申请日2017.12.20
公开(公告)日2018.05.29
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14; C02F11/00
摘要
本发明公开了一种通过药剂复配调理城市污泥的方法。包括以下步骤：(1)先采用酸液调节PH值，而后加入铁粉和活性炭粉，充分搅拌混合均匀后，启动曝气装置进行调理，使污泥中的一部分物质从泥相转移到液相中;(2)在上一步调理后的污泥中加入过硫酸盐，亚铁离子活化过硫酸盐，再次氧化破解污泥，进而使得污泥中的结合水、吸附水、间隙水以及自由水部分脱出，以达到改善脱水性能并增加污泥上清液中SCOD、蛋白质和多糖的目的;(3)污泥调理结束后，机械脱水即可得到脱水污泥。该方法可以将城市污泥的含水率从97~99%降低到55~60%，污泥比阻和体积大大减少，燃烧热值大大提高，有利于实现污泥的无害化、稳定化、减量化和资源化，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种通过药剂复配调理城市污泥的方法，包括如下步骤：
a)将由污水处理厂产生的污泥注入到调理罐中，并向其中加入酸液，调节污泥的PH为2~4;加入铁粉和活性炭粉，启动曝气装置，搅拌均匀，充分反应20min;
b)在经过步骤a反应后的污泥中加入过硫酸盐，过硫酸盐的投加量为1.0 mmol/g VSS,且保持亚铁离子和过硫酸根离子的摩尔比为1.0~1.5之间，加入后充分搅拌均匀，反应20min;
c)将经过步骤b调理过后的污泥引入压滤机进行压滤脱水，在0.8~3MPa的压力下保持20~40min，保压完成后卸压放料。
2.根据权利要求1所述的一种通过药剂复配调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤a所述的酸液为硫酸或盐酸的废酸。
3.根据权利要求1所述的一种通过药剂复配调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤a所述的铁粉和活性炭粉的铁碳比为1，其中每升污泥所投加的铁粉量为2~3g。
4.根据权利要求1所述的一种通过药剂复配调理城市污泥的方法，其特征在于：步骤b所述的过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸钠，投加量约为每克干泥加0.18~0.42g过硫酸盐。
5.根据权利要求1所述的一种通过药剂复配调理城市污泥的方法，其特征在于：充分搅拌均匀所采用的转速为100~300 r/min，反应时间为20min。
6.根据权利要求1所述的一种通过药剂复配调理城市污泥的方法，其特征在于：所使用的压滤机为板框式压滤机。
说明书
一种通过药剂复配调理城市污泥 的方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及在污泥深度脱水方面应用的一种通过药剂复配调理城市污泥的方法。
背景技术
城市污泥是伴随着城市污水处理产生的。随着我国社会和经济的快速发展，我国的污水处理事业得到了显著的发展，相应的污泥的产生量也大大增加，污泥的处理与处置形势越来越严峻。截止2015年9月，我国污泥总量已经突破3000万吨/年，处置率仅有56%。污泥中水分含量高达95%~99%，有机质含量高，还存在着病原菌、寄生虫卵、重金属和某些有毒有害难降解有机物等，因此，未经合适处理处置的污泥进入环境后，不仅会带来二次污染，对生态环境和人类的活动也将构成严重的威胁。污泥处置的方法主要包括填埋、焚烧、堆肥等主要途径，其中填埋和焚烧在工程实际中应用的更多。然而，脱水污泥的高含水率一直是制约城市污泥后续处理处置的重要因素。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)和聚合氯化铝(PAC)调理后采用带式压滤机或离心机械脱水。然而，由于PAM长链吸附架桥容易形成团状从而包裹部分的水，脱水后泥饼的含水率仍然高达80%左右。脱水后的污泥无法达到力学指标，而且PAM的单体具有剧毒，易造成二次污染。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的难度增加。因此，对污泥进行深度脱水(含水率降低到60%以下)是污泥进行后续处理处置的关键所在。
常见的污泥调理技术有热调理、冷冻调理、超声调理及微波调理等物理方法;无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、电化学等化学调理方法，以及污泥厌氧发酵、好氧消化处理等生物调理方法。物理调理方法能耗较高，成本因素限制了实际工程应用推广;生物调理方法的研究起源较晚，因而应用较少;污泥化学调理方法是目前应用最为广泛的污泥调理技术。工程实际中处理污泥通常采用铝盐、铁盐、粉煤灰以及石灰等的两种或者多种进行复配调理，虽然可以使污泥的含水率大幅降低，但是调理剂的用量大，大大的增加了污泥脱水后的干重，给污泥后续的处理处置带来了新的问题。单独使用活化过硫酸盐氧化法，能够有效破解微生物细胞和胞外聚合物EPS，但其不能形成多孔骨架结构，因而对脱水性能的改善有限。而且投加量大导致的成本增加会限制其实际应用。因此，开发高效、安全、经济的污泥脱水调理方法对污泥处置和资源化利用非常重要，而破坏污泥絮体结构、促使污泥结合水及细胞内部水的释放是关键。
发明内容
对污泥进行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。针对现有化学方法的缺点和不足，本发明提供了一种通过药剂复配调理城市污泥的方法。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重，而且有利于污泥后续处置及资源化利用。
一种通过药剂复配调理城市污泥的方法，包括如下步骤：
a) 将由污水处理厂产生的污泥注入到调理罐中，并向其中加入酸液，调节污泥的PH为2~4;加入铁粉和活性炭粉，启动曝气装置，搅拌均匀，充分反应20min;
b) 在经过步骤a反应后的污泥中加入过硫酸盐，过硫酸盐的投加量为1.0 mmol/gVSS,且保持亚铁离子和过硫酸根离子的摩尔比为1.0~1.5之间，加入后充分搅拌均匀，反应20min;
c) 将经过步骤b调理过后的污泥引入压滤机进行压滤脱水，在0.8~3MPa的压力下保持20~40min，保压完成后卸压放料。
步骤a所述的酸液为硫酸或盐酸的废酸。
步骤a所述的铁粉和活性炭粉的铁碳比为1，其中每升污泥所投加的铁粉量为2~3g。
步骤b所述的过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸钠，投加量约为每克干泥加0.18~0.42g过硫酸盐。
步骤a和b中，充分搅拌均匀所采用的转速为100~300 r/min，反应时间为20min。
所使用的压滤机为板框式压滤机。
本发明的工作原理如下：本发明方法将铁碳微电解和Fe2+活化过硫酸盐氧化两者结合起来，并且利用了活性炭粉的骨架构建和吸附特性，不仅改善了污泥的脱水性能，还大大提高了脱水后泥饼的热值。酸液加入后可以预先调整污泥的PH值，从而有利于铁粉和活性炭粉加入后铁碳微电解反应的发生，通过填料微电解产生的电位差初步破解污泥絮体表面的胞外聚合物EPS，其次，微电解反应产生的铁离子和亚铁离子可以和后面加入过硫酸盐反应，活化过硫酸根离子，产生强氧化剂硫酸根自由基(·SO4-)，可以充分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，同时活性炭粉可以吸附部分污泥，形成渗透、牢固性的晶格结构，保证了机械脱水过程中滤饼的通透性，提高了过滤和压缩阶段的脱水速度。另外，污泥胶体带负电荷，反应过程中产生的铁离子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，促使污泥絮凝和沉降。综上所述，本发明方法大大提高了污泥调理的效率，改善了污泥的脱水性能，降低了处理成本。经本发明方法调理后的污泥比阻降低约90%，污泥的含水率从调理前的97~99%降低到55~60%，污泥体积大幅减少，处理后的污泥中有毒有害物质和病原体含量很低，方便污泥运输和后续的处理处置。