申请日2010.11.01
公开(公告)日2011.02.23
IPC分类号C02F11/06; C02F11/14
摘要
本发明涉及一种对用铝盐和/或铁盐絮凝剂沉淀处理产生物化污泥资源化及减量处理方法，其特征是向物化污泥中加入浓度≥93wt%的浓硫酸，使污泥pH至1-3，充分混合反应至泥水分层，分离上层酸化液，使其通过主要供铝、铁、硫酸根离子及水通过的选择性透过膜，透过液加入强氧化剂氧化反应，去除其中可溶性COD，得硫酸铝和/或硫酸铁溶液。既回收了污泥中有用的絮凝剂成份铝、铁离子，铝、铁回收率达到80-90wt%，又大大减少了污泥量，污泥含水可降低至66-70wt%左右，排放污泥量仅为原来10-15wt%，而且所得絮凝剂基本不含可溶性COD，方法简便可行。
权利要求书
1.物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于向由铝盐和/或铁盐絮凝处理产生物化污泥中加入浓度≥93wt%的浓硫酸，使污泥PH至1-3，充分混合反应至泥水分层，分离上层酸化液，经膜过滤，透过液加入强氧化剂氧化反应，降解、去除其中可溶性COD，得硫酸铝和/或硫酸铁溶液。
2.根据权利要求1所述物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于加入浓硫酸使污泥PH至1.8-2.5。
3.根据权利要求1所述物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于强氧化剂为臭氧。
4.根据权利要求1所述物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于浓硫酸为93-95wt%的工业废硫酸。
5.根据权利要求1所述物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于强氧化剂加入量使COD降低至200mg/l左右。
6.根据权利要求1所述物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于膜过滤为陶瓷微孔膜分离管。
7.根据权利要求6所述物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于陶瓷微孔膜分离管为多管式陶瓷膜分离管。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于膜过滤多次进行。
说明书
物化污泥资源化及减量处理方法
技术领域
本发明涉及一种对用铝盐和/或铁盐絮凝剂沉淀处理产生物化污泥资源化及减量处理方法。
背景技术
原水、污水净化分离悬浮物处理中，为加速悬浮物沉淀分离，一种较常用是加入铝和/或铁盐类絮凝剂，而沉淀分离必然产生大量含水率较高沉淀污泥(又称物化污泥)，例如自来水厂沉淀池或浓缩池排出的物化污泥，污水处理加入絮凝剂后产生的物化污泥。通常一个8万吨/日污水处理厂，每天约产生300-400吨含水率75-82wt%的含水污泥，而此高含水沉淀污泥中含有较大量的氢氧化铝和/或氢氧化铁絮凝剂成份，经化验分析沉淀污泥中含氢氧化铝和/或氢氧化铁成份在30-50wt%(绝干泥)。不仅造成絮凝剂资源的浪费，而且还需另行污泥处置。
中国专利CN1532148从含铝污泥中回收凝聚剂方法，把含铝污泥放置于反应槽中，向含铝污泥中加入92%以上浓硫酸，PH值控制在3～5之间，搅拌反应后生成至少包括污泥、铝盐溶液混合物，对此混合物进行固液分离后得到液体硫酸铝凝聚剂。此法虽然回收了污泥中铝絮凝剂成份，但未能将其中的可溶性COD分离，因而分离污泥得到的絮凝剂中携带较高的可溶性COD，回收后加入处理水中容易产生COD累积增高，增大处理难度和成本。
中国专利CN101786785含絮凝剂污泥处理方法，在含絮凝剂污泥中添加浓度大于98%浓硫酸、发烟硫酸或磷酸中的至少一种，形成污泥混合物;充分混合、陈化、将污泥混合物中水转化为游离水;脱水使游离水和污泥进行分离;将污泥混合物进行烘干。此工艺主要用于污泥减容，而且相对复杂，处理周期长，并且分离液中可溶性COD依然未能得到处理，前述缺点依然存在。
中国专利CN101070176利用氢氧化铝污泥生产硫酸铝方法，(1)、取稀硫酸或废硫酸或浓硫酸溶液20～50 wt%加入反应池，逐步加入氢氧化铝污泥50～80 wt%，在常温下搅拌反应，使氢氧化铝污泥逐步反应溶解，生成液体硫酸铝，反应PH值2.5～3.0;(2)、液体硫酸铝经沉淀后，上层清液即为液体硫酸铝;(3)、将液体硫酸铝打入反应釜加热，加热温度：100～120℃，抽真空将液体硫酸铝浓缩，真空度：0.02～0.08MPa;放入结晶槽，在常温下冷却形成块状硫酸铝，将其粉碎后得固体硫酸铝;固体硫酸铝直径为0.5～1cm。此法主要用于铝生产过程中产生的含铝污泥处置，不太适合水处理产生污泥处理。
中国专利CN101070202利用氢氧化铝污泥生产铝铁复合净水剂方法，取含铁废酸溶液60-70wt%加入反应池，逐步加入氢氧化铝污泥30-40 wt%，在常温下搅拌反应，反应PH值：2.5～3.0，使氢氧化铝污泥反应溶解，生成液体复合铝铁净水剂;经沉淀后，上层清液即为液体复合铝铁净水剂成品。此法同样主要用于铝生产过程中产生的含铝污泥处置。
中国专利CN101134633用于对物化污泥进行减量化处理的材料，包括至少一种酸性物质、至少一种金属离子和至少一种稀土元素，其中：酸性物质为有机酸或无机酸，其氢离子占材料总质量的5～15%，金属离子选自：钠、钾、钙、铁、铝、镁或锌，占材料总质量的10～20%，稀土元素占材料总质量的0.1～0.5%。减量化处理方法，将经过压滤处理后的物化污泥中加入上述材料混合、搅拌或球磨处理后，送入压滤机进行压滤脱水处理，得到减量化的掺杂污泥和附产品压滤液体。此法不仅同样处理工艺复杂，成本高，而且其目的主要是针对污泥减量化。
上述现有技术虽然采用浓硫酸对含铝、铁絮凝剂成份进行分离处理，但不是处理不彻底，所得絮凝剂中含有可溶性COD;就是主要针对污泥减量，而均未涉及简便、实用既用于回收铝、铁制备絮凝剂，同时又使得污泥减量化，而且所得絮凝剂很少含有可溶性COD。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种方法简便，既能有效使污泥减量化，又能回收利用其中铝、铁成份作为絮凝剂，且所得絮凝剂纯度高，基本不含可溶性COD的物化污泥资源化及减量处理方法。
本发明目的实现，通过向物化污泥中加入浓度不低于93wt%的浓硫酸使污泥PH至1-3，充分混合反应至泥水分层，分离上层酸化液，经膜过滤进一步纯化及增浓，透过液加入强氧化剂氧化反应，去除其中可溶性COD，得到较为纯净的硫酸铝和/或硫酸铁溶液，作为絮凝剂使用，直接回用于处理水加药絮凝段，同时由于使污泥与铝、铁成份及水分离，可使污泥水份降低同时得到减量化，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明物化污泥资源化及减量处理方法，其特征在于向由铝盐和/或铁盐絮凝处理产生物化污泥中加入浓度≥93wt%的浓硫酸，使污泥PH至1-3，充分混合反应至泥水分层，分离上层酸化液，经膜过滤，透过液加入强氧化剂氧化反应，降解、去除其中可溶性COD，得硫酸铝和/或硫酸铁溶液。
本发明中。
物化污泥，是指水处理中通过加入铁盐、铝盐类絮凝剂后产生含水沉淀污泥的统称，例如污水预处理加铁盐、铝盐类絮凝剂沉淀污泥，给水处理原水加铁盐、铝盐类絮凝剂沉淀污泥，污水处理生物降解后加铁盐、铝盐类絮凝剂沉淀污泥。
加入浓度≥93wt%的浓硫酸，例如含量为93-95wt%工业废硫酸，为试验优选结果，它不仅调节PH，而且还提供硫酸根离子，使之与物化污泥中铝、铁成份结合成为可溶性硫酸铝盐、铁盐的聚凝剂，从而达到使污泥中的铝和/或铁成份转化为可溶性的硫酸铝和/或铁盐与污泥分离，并且加入浓硫酸为放热反应，有利于铝、铁溶出反应。试验发现如果采用其它酸，一是反应、分离较慢，而缺乏实际应用价值;二是加入其他酸例如HCl，因含氯离子对后续设备要求较高，会增加设备投资，变得不经济。虽然根据反应原理，低浓度硫酸也是可以应用的，但试验发现硫酸浓度过低，造成反应时间长，同时酸加入量多经济性差，同样缺乏实际应用价值。如果加入碱，则生成的铁盐沉淀与污泥混合得不到分离，生成的铝盐虽然能够溶出与污泥分离，但分离得到的铝酸盐，则不具有絮凝剂作用。由于上述原因，本发明优选为加入浓度≥93wt%的浓硫酸。
膜过滤，主要作用是使初步分离污泥后的酸化液，通过膜过滤分离进一步与其他大分子絮体、微细杂质、未能分离污泥微絮体等净化分离(膜的微孔性使水及水溶解性物质能够通过，其他则基本被阻留)，获得主要含有可溶性铝盐和/或铁盐絮凝剂、以及可溶解COD的透过液，提高了铝盐和/或铁盐富集相对浓度，确保后续所得絮凝剂相对纯度，同时也使更多溶解性铝盐和/或铁盐与污泥分离，提高从污泥中分离回收率，此为本发明方法一大创新。膜分离，理论上具有微孔膜均可以被应用，本发明试验比较，一种较好采用陶瓷微孔膜分离管，例如具有多个通道的多管式陶瓷膜分离管，相对于其他膜分离器，具有过滤通量大、且易于清洗，使用寿命长。当然其他微孔过滤膜也并不是不可以使用。
膜透过液加入强氧化剂氧化反应，其目的是通过强氧化剂氧化反应，达到氧化降解去除透过液中可溶性COD，以降低回用对处理水带入影响，强氧化剂加入量视水中COD含量确定，加入量多COD去除多，但考虑到回收絮凝剂主要用于污水处理，因此实际无必要处理至COD为零，这样很不经济。本发明试验较好是加入强氧化剂量使COD降低至200mg/l左右，此具有较好经济性，同时对带入增加COD影响也可以接受。虽然理论上加入水处理强氧化剂，例如臭氧、双氧水、氯气、二氧化氯、次氯酸钠等水处理常用强氧化剂，均可以氧化降解可溶性COD，但试验结果本发明较好采用臭氧强氧化剂，加入其他强氧化剂，成本相对较高不经济，同时有些会产生二次污染不环保，而臭氧分解后产物环保性好。
加入浓硫酸，污泥PH更好为1.8-2.5。试验表明如果PH过低(酸度高)，不仅造成加酸量大回收成本增高，而且回用絮凝剂效果反而降低;PH过高(酸度低)，主要影响铝和/或铁絮凝剂溶出率，溶出率低不仅会造成经济性差，而且对污泥减量小，因而缺乏实用价值。
本发明物化污泥资源化及减量处理方法，相对于现有技术，由于采用向经铝和/或铁盐类絮凝剂处理产生的高含水物化污泥中加入浓度≥93wt%浓硫酸，与污泥中铝和/或铁离子生成可溶性硫酸铝和/或硫酸铁并与污泥分离，使污泥中大部分水和铝、铁转化为絮凝剂，再通过膜分离进一步去除杂质提纯、增浓，污泥中铝、铁回收率可达到80-90wt%，同时通过膜分离及对透过液加入强氧化剂去除硫酸铝、硫酸铁溶液中可溶性COD，得到相对较纯主要为硫酸铝、硫酸铁絮凝剂溶液，试验比较其絮凝性能等同于商品硫酸铝、铁盐絮凝剂，可以回用于污水处理絮凝沉淀分离(加入量根据测定回收液中铝、铁含量确定)，试验表明可以节省至少50-70wt%商品絮凝剂加入量。同时加入浓硫酸生成可溶性硫酸铝、硫酸铁并与污泥分离，还具有对污泥脱水作用，污泥含水率由处理前的99wt%以上，可降低至66-70wt%左右，同时还大大减少了污泥量，具有减量化效果，经本发明方法处理后排放污泥量，仅为原来10-15wt%，从而大大降低了污泥处置费用，是一种物化污泥资源化及减量化新方法。本发明方法简便，既回收了污泥中有用的絮凝剂成份铝、铁离子，又能有效使污泥减量化(降低含水率、降低污量)，而且所得絮凝剂基本不含可溶性COD，明显区别于现有技术。