申请日2015.07.01
公开(公告)日2017.01.11
IPC分类号C02F11/00; C02F11/04
摘要
本发明公开了一种同时提高石化污泥厌氧生物转化及多环芳烃去除效率的方法，属于环境工程技术领域。本发明以石化污泥为处理对象，首先采低温水热预处理技术，然后通过添加少量浓度的硝酸盐、三价铁盐、硫酸盐混合电子受体剂，并根据污泥的特性调整电子受体中各组分的比例，添加至预处理后的污泥中。最后将调配好的石化污泥通过螺杆泵泵入全混合的厌氧消化罐中厌氧消化。本发明对石化污泥中多环芳烃的含量降低50%以上，总挥发性固体减量化达到50%以上，污泥的脱水性能提高2倍以上。本发明实现了石化污泥减量化的同时去除了污泥中的多环芳烃，同时获得了清洁的沼气，工艺流程简单，成本低廉，具有较大的应用价值。
权利要求书
1.一种石化污泥的处理方法，包含以下步骤：
(1)石化污泥的低温水热预处理：采用污泥厌氧消化产生的沼气对石化污泥进行水热预处理，预处理的温度控制在60-80度，处理的时间为20-50分钟，首先用格栅将污泥中的杂质过滤，然后用隔膜泵将污泥泵入钢制污泥水热罐处理;
(2)复合电子受体的调配及添加：在步骤(1)中污泥的基础上，添加10-50 mg/L的硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐混合电子受体剂;
(3)石化污泥的厌氧消化处理：在步骤(2)的基础上，将调配好的固体浓度在2-10%的石化污泥通过螺杆泵泵入全混合的厌氧消化罐中，厌氧消化的温度为35-40度，发酵过程中温度保持恒定，厌氧发酵的周期为20-40天。
2.根据权利要求1所述的石化污泥的处理方法，其特征在于：当石化污泥的浓度大于5%时，硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐的比例按照质量比为1:2:1，总的添加量为30-50 mg/L;当石化污泥的浓度低于5%时，硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐的比例按照质量比为2:2:1，总的添加量为10-30 mg/L。
3.根据权利要求1所述的石化污泥的处理方法，其特征在于：污泥厌氧消化后产生的沼气经过脱水脱硫后作为污泥低温水热预处理的热源。
4.根据权利要求1所述的石化污泥的处理方法，其特征在于：步骤(1)中预处理的温度控制在60-80度，处理的时间为20-50分钟。
5.根据权利要求1所述的石化污泥的处理方法，其特征在于：步骤(2)中硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐混合电子受体剂的添加量为10-50mg/L。
6.根据权利要求1所述的石化污泥的处理方法，其特征在于：步骤(3)中厌氧消化的温度为35-40度，厌氧发酵的周期为20-40天。
说明书
一种石化污泥的处理方法
技术领域：
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种石化污泥的处理方法。
背景技术：
石化污泥是处理石油化工废水产生的剩余污泥，能吸附污水中85%以上的有毒有害物质。该污泥中含有大量的有毒有害物质，特别是多环芳烃的含量严重超标，其不合理的处置必将给环境带来严重的污染。
目前含油污泥已被列入《国家危险废物目录》中的废矿物油类，必须对含油污泥进行无害化处理。国内外处理含油污泥的方法一般有：焚烧法、热洗涤法、溶剂萃取法、化学破乳法、固液分离法等。经对相关专利检索，其结果如下：专利号CN202953911U公布了一种含油污泥裂解处理热能利用装置，该方法能够对石化污泥中的有害污泥进行分解，但是存在着二次污染的风险，且处理的成本较高;专利号CN 103663921A公布了一种石化污泥脱水方法及其脱水剂，该方法使用一种溶菌酶作为调理剂，破坏石化污泥的结构进而促进污泥脱水，然而该种方法没有从本质上对污泥的干物质进行减量，而且对石化污泥中的有机污染物没有降解作用;专利号CN102351389A公布了一种油泥处理工艺，该方法使用溶剂萃取的方法对石化污泥中的油、水、固进行分离，但是该方法没有真正实现污泥减量，且能耗高;专利号CN 103553702A公布了一种石油化工有机废水生物处理剩余污泥资源化利用方法，该方法使用剩余污泥与其他的废料混合生产滤料，该种方法不能从本质上降低石化污泥中的有机污染物。综上可知由于投资、处理效果及操作成本等原因，大部分石化污泥处理的技术未能在国内普及应用。
厌氧消化具有可以有效地减少污泥体积、稳定污泥的性质、减少污泥恶臭、提高污泥的卫生质量、降低污泥中污染物含量等优点。然而，目前研究发现石化污泥厌氧消化生化转化效率较低、工艺复杂、且厌氧消化过程对石化污泥中的有机污染物不能有效的降解，经过对污泥厌氧消化的相关专利进行检索，其结果如下：专利号CN103508617公布了一种石化污泥减量化的方法及其处理装置，报道将超声与氧化性气体联合预处理污泥，然后对污泥进行厌氧消化处理，该方法可以一定程度上实现污泥的减量化，但是存在着工艺复杂、投资和运行成本高、污染物降低幅度低等缺点;专利号CN1321078C用超声波预处理，然后厌氧消化进行减量化，该种方法对剩余污泥的处理减量可以达到25%，但石化污泥与普通的城市污泥明显不同，且该种方法对污泥减量化程度略低，对石化污泥中高含量的多环芳烃类有机污染物也不能有效的去除。
发明内容
本发明目的在于提供一种石化污泥的处理方法，该方法能够同时提高石化污泥厌氧生物转化及多环芳烃去除效率的方法。
一种石化污泥的处理方法，包含以下步骤：
(1)石化污泥的低温水热预处理：采用污泥厌氧消化产生的沼气对石化污泥进行水热预处理，预处理的温度控制在60-80度，处理的时间为20-50分钟，首先用格栅将污泥中的杂质过滤，然后用隔膜泵将污泥泵入钢制污泥水热罐处理;
(2)复合电子受体的调配及添加：在步骤(1)中污泥的基础上，添加10-50mg/L的硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐混合电子受体剂;
(3)石化污泥的厌氧消化处理：在步骤(2)的基础上，将调配好的固体浓度在2-10%的石化污泥通过螺杆泵泵入全混合的厌氧消化罐中，厌氧消化的温度为35-40度，发酵过程中温度保持恒定，厌氧发酵的周期为20-40天。
当石化污泥的浓度大于5%时，硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐的比例按照质量比为1:2:1，总的添加量为30-50mg/L;当石化污泥的浓度低于5%时，硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐的比例按照质量比为2:2:1，总的添加量为10-30mg/L。
污泥厌氧消化后产生的沼气经过脱水脱硫后作为污泥低温水热预处理的热源。
步骤(1)中预处理的温度控制在60-80度，处理的时间为20-50分钟。
步骤(2)中硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐混合电子受体剂的添加量为10-50mg/L。
本发明以石化污泥为处理对象，首先采低温水热预处理技术，使石化污泥细胞破壁，胞外多聚物释放，污泥的可生化性得到提高。然后通过添加少量浓度的硝酸盐、三价铁盐、硫酸盐混合电子受体剂，并根据污泥的特性调整电子受体中各组分的比例，添加至预处理后的污泥中。最后将调配好的石化污泥通过螺杆泵泵入全混合的厌氧消化罐中，厌氧消化的温度为35-40度，发酵过程中温度保持恒定，厌氧发酵的周期为20-40天。厌氧消化过程中产气的沼气进行脱水脱硫后储存。
本发明涉及一种提高石化污泥厌氧生物转化效率及多环芳烃去除的方法，主要发明的核心流程主要包括石化污泥的低温预处理-复合电子受体的选择-高效厌氧消化工艺等步骤，具体工艺流程如附图1所示，主要由以下几部分组成：
1.石化污泥底泥的低温水热预处理
传统的污泥的水热预处理的温度高达170度左右，处理过程中的能耗较高，且有安全隐患。本发明采用污泥厌氧消化产生的沼气对石化污泥进行水热预处理，预处理的温度控制在60-80度，处理的时间为20-50分钟，无需特殊的高温高压的设备，水热处理的设备为普通的钢制缓存罐。通过该种方法的处理使污泥在一定程度上破壁，且其中的有机物得到释放，污泥的可生化性得到提高。
2.复合电子受体的调配及添加
针对石化污泥水热预处理后的特点，为进一步提高石化污泥厌氧生物转化的效率及污染物去除的效率，本发明在步骤1中污泥的基础上，通过添加少量浓度的硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐混合电子受体剂，电子受体剂的总浓度控制在10-50mg/L。电子受体的调配过程根据污泥的浓度、脱水性能等因素来调整电子受体中各组分的比例，将调配好的电子受体按照相应的比例添加到1处理后的污泥溶液中。
3.石化污泥的厌氧消化处理
在步骤2的基础上，将调配好的石化污泥通过螺杆泵泵入全混合的厌氧消化罐中，厌氧消化的温度为35-40度，发酵过程中温度保持恒定，采用沼气锅炉对厌氧发酵罐进行保温，厌氧发酵的周期为20-40天。厌氧消化过程中产气的沼气进行脱水脱硫后储存。该过程对石化污泥中的多环芳烃的含量降低50%以上，总挥发性固体减量化达到50%以上，污泥的脱水性能提高2倍。
石化污泥含水率高、粘度高、脱水难度大，且含有高浓度的多环芳烃等有毒有害物质，这些限制因素严重影响了石化污泥的减量化、无害化及资源化利用。本发明首先采用低温水热预处理，然后添加复合电子受体剂，最后采用厌氧消化的方法实现石化污泥高效生物转化及多环芳烃的高效去除，进而实现石化污泥的无害化、减量鉴于石化污泥的特性及现有石化污泥处理处置存在的问题。
有益效果
本发明与传统的技术相比具有如下优点：
1、工艺流程简单，在对石化污泥高效厌氧生物转化制备沼气的同时有效的去除率污泥中的多环芳烃，运行成本低廉。
2、针对传统石化污泥处理成本高、安全性差的特点，本发明污泥预处理在低温60-80度条件下处理20-50分钟，污泥的可生化性得到大幅提高，无需特殊的高温高压的设备，水热处理的设备为普通的钢制缓存罐。
3、为进一步提高石化污泥厌氧生物转化的效率及污染物去除的效率，本发明通过添加低浓度的硝酸盐、三价铁盐与硫酸盐混合电子受体剂，能够大幅度的提高污泥的厌氧生物转化效率，多环芳烃的去除效率较传统技术提高50%以上。
4、通过低温水热处理耦合电子受体调配技术，石化污泥的厌氧生物转化效率提高了60%，产气效率提高了1倍，污泥的脱水性能提高了2倍。
5、污泥处理过程中无臭味产生，且能够杀灭石化污泥中的病原微生物。
6、本发明在使污泥实现“清洁”的同时，产生了沼气，同时污泥总量大幅度减量。