反应二者相互促进，大大提高处理效率。经过预电解-电芬顿氧化联合处理后的污泥，MLSS去除率可达65%左右，通过电化学氧化作用内部固体物质大为减少，构成絮体的有机物质被氧化成可溶的易被微生物分解的小分子，原有的微生物细胞结构被完全破坏，有利于进一步循环回曝气池好氧消化。破解所得的上清液富含大量SCOD、氮磷元素可以用于脱氮除磷工艺的营养液，作为营养物质被活性污泥吸收，从而从源头处减少污水厂剩余污泥的排放，实现污泥的原位减量。
2.本发明主反应器中设置为筒柱式电解池结构，具有较高的电能利用率。DSA材质柱状阳极和活性炭纤维阴极材质可以大幅度提升反应效率。在电芬顿氧化阶段，阴极阳极同时作用破解污泥，投入的铁粉除作为催化剂参加反应，还可以作为三维电极促进电氧化作用。另外主反应池、污泥储箱、污泥循环泵可又构成污泥循环反应系统，通过污泥的不断循环，既利于实际操作，又提升污泥的处理效果。
3.本发明构建的电化学污泥预处理的电芬顿源头污泥减量系统，工艺流程简短、操作简单，易于控制，投资费用低。并且与传统污泥处理工艺紧密结合，易于进行污水处理厂的改造，为我国污泥处理处置提供一条新思路。