本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種改善剩余污泥脫水性能的工藝。

背景技術(shù)：

2015年全國污水處理量為784億噸，污泥產(chǎn)生量為3400萬噸（含水率80%），且污泥產(chǎn)生量呈逐年持續(xù)高速增長趨勢，在中國污水處理事業(yè)不斷取得進(jìn)步的同時將面臨污泥處理處置的巨大壓力。城市污水廠剩余污泥具有總量大、含水率高（含水率一般在98%以上）、成份復(fù)雜多變、富含有機物、含大量病原菌和寄生菌、易腐爛、不易脫水、重金屬含量高等特點，如果不經(jīng)無害化和穩(wěn)定化處理，將對土壤、大氣產(chǎn)生二次污染，嚴(yán)重威脅人類健康，因此對污泥需進(jìn)行穩(wěn)定化、減量化、無害化、資源化處理處置。

“水十條”就我國污泥處理處置提出了新要求：推進(jìn)污泥處理處置。污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置，禁止處理處置不達(dá)標(biāo)的污泥進(jìn)入耕地。非法污泥堆放點一律予以取締。現(xiàn)有污泥處理處置設(shè)施應(yīng)于2017年底前基本完成達(dá)標(biāo)改造，地級及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上。為了響應(yīng)國家政策、減少污泥的二次污染及提高污泥的資源化應(yīng)用，開發(fā)新的污泥處理處置技術(shù)成為大氣治理、污水治理后的第三大課題?，F(xiàn)有污泥處理處置技術(shù)只重污泥減量，忽視污泥穩(wěn)定化和無害化，資源化更是難以實現(xiàn)。目前污水廠主要采用以下兩種污泥脫水工藝：第一種是添加陽離子型PAM直接對污泥進(jìn)行帶式壓濾或離心脫水，由于沒有有效的破解污泥顆粒中菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的吸包水和細(xì)胞水，只能將污泥含水率降至80%~85%，造成污泥體積大、外運處置成本高、難資源化應(yīng)用、污泥填埋易反溶滲出造成填埋地二次污染等缺點。

第二種工藝是采用FeCl3、CaO和PAM作為污泥調(diào)理劑對污泥進(jìn)行濃縮處理，能將污泥含水率降至60%左右，實現(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)定化。但該工藝需加入大量CaO致使污泥量增加15~20%，且處理成本高，得到一噸含水率60%污泥的處理成本在100~200元。另外，污泥處理后由于含大量鈣鹽、鐵鹽致使污泥干硬，只能填埋或焚燒，且焚燒時因含鹽量太高而熱值低，難以實現(xiàn)污泥的資源化應(yīng)用。

除了上述兩種傳統(tǒng)的污泥處理處置方法，目前已有類fenton氧化改善污泥脫水性能的專利報道，例如CN104003602B先調(diào)節(jié)污泥濃度再采用硫酸、鹽酸等強腐蝕性無機酸調(diào)節(jié)污泥pH值至3~4，加入硫酸亞鐵和雙氧水發(fā)生類fenton氧化，反應(yīng)完后進(jìn)行泥水分離，再向濾液中加石灰乳調(diào)節(jié)pH至6.8~7.5，采用一體化設(shè)備對濾液進(jìn)行處理。該專利采用強無機酸調(diào)pH至3~4，不僅會對加藥系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)及管道造成腐蝕，且后期需加入大量石灰乳來回調(diào)pH對濾液進(jìn)行處理，整個過程繁瑣，不僅消耗大量藥劑且需投入大量設(shè)備及人力。另外，剩余污泥在污泥濃縮池停留時間較長時易發(fā)生厭氧消化產(chǎn)生硫化物、氨氣、甲烷等還原性物質(zhì)，很難調(diào)質(zhì)將污泥含水率降至60%以下，對此，研究和開發(fā)一種新的簡單易操作且能實現(xiàn)污泥的資源化利用的污泥處理工藝具有十分重要的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)保和社會意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種改善剩余污泥脫水性能的工藝，采用低溫等離子技術(shù)聯(lián)合類fenton氧化協(xié)同處理剩余污泥，有效破壞污泥細(xì)胞壁，改善污泥脫水性能；污泥脫水后含水率低于60%，含鹽量少、熱值高，既適合衛(wèi)生填埋、焚燒又適合好氧發(fā)酵制備生物有機肥。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種改善剩余污泥脫水性能的工藝，包括以下步驟：

步驟一：低溫等離子曝氣：將剩余污泥泵入低溫等離子曝氣池，曝氣反應(yīng)20~40min，除掉剩余污泥中的硫化氫、氨氣、氰化物、甲烷、甲硫醇等還原性物質(zhì)，改善污泥的品質(zhì)，減少后續(xù)氧化劑的添加量；

步驟二：酸度調(diào)節(jié)：將步驟一中反應(yīng)后的污泥泵入帶有攪拌裝置的污泥均質(zhì)池中，開啟攪拌裝置，采用計量泵按污泥絕干量5%~20%的量加入300~350g/L濃度的酸性催化劑溶液調(diào)節(jié)污泥pH為5.5~6.5；

步驟三：類fenton氧化：將步驟二中反應(yīng)后的污泥泵入類fenton氧化池，采用計量泵按污泥絕干量1%~6%的量加入能產(chǎn)生羥基自由基的氧化劑，攪拌反應(yīng)5~20min；

步驟四：板框壓濾：采用板框壓濾機對步驟三中處理后的污泥壓濾，得到含水率低于60%的污泥及pH為6~7的濾液。

所述剩余污泥是初沉污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥、化學(xué)污泥或消化污泥。

所述還原性物質(zhì)是硫化氫、氨氣、氰化物、甲烷和甲硫醇。

進(jìn)一步地，所述氧化劑是雙氧水或過碳酸鈉。

進(jìn)一步地，所述酸性催化劑溶液，其成份為硫酸亞鐵、草酸、氨基磺酸按（20~40）:（0~1）:（0~10）的質(zhì)量比混合而成，一般配制成100~400g/L溶液，優(yōu)選配制成300~350g/L的溶液用于調(diào)節(jié)污泥pH值，為改善剩余污泥脫水性能提供適宜的酸度和催化劑。

本發(fā)明的有益效果是，（1）本發(fā)明采用低溫等離子技術(shù)聯(lián)合類fenton氧化協(xié)同處理剩余污泥，有效破壞污泥細(xì)胞壁，改善污泥脫水性能，污泥脫水后含水率低于60%，含鹽量少、有機質(zhì)高、熱值高。根據(jù)泥餅重金屬的含量，可選擇回收進(jìn)行衛(wèi)生填埋或運往發(fā)電廠焚燒發(fā)電或好氧發(fā)酵制備有機肥。用于衛(wèi)生填埋、含水率低的污泥體積大大減少，節(jié)約填埋空間且不易返溶和滲出，杜絕了污泥對填埋場周圍土地的二次污染。用于發(fā)電廠焚燒發(fā)電的污泥，含水率低、含鹽量低、熱值高，不需添加助燃燃料。泥餅重金屬含量達(dá)制肥標(biāo)準(zhǔn)時可用于好氧發(fā)酵制備有機肥和生物有機肥，泥餅含水率在50~60%，適合好氧發(fā)酵所需水分，只需添加少量秸稈調(diào)節(jié)其透氣性再加入菌劑好氧發(fā)酵即可，制得的肥料可用于綠化施肥和土壤改良。整個工藝能實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化處理處置；

（2）本發(fā)明采用低溫等離子技術(shù)聯(lián)合類fenton氧化協(xié)同處理剩余污泥，改善污泥脫水性能，工藝過程簡單、易于控制、設(shè)備投資費用低、藥劑耗量少、運行成本低，可實現(xiàn)污泥的規(guī)模化處理，為我國污泥處理處置提供了一種新思路；

（3）本發(fā)明引入低溫等離子技術(shù)，該設(shè)備裝機功率低，耗電量少，以空氣為氧源，在常溫下就能持續(xù)產(chǎn)生臭氧和羥基自由基，不僅能除掉剩余污泥中的硫化氫、氨氣、氰化物、甲烷、甲硫醇等還原性物質(zhì)，改善污泥厭氧后難調(diào)質(zhì)壓濾的現(xiàn)狀，而且能減少后續(xù)氧化劑的添加量，降低處理成本；

（4）本發(fā)明采用酸性催化劑調(diào)節(jié)污泥的pH至5.5~6.5，不僅能催化fenton反應(yīng)、加快污泥細(xì)胞破壁，而且反應(yīng)完成后濾液pH在6.0~7.0之間，不需要另加堿液回調(diào)濾液pH，整個工藝投加藥劑少，工藝簡單，避免了其他工藝因采用CaO而增加15~20%污泥量的弊端；

（5）本發(fā)明采用低溫等離子技術(shù)聯(lián)合類fenton氧化協(xié)同處理剩余污泥，能破解污泥細(xì)胞壁和胞外聚合物EPS，釋放胞內(nèi)物質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)水，減少污泥體積，同時還能有效氧化去除污泥中的硫化氫、甲硫醇等臭氣和污泥中各種病菌的毒性，改善污泥的品質(zhì)，提高污泥的資源化應(yīng)用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

參照圖1，一種改善剩余污泥脫水性能的工藝，包括以下步驟：

步驟一：低溫等離子曝氣：將污泥濃縮池中的剩余污泥通過液壓泵通入低溫等離子曝氣池，在低溫等離子曝氣裝置作用下曝氣反應(yīng)30min，除掉剩余污泥中的硫化氫、氨氣、氰化物、甲烷、甲硫醇等還原性物質(zhì)，改善污泥的品質(zhì)，減少后續(xù)氧化劑的添加量；

步驟二：酸度調(diào)節(jié)：將步驟一中反應(yīng)后污泥通過液壓泵通入帶有攪拌裝置的污泥均質(zhì)池中，開啟攪拌裝置，采用計量泵按污泥絕干量15%的量加入320g/L濃度的酸性催化劑溶液調(diào)節(jié)污泥pH為6.0；

步驟三：類fenton氧化：將步驟二中的污泥通過液壓泵通入類fenton氧化池，采用計量泵按污泥絕干量3%的量加入30%雙氧水，攪拌反應(yīng)20min；

步驟四：板框壓濾：將步驟三中反應(yīng)后的污泥通過液壓泵通入板框壓濾機進(jìn)行壓濾，得到含水率為56.2%的泥餅及pH為6.36的濾液。根據(jù)泥餅有機質(zhì)和重金屬的含量，選擇回收進(jìn)行衛(wèi)生填埋或運往發(fā)電廠焚燒發(fā)電或好氧發(fā)酵制備有機肥，濾液返回調(diào)節(jié)池與進(jìn)水一起處理。

所述剩余污泥是初沉污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥、化學(xué)污泥或消化污泥。

所述還原性物質(zhì)是硫化氫、氨氣、氰化物、甲烷和甲硫醇。

進(jìn)一步地，所述氧化劑是雙氧水或過碳酸鈉。

進(jìn)一步地，所述酸性催化劑是固體催化劑，其成份為硫酸亞鐵、草酸、氨基磺酸按（20~40）:（0~1）:（0~10）的質(zhì)量比混合而成，一般配制成100~400g/L溶液，優(yōu)選配制成300~350g/L的溶液用于調(diào)節(jié)污泥pH值，為改善剩余污泥脫水性能提供適宜的酸度和催化劑。

本發(fā)明中，低溫等離子設(shè)備裝機功率低、耗電量少、運行成本低，以空氣為氧源，在常溫下就能持續(xù)產(chǎn)生臭氧和羥基自由基等氧化性物質(zhì)，不僅能除掉剩余污泥中的硫化氫、氨氣、氰化物、甲烷、甲硫醇等還原性物質(zhì)，改善污泥厭氧后難調(diào)質(zhì)壓濾的現(xiàn)狀，而且與類fenton氧化相輔相成，減少氧化劑的添加量，降低處理成本。