專利名稱：一種污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法
一種污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)境工程和污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，并專注于一種污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，以達(dá)到改善污泥脫水性能、實(shí)現(xiàn)污泥減量化目的。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)污泥產(chǎn)量的逐年增加，剩余污泥的后續(xù)處理成為許多城市面臨的一大難題。剩余污泥的含水率高，脫水性能差，通常達(dá)不到后續(xù)處理處置的要求，導(dǎo)致污泥后續(xù)處置的難度與成本過高，成為制約污泥減量化、無害化、資源化處理處置的主要因素。因此，改善污泥脫水性能以降低污泥含水率，有效實(shí)現(xiàn)污泥減量化，成為具有重要實(shí)踐意義的研究課題。
污泥調(diào)理能夠改變污泥的物理和化學(xué)性質(zhì)，從而改善污泥的脫水性能，降低污泥脫水后的含水率。污泥化學(xué)調(diào)理因其操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低及效果穩(wěn)定而被廣泛使用。城市污水廠污泥處理實(shí)踐中，陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)是使用最廣泛的一種絮凝劑型化學(xué)調(diào)理劑，CPAM調(diào)理污泥具備操作簡(jiǎn)單，比無機(jī)絮凝劑高效、投加量小且效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但由于活性污泥中含有大量的微生物細(xì)胞以及胞外聚合物(EPS)，細(xì)胞內(nèi)部水以及EPS表面結(jié)合水很難通過CPAM的調(diào)理而釋放出來，成為阻礙污泥脫水性能的關(guān)鍵因素。
隨著科技進(jìn)步，化學(xué)氧化等技術(shù)也逐漸應(yīng)用于改善污泥的脫水性能。Fenton試劑是Fe2+和H2O2組成的強(qiáng)氧化性溶液，可有效降解污泥有機(jī)物，溶解和破壞EPS結(jié)構(gòu)，釋放細(xì)胞內(nèi)部水，實(shí)現(xiàn)污泥脫水性能的改善和污泥減量化。如申請(qǐng)?zhí)枮?01010000269. 1，名稱為一種生物酸化_類Fenton氧化聯(lián)用改善剩余污泥脫水性能的方法，公開號(hào)為CN101759337A， 在投加足量底物的條件下，從污泥中培養(yǎng)馴化土著酸化細(xì)菌作為接種液；將接種液加入到剩余污泥中，在有氧、攪拌和適量底物條件下對(duì)污泥進(jìn)行生物酸化，然后利用Fenton試劑對(duì)污泥進(jìn)行氧化，再投加Ca(OH)2調(diào)節(jié)污泥的pH至中性，提高了污泥脫水性能。但這種方法污泥調(diào)理前的預(yù)處理污泥量過大，且需要預(yù)先對(duì)污泥進(jìn)行生物酸化，酸化后PH降至2-3， 操作不易控制。
表面活性劑主要由憎水基和親水基兩部分組成，可降低表面張力或兩相間界面張力。向污泥中投加表面活性劑進(jìn)行污泥調(diào)理后，一方面表面活性劑可改變污泥顆粒之間及其顆粒和水分子之間的界面張力，絮體結(jié)構(gòu)分散解體，使EPS吸附和包裹的水分以及微生物胞內(nèi)水分得到釋放，污泥中水分分布發(fā)生變化；另一方面，表面活性劑通過靜電作用和范德華力吸附于污泥表面，從而改變污泥表面特性，使泥絮體尺寸變大，同時(shí)分散的懸浮離子濃度降低。通過表面活性劑使部分間隙水轉(zhuǎn)化為自由水，易被去除的水分比例增加，從而提高了污泥脫水性能。
通過無機(jī)酸直接對(duì)污泥進(jìn)行酸化，能大大縮短污泥酸化的時(shí)間。然后利用Fenton 試劑氧化和表面活性劑(十六烷基三甲基溴化銨，CTMAB)進(jìn)行污泥調(diào)理，投加CPAM對(duì)污泥絮凝處理，利用其高效絮凝作用，將Fenton試劑氧化和CTMAB調(diào)理后的污泥顆粒進(jìn)行絮凝脫水，進(jìn)一步提高污泥脫水的固液分離效果。綜上可知，本發(fā)明專利涉及的Fenton試劑-表CN 102910793 A書明說2/4頁面活性劑_聚丙烯酰胺污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，能顯著改善污泥脫水性能，形成較理想的污泥形態(tài)，并削減污泥后續(xù)處理處置成本。發(fā)明內(nèi)容
I.發(fā)明目的
本發(fā)明專利針對(duì)城市污水處理廠剩余污泥脫水性能差、泥餅后續(xù)處理處置成本較高的現(xiàn)狀，通過一種污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，提高剩余污泥脫水的固液分離比，可顯著改善污泥脫水性能，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)污泥減量化的目的。
2.技術(shù)方案
本發(fā)明專利提供一種污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，主要的技術(shù)方案如下
(I)向無機(jī)酸酸化后的污泥(pH = 5)投加Fenton試劑進(jìn)行調(diào)理，H2O2投加量為 2g/L，F(xiàn)eSO4投加量為2. 4g/L，生成具有強(qiáng)氧化作用的羥基自由基(·0Η)，利用Fenton試劑的氧化作用有效降解有機(jī)物，溶解和破解污泥中的微生物細(xì)胞和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水及胞外聚合物表面結(jié)合水。
(2)向Fenton試劑氧化后的污泥投加8g/L的表面活性劑CTMAB，以降低污泥的表面張力，改變污泥表面特性，使EPS吸附和包裹的水分以及微生物胞內(nèi)水分得到進(jìn)一步釋放，部分間隙水轉(zhuǎn)化為自由水。
(3)經(jīng)Fenton試劑和CTMAB調(diào)理后的污泥中投加CPAM，CPAM投加量為75mg/L，攪拌方式為400rpm攪拌30s后以60rpm攪拌5min,利用CPAM的絮凝作用，將(I) (2)調(diào)理后形成的結(jié)構(gòu)分散、顆粒粒徑小、比表面積大的污泥顆粒絮凝，增強(qiáng)污泥的絮凝效果，改善污泥脫水性能。
3.本發(fā)明的創(chuàng)新性
本發(fā)明涉及的污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法與現(xiàn)有的剩余污泥脫水技術(shù)相比，創(chuàng)新性如下
(I)本發(fā)明聯(lián)合Fenton試劑、表面活性劑、聚丙烯酰胺協(xié)同調(diào)理剩余污泥，作為顯著改善污泥脫水性能的新型污泥調(diào)理方法，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐中少有應(yīng)用。城市污水廠污泥的處理處置實(shí)踐中，多使用化學(xué)絮凝劑CPAM的衍生物進(jìn)行污泥的脫水處理，調(diào)理后的污泥含水率仍較高，造成污泥后續(xù)處置成本增加。專利號(hào)為W003/045852A1的發(fā)明專利公開的污泥調(diào)理方法，投加鐵離子與H2O2后投加有機(jī)聚合物對(duì)污泥進(jìn)行絮凝穩(wěn)定處理，可有效提高污泥機(jī)械脫水后的含固率。但目前尚無將Fenton試劑、表面活性劑、聚丙烯酰胺聯(lián)合調(diào)理，以提高污泥脫水性能的方法工藝的相關(guān)報(bào)道。
(2)本發(fā)明專利涉及新型污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，調(diào)理后污泥含水率為78. 2%, 相對(duì)未經(jīng)調(diào)理的污泥87. 7%的含水率，含水率降低9. 5個(gè)百分點(diǎn)，泥餅產(chǎn)量由O. 218t/m3減少到O. 115t/m3，污泥脫水性能顯著改善，達(dá)到理想的污泥減量化效果，有利于污泥資源能源的綜合利用。
(3)本發(fā)明涉及的污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，將Fenton試劑的強(qiáng)氧化性、CTMAB對(duì)污泥表面特性的改變作用、CPAM的強(qiáng)絮凝效果充分結(jié)合，發(fā)揮各類調(diào)理劑的優(yōu)勢(shì)，有效改善污泥的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，釋放污泥釋放細(xì)胞內(nèi)部水及胞外聚合物表面結(jié)合水，顯著改善污泥脫水性能。4
(4) Fenton試劑的強(qiáng)氧化性作用，對(duì)污泥起到消毒、除臭作用，還可降低污泥中的懸浮固體(SS)含量，懸浮固體的降低和污泥含水率的下降，脫水后污泥運(yùn)輸和處理費(fèi)用減少。并且，使用Fenton試劑和CTMAB所增加的藥劑費(fèi)用，遠(yuǎn)低于污泥脫水性能改善前后節(jié)省的后續(xù)運(yùn)輸和處理處置費(fèi)用。
(5)本發(fā)明涉及的污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，應(yīng)用于濃縮池污泥脫水單元控制和運(yùn)行過程中，最佳PH條件呈弱酸性，易于控制調(diào)節(jié)，且該技術(shù)工藝構(gòu)筑物少，工序簡(jiǎn)單，操作便捷，投資運(yùn)行成本低廉，可為剩余污泥處理處置提供新的思路。


附圖I為本發(fā)明污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法的工藝運(yùn)行圖。
附圖2為濃縮池污泥、Fenton試劑調(diào)理后的污泥、以及應(yīng)用本發(fā)明污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法后的污泥微觀形態(tài)對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的工作原理和實(shí)施方式
本發(fā)明所述的一種污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，具體實(shí)施運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過濃縮的污泥經(jīng)過酸化后，輸送至Fenton試劑氧化池,在氧化池中污泥在持續(xù)的攪拌作用下，與Fenton試劑發(fā)生反應(yīng)而被氧化；當(dāng)Fenton反應(yīng)完全后，投加CTMAB進(jìn)行調(diào)理；然后加入CPAM對(duì)污泥進(jìn)行絮凝調(diào)理，并輸送至機(jī)械脫水設(shè)備進(jìn)行脫水；最后脫水后的污泥泥餅外運(yùn)進(jìn)一步處理， 大大降低后續(xù)處理處置污泥量及處理費(fèi)用，脫出的水分則返回污水處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理。
實(shí)施例I
其運(yùn)行的過程如圖I所示，濃縮池的污泥經(jīng)無機(jī)酸酸化后(pH = 5)，輸送至 Fenton試劑氧化池(H2O2投加量為2g/L，F(xiàn)eSO4投加量為2. 4g/L，反應(yīng)60min)，污泥在氧化池中持續(xù)的攪拌作用下，與Fenton試劑發(fā)生反應(yīng)，污泥中有機(jī)物被降解，細(xì)胞壁及污泥中胞外聚合物(EPS)被溶解和破裂，大量的細(xì)胞內(nèi)部水和EPS結(jié)合水被釋放出來；當(dāng)Fenton 反應(yīng)完全后，投加8g/L的CTMAB進(jìn)行調(diào)理；然后用CPAM對(duì)污泥進(jìn)行絮凝調(diào)理(CPAM投加為 75mg/L,攪拌方式為400rpm攪拌30s后以60rpm攪拌5min),污泥中的分散細(xì)小顆粒被吸附絮凝，實(shí)現(xiàn)良好的泥水分離；然后污泥被輸送至機(jī)械脫水設(shè)備進(jìn)行脫水；最后脫水后的污泥泥餅外運(yùn)進(jìn)一步處理，脫出的水分則返回污水處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理。
某污水處理廠，設(shè)計(jì)流量為10萬t/d，目前進(jìn)水為6萬t/d，采用A2/0氧化溝水處理工藝。進(jìn)水中生活污水占70% 80%，工業(yè)廢水主要是電子廠、銅鋅電鍍廠、蓄發(fā)電池生產(chǎn)廠產(chǎn)生的廢水。目前該廠濃縮池污泥含水率為含水率為96. 3%，脫水后泥餅含水率為 87. 7%。該廠采用本發(fā)明涉及的污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，工藝流程如圖I所示，污泥各項(xiàng)指標(biāo)表I所示
表I某污水處理廠濃縮池污泥經(jīng)本發(fā)明污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法前后各指標(biāo)變化
權(quán)利要求
1.一種污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法，其特征在于將Fenton試劑(Fe2+/H202)氧化后的污泥，投加表面活性劑(十六烷基三甲基溴化銨，CTMAB)調(diào)理，再投加聚丙烯酰胺CPAM絮凝脫水，聯(lián)合Fenton試劑的強(qiáng)氧化性、CTMAB對(duì)污泥表面特性的改變作用、CPAM的強(qiáng)絮凝效果， 輔以適當(dāng)?shù)腜H調(diào)節(jié)和機(jī)械脫水，可顯著改善污泥脫水性能，達(dá)到理想的污泥減量化效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述聯(lián)合調(diào)理脫水方法，其特征在于由如下步驟組成(1)利用無機(jī)酸調(diào)節(jié)污泥PH= 5，污泥調(diào)理時(shí)H2O2投加量為2g/L，F(xiàn)eSO4投加量為2. 4g/ L，生成具有強(qiáng)氧化作用的羥基自由基(· 0H)，形成由H2O2和Fe2+組成的混合體系，即標(biāo)準(zhǔn) Fenton試劑。利用Fenton試劑的氧化作用降解有機(jī)物，溶解和破解污泥中的微生物細(xì)胞和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水及胞外聚合物表面結(jié)合水，同時(shí)還對(duì)污泥有消毒、除臭作用。(2)經(jīng)Fenton試劑氧化后的污泥中投加8g/L的表面活性劑CTMAB進(jìn)行調(diào)理，以降低污泥液體表面張力，改變污泥表面特性，使EPS吸附和包裹的水分以及微生物胞內(nèi)水分得到進(jìn)一步釋放，部分間隙水轉(zhuǎn)化為自由水。(3)經(jīng)Fenton試劑和CTMAB調(diào)理后的污泥中投加CPAM，CPAM投加量為75mg/L，攪拌方式為400rpm攪拌30s,然后以60rpm攪拌5min。利用CPAM的絮凝作用將被(I) (2)污泥調(diào)理后形成的結(jié)構(gòu)分散、顆粒粒徑小、比表面積大的污泥顆粒絮凝，增強(qiáng)污泥的絮凝效果，并提高污泥離心脫水后的固液分離比。
3.權(quán)利要求2所述污泥聯(lián)合調(diào)理方法，其特征在于輔以機(jī)械離心脫水后，剩余污泥含水率低至78. 2%，相對(duì)未經(jīng)調(diào)理的污泥87. 7%的含水率，含水率降低9. 5個(gè)百分點(diǎn)，泥餅產(chǎn)量由O. 218t/m3減少到O. 115t/m3，污泥脫水性能顯著改善，有效削減投資運(yùn)行成本，達(dá)到理想的污泥減量化效果。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“一種污泥聯(lián)合調(diào)理脫水方法”，屬于環(huán)境工程和污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。向無機(jī)酸酸化后的污泥(pH＝5)中投加H2O2和FeSO4，利用Fenton試劑強(qiáng)氧化作用降解有機(jī)物，溶解和破解污泥中的微生物細(xì)胞和胞外聚合物；之后投加表面活性劑CTMAB以降低表面張力，改變污泥表面特性，部分間隙水轉(zhuǎn)化為自由水；再利用聚丙烯酰胺CPAM對(duì)污泥顆粒的絮凝作用，將結(jié)構(gòu)分散、顆粒粒徑小、比表面積大的污泥顆粒絮凝。經(jīng)Fenton試劑-表面活性劑-聚丙烯酰胺聯(lián)合調(diào)理，污泥離心脫水后含水率由87.7％降低到78.2％，泥餅產(chǎn)量由0.218t/m3減少到0.115t/m3，可顯著改善污泥脫水性能，有效削減投資運(yùn)行成本，達(dá)到理想的污泥減量化目的。
文檔編號(hào)C02F11/14GK102910793SQ20121044938
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者馬俊偉, 曹芮, 王洪濤, 劉杰偉, 岳東北 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)