申请日2019.10.16
公开(公告)日2019.12.24
IPC分类号C02F1/72; B01J27/24; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种污泥资源化利用处理有机废水的方法，属于污泥资源化利用领域和水处理技术领域。本发明利用造纸污水处理厂以及工业园区污水处理厂产生的浓缩池泥(含Fenton深度处理污泥)作为原料，加入KMnO4进行调理反应，然后进行脱水、清洗、烘干、破碎、高温焙烧步骤，制备了污泥炭基Fe‑Mn催化剂。将制备的催化剂在过一硫酸盐(PMS)存在下处理难降解有机废水,实现了污泥资源化利用和难降解废水高效去除的双赢。该催化剂制备方法原料低廉易得、制备过程简单，变废为宝，同时提高污泥脱水性能，实现污泥脱水产生的废水的TOC去除。
权利要求书
1.一种污泥资源化利用处理有机废水的方法，其特征在于，通过如下方法实现：(1)取浓缩池污泥，添加高锰酸钾，搅拌混合均匀;(2)将步骤(1)中反应完全后的泥过滤并用去离子水清洗，然后将滤饼烘干磨碎;(3)将步骤(2)所得的前体至于坩埚中，在600 oC-900 oC下高温焙烧，结束后冷却至室温，得到污泥炭基Fe-Mn催化剂;(4)将所得污泥炭基Fe-Mn催化剂添加到难降解有机废水中，然后添加过一硫酸盐氧化剂，对废水中有机物进行降解和矿化;
所采用的浓缩池污泥来源于造纸污水处理厂或工业园区污水处理厂，其中铁元素质量百分含量8%-10%;所述KMnO4加入量为绝干污泥重量的7%-20%。
2.如权利要求1所述的污泥资源化利用处理有机废水的方法，其特征在于，步骤(4)处理条件:反应温度 10-45oC，pH：2-12，过氧一硫酸盐(PMS)添加量1-5mmol/L，污泥炭基Fe-Mn催化剂投加量0. 1g/L-1.0g/L，难降解有机物浓度0.01-0.5mmol/L。
说明书
一种污泥资源化利用处理有机废水的方法
技术领域
本发明涉及一种污泥资源化利用处理有机废水的方法，属于污泥资源化利用领域和水处理技术领域。
背景技术
污泥是污水处理过程中无法避免的副产品，通常含有病原微生物、寄生虫卵和大量难降解物质，如果处置不彻底，对环境造成污染。目前，水处理产生的大量污泥的处理和处置一直是国内难以解决的问题。从污水里转入污泥中的COD比例约30%-50%，转移到污泥中的氮约为20%-30%，磷约90%。若不对污泥进行合理的处理处置，节能减排的目标将大打折扣，所以污水处理与污泥并重。如何妥善处理污泥，使其稳定化、无害化、减量化、资源化，成为环境治理中面临的重要问题。目前我国污泥处理的主要方法包括填埋、堆肥、自然干化和焚烧，卫生填埋需要占用大量的土地资源且极易污染生态环境;堆肥可以实现污泥资源化利用，但污泥中重金属成为瓶颈;付钱焚烧及干化技术耗能较大，且焚烧极易造成空气污染。所以污泥资源化利用是大势所趋，势在必行。
高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了威胁，然而利用现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而高级氧化法(Advanced Oxidation Process,简称AOPs)基于产生高活性氧物种，如羟基自由基，超氧阴离子自由基，硫酸根，单线态氧，可将高浓度的有机废水直接矿化或氧化，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，提高污染物的可生化性，同时在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，具有很好的应用前景。过氧化氢和过硫酸盐是AOPs中产生活性氧的常用氧化剂。过硫酸盐，例如过氧一硫酸盐(PMS，HSO5-)和过二硫酸盐(PDS，S2O82-)由于比过氧化氢(H2O2)更稳定，活化过硫酸盐过程中产生的硫酸根(E0=2.5-3.1 V)比羟基(E0=1.8-2.7 V)更具选择性，可氧化具有碳碳双键和苯环的化合物，吸引了研究者越来越多的关注。而热辐射、紫外、过渡金属、阳离子和零价金属能够活化过硫酸盐，但高温和紫外光辐照对能量有较高的要求，而且一些金属的毒性和二次污染的风险制约了这些活化方法在工业上的进一步应用，因此，开发一种低成本、高效率、稳定性强的催化剂活化过硫酸盐，用于降解有机污染物具有重要的意义。
污泥中有机物含量高且含有多种金属元素，利用物理、化学等方法可以制备出污泥炭，将活性高、且不易流失的金属Mn负载在污泥炭上制成催化剂，用于难降解有机废水的处理，达到以废治废目的，同时实现污泥资源化利用，有利于环境保护。目前未见相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种污泥资源化再利用处理有机废水的方法，利用污泥制备出污泥基金属催化剂，用于降解有机废水中的污染物，实现以废治废，实现工业化推广应用。
为了实现上述目的，本发明以浓缩池污泥及活性组分作为载体，以KMnO4为调理剂，其氧化降解后生成的含锰物质为活性组分制得污泥炭基Fe-Mn催化剂，将其用于有机废水的处理。
具体方法如下：(1)取浓缩池污泥，添加高锰酸钾，搅拌混合均匀。(2)将步骤(1)中反应完全后的泥过滤并用去离子水清洗，然后将滤饼烘干磨碎。(3)将步骤(2)所得的前体至于坩埚中，在600 oC-900 oC下高温焙烧，结束后冷却至室温，得到污泥炭基Fe-Mn催化剂。(4)将所得污泥炭基Fe-Mn催化剂添加到难降解有机废水中，然后添加过一硫酸盐氧化剂，对废水中有机物进行降解和矿化。处理条件:反应温度 10-45oC，pH：2-12，过氧一硫酸盐(PMS)添加量1-5mmol/L，污泥炭基Fe-Mn催化剂投加量0. 1g/L-1.0g/L，难降解有机物浓度0.01-0.5mmol/L。
所采用的浓缩池污泥主要来源于造纸污水处理厂或工业园区污水处理厂，绝干污泥有机质含量50%-60%，污泥含水率90%-99%，灰分中含钙、铁、硅、铝等元素，其中铁元素质量百分含量8%-10%。所述KMnO4最佳加入量为绝干污泥重量的7%-20%。
所述过一硫酸盐氧化剂优选过硫酸氢钾或过硫酸氢钠。
本发明创新点：以污泥炭为骨架，利用污泥中的铁元素，加入KMnO4，制备含有铁、锰的污泥炭基催化剂，用于催化降解有机废水。
本发明具有以下优点：1、充分利用含铁污泥，以其为主要原料，添加KMnO4进行前处理，烧制后得到新型污泥炭基催化剂，用于难降解有机废水的处理，能够高效快速去除水体中的有机污染物，同时为污泥处理提供了一条出路，符合可持续发展的理念及国家节能减排政策。2、本发明同时提高了污泥脱水性能，高效去除污泥脱水产生的废水中的TOC。3、含铁污泥和前处理添加的高锰酸钾中的Mn协同作用，可高效降解甚至矿化废水中难降解有机物，在强酸强碱反应体系中均有良好的效果，能够循环使用5次，5次循环使用后经煅烧催化效率如初。改进了传统催化剂稳定性差、催化性性能不足、成本高等问题，催化剂效率高、活性强，是一种性能优异的催化剂。有利于在废水处理中的推广及应用，具有良好的环境效益和经济效益。（发明人寇丽栋;王静;赵亮;田振邦;王俊;段文杰;曹继红;黄做华;黄伟庆;李宾宾;李箐湲）