本發(fā)明屬于污泥脫水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水方法。

背景技術(shù)：

石油化工是以石油為原料，以裂解、精煉、分餾、重整和合成等工藝為主的一系列有機(jī)物加工過程，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中具有重要的地位和作用。然而，石化企業(yè)是用水大戶，并且石化廢水中含有大量的難降解有機(jī)化合物。目前，石油化工污水全部采用生化處理工藝，污水在生化處理過程中，產(chǎn)生大量剩余污泥。石化污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥不僅含硫化物、鹵族元素、還含有酚、醛、芳香烴和雜環(huán)類有機(jī)物以及少量不溶于水的油類物質(zhì)，比城市污泥更容易對土壤、地下水和動(dòng)植物造成污染和損傷，同時(shí)更難處理。目前這些剩余污泥大部分采用污泥濃縮、壓濾脫水，形成含水率80%左右的濾餅后外運(yùn)堆置的方法進(jìn)行處理。該法不僅處置費(fèi)用高，也沒有對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理，對環(huán)境存在潛在威脅。

對于石化剩余污泥的處理處置，首選的方法是減少污泥的排放量，降低污泥的含水率。初始石化剩余污泥的含水率很高，為98%～99.7%。污泥脫水處理可顯著降低污泥的量，進(jìn)而降低后續(xù)的處理及資源化利用的成本。普通的機(jī)械脫水的脫水效果只能使含水率達(dá)80%左右，而從污泥的處置及再利用角度出發(fā)，污泥填埋要求含水率小于60%，污泥堆肥化需要將污泥的含水率降到40～60%，因此，普通的機(jī)械脫水無法滿足污泥的后續(xù)處理及利用需求。污泥深度脫水可以將污泥含水率降至50%～65%，特殊條件下污泥含水率還可以更低，這為污泥的后續(xù)處理提供了有力條件。深度脫水需要對污泥進(jìn)行有效的調(diào)理，對污泥顆粒表面的有機(jī)物進(jìn)行改性。目前，污泥調(diào)理方法主要有化學(xué)調(diào)理和物理調(diào)理等，其中化學(xué)調(diào)理技術(shù)被廣泛應(yīng)用，主要包括向污泥中投加無機(jī)金屬鹽藥劑、有機(jī)高分子藥劑、絮凝劑、各種污泥改性劑等調(diào)理劑；物理方法主要是機(jī)械攪拌、超聲波、微波、電解、添加骨架材料、冷凍、直接加熱等技術(shù)。污泥經(jīng)調(diào)理后采用機(jī)械脫水，常用的脫水機(jī)械模式有帶式壓濾、隔膜壓濾、板框壓濾、真空壓濾和離心等。

但是，上述的污泥濃縮、調(diào)理、脫水大多是針對城市污泥、造紙污泥、印染污泥等，針對石化剩余污泥的調(diào)理和深度脫水卻未見報(bào)道。并且，石化剩余污泥表面吸附了少量的小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物的存在會阻礙化學(xué)藥劑與污泥的接觸與反應(yīng)，石化剩余污泥的調(diào)理及深度脫水更是困難重重。目前對石化剩余污泥的研究大多集中在采用厭氧消化、濕式氧化、臭氧化等技術(shù)進(jìn)行減量化研究。然而，石化剩余污泥最終還是要經(jīng)過污泥脫水及減量化，現(xiàn)有技術(shù)難以改善石化剩余污泥的脫水性能。因此，急需一種有效的調(diào)理手段對石化剩余污泥進(jìn)行調(diào)理并改善其脫水性能和穩(wěn)定化污泥。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)合物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，既利用超聲波物理破解作用及分離小分子有機(jī)物的功能，又利用Fenton試劑的化學(xué)氧化破解能力，高效破除微生物細(xì)胞壁及胞外聚合物，顯著提高石化剩余污泥的脫水性能并降低小分子有機(jī)物含量。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，包括如下步驟：

S1、預(yù)處理：將石化剩余污泥進(jìn)行自然沉降和超聲處理，使所述石化剩余污泥進(jìn)行初步破解并分離出剩余污泥吸附的小分子有機(jī)物；

S2、酸化：調(diào)節(jié)預(yù)處理后的石化剩余污泥pH值在2～4之間得到酸化污泥；

S3、化學(xué)調(diào)理：向酸化污泥中依次加入亞鐵鹽和過氧化氫，進(jìn)行Fenton氧化得到氧化產(chǎn)物；

S4、pH調(diào)節(jié)及骨架構(gòu)建：在所述氧化產(chǎn)物中加入氧化鈣或氫氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為6.5～7.5；

S5、機(jī)械脫水：進(jìn)行壓濾脫水得到無臭脫水污泥。

上述的方法，優(yōu)選的，所述石化剩余污泥為石化行業(yè)污水處理過程中的剩余活性污泥，初始含水率為98%～99.7%。

上述的方法，優(yōu)選的，所述預(yù)處理步驟，將所述石化剩余污泥進(jìn)行自然沉降，直至石化剩余污泥的含水率調(diào)節(jié)至90%～92%，小分子有機(jī)物含量4%～6%。

上述的方法，優(yōu)選的，所述預(yù)處理步驟，所述超聲處理過程中，所述超聲波頻率為20 kHz～30 kHz，超聲波聲能密度為0.15 W/mL～0.22 W/mL，超聲時(shí)間為10 min～30 min。

上述的方法，優(yōu)選的，所述化學(xué)調(diào)理步驟中，所述亞鐵鹽為硫酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵銨中的一種。

上述的方法，優(yōu)選的，所述化學(xué)調(diào)理步驟中，所述亞鐵鹽的用量為污泥干基質(zhì)量的0.3125 mmol/g～1.25 mmol/g。

上述的方法，優(yōu)選的，所述化學(xué)調(diào)理步驟中，所述過氧化氫為30wt%的過氧化氫。

上述的方法，優(yōu)選的，所述化學(xué)調(diào)理步驟中，所述過氧化氫的用量為污泥干基質(zhì)量的0.0625 mL/g～0.3125 mL/g。

上述的方法，優(yōu)選的，所述機(jī)械脫水步驟中，采用隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾脫水。

上述的方法，優(yōu)選的，所述無臭脫水污泥的含水率50%～60%，小分子有機(jī)物含量0～1%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本發(fā)明提供了一種物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，聯(lián)合物理調(diào)理和化學(xué)調(diào)理手段對石化剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，既利用超聲波物理破解作用，又利用Fenton試劑的化學(xué)氧化破解能力，殺菌、除臭，高效破除微生物細(xì)胞壁及胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和胞外聚合物結(jié)合水，顯著提高石化剩余污泥的脫水性能。能夠?qū)⑹Ｓ辔勰嗪式抵?0%～60%，克服現(xiàn)有技術(shù)難以深度脫水的缺陷，同時(shí)投入成本低廉。

（2）本發(fā)明利用超聲波的空化作用將石化剩余污泥吸附的小分子有機(jī)物釋放出來，顯著降低脫水后石化剩余污泥中小分子有機(jī)物的含量，起到減量化作用。此外，釋放出小分子有機(jī)物后，增大剩余污泥與Fenton氧化試劑的接觸面積，提高Fenton試劑的氧化效果，起到協(xié)同作用。

（3）本發(fā)明利用氧化鈣或氫氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為6.5～7.5，有效降低對隔膜壓濾機(jī)濾布的損傷，并且加入氧化鈣或氫氧化鈣可以起到污泥體系骨架構(gòu)建體的作用，減少對濾布的堵塞，提高脫水效率。如果不加入氧化鈣或氫氧化鈣，第一、脫水效果不好，第二、強(qiáng)酸性對濾布損害大，第三、濾布容易堵塞。

附圖說明

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例

以下實(shí)施例中所采用的材料和儀器均為市售。

實(shí)施例1

一種本發(fā)明的物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，工藝流程如圖1所示，包括以下步驟：

（1）自然沉降：石化行業(yè)污水處理過程中的剩余活性污泥（簡稱石化剩余污泥），初始含水率為99.2%，通過自然沉降的方法將石化剩余污泥的含水率調(diào)節(jié)至90%，小分子有機(jī)物含量5.0%。

（2）物理調(diào)理：采用超聲對經(jīng)過自然沉降處理后的石化剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，其中超聲波頻率為22 kHz，超聲波聲能密度為0.17 W/mL，超聲時(shí)間為15min，對剩余污泥進(jìn)行初步破解并分離出剩余污泥吸附的小分子有機(jī)物。

（3）酸化：用濃硫酸調(diào)節(jié)污泥體系的pH值3.0得到酸化污泥。

（4）化學(xué)調(diào)理：向酸化污泥中依次加入硫酸亞鐵和30wt%的過氧化氫，硫酸亞鐵用量為污泥干基質(zhì)量的0.32 mmol/g；30wt%的過氧化氫用量為污泥干基質(zhì)量的0.16 mL/g；進(jìn)行Fenton氧化得到氧化產(chǎn)物。Fenton氧化對污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，有效殺菌、除臭、破除細(xì)胞壁和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和胞外聚合物結(jié)合水。

（5）pH調(diào)節(jié)及骨架構(gòu)建：在氧化產(chǎn)物中加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為7.0，并且加入氫氧化鈣可以起到污泥體系骨架構(gòu)建體的作用。

（6）機(jī)械脫水：采用隔膜壓濾機(jī)對處理后的石化剩余污泥進(jìn)行壓濾脫水，得到含水率58.6%，小分子有機(jī)物含量0.48%的無臭脫水污泥。

實(shí)施例2

一種本發(fā)明的物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，包括以下步驟：

（1）沉降：石化行業(yè)污水處理過程中的剩余活性污泥（簡稱石化剩余污泥），初始含水率為98%，通過自然沉降的方法將石化剩余污泥的含水率調(diào)節(jié)至90.6%，小分子有機(jī)物含量5.3%。

（2）物理調(diào)理：采用超聲對經(jīng)過自然沉降處理后的石化剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，其中超聲波頻率為20 kHz，超聲波聲能密度為0.18 W/mL，超聲時(shí)間為30min，對剩余污泥進(jìn)行初步破解并分離出剩余污泥吸附的小分子有機(jī)物。

（3）酸化：用濃鹽酸調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為2.5得到酸化污泥。

（4）化學(xué)調(diào)理：向酸化污泥中依次加入氯化亞鐵和30wt%的過氧化氫，氯化亞鐵用量為污泥干基質(zhì)量的0.45 mmol/g；30wt%的過氧化氫用量為污泥干基質(zhì)量的0.12mL/g；進(jìn)行Fenton氧化得到氧化產(chǎn)物。Fenton氧化對污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，有效殺菌、除臭、破除細(xì)胞壁和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和胞外聚合物結(jié)合水。

（5）pH調(diào)節(jié)及骨架構(gòu)建：在氧化產(chǎn)物中加入氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為6.5，并且加入氧化鈣可以起到污泥體系骨架構(gòu)建體的作用。

（6）機(jī)械脫水：采用隔膜壓濾機(jī)對處理后的石化剩余污泥進(jìn)行壓濾脫水，得到含水率55.3%，小分子有機(jī)物含量0.32%的無臭脫水污泥。

實(shí)施例3

一種本發(fā)明的物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，包括以下步驟：

（1）沉降：石化行業(yè)污水處理過程中的剩余活性污泥（簡稱石化剩余污泥），初始含水率為99.2%，通過自然沉降的方法將石化剩余污泥的含水率調(diào)節(jié)至91.3%，小分子有機(jī)物含量5.6%。

（2）物理調(diào)理：采用超聲對經(jīng)過自然沉降處理后的石化剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，其中超聲波頻率為25 kHz，超聲波聲能密度為0.22 W/mL，超聲時(shí)間為20min，對剩余污泥進(jìn)行初步破解并分離出剩余污泥吸附的小分子有機(jī)物。

（3）酸化：用濃硝酸中的一種調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為3.5得到酸化污泥。

（4）化學(xué)調(diào)理：向酸化污泥中依次加入硫酸亞鐵銨和30wt%的過氧化氫，硫酸亞鐵銨用量為污泥干基質(zhì)量的0.64 mmol/g；30wt%的過氧化氫用量為污泥干基質(zhì)量的0.10 mL/g；進(jìn)行Fenton氧化得到氧化產(chǎn)物。Fenton氧化對污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，有效殺菌、除臭、破除細(xì)胞壁和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和胞外聚合物結(jié)合水。

（5）pH調(diào)節(jié)及骨架構(gòu)建：在氧化產(chǎn)物中加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為7.0，并且加入氫氧化鈣可以起到污泥體系骨架構(gòu)建體的作用。

（6）機(jī)械脫水：采用隔膜壓濾機(jī)對處理后的石化剩余污泥進(jìn)行壓濾脫水，得到含水率54.3%，小分子有機(jī)物含量0.46%的無臭脫水污泥。

實(shí)施例4

一種本發(fā)明的物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，包括以下步驟：

（1）沉降：石化行業(yè)污水處理過程中的剩余活性污泥（簡稱石化剩余污泥），初始含水率為98.7%，通過自然沉降的方法將石化剩余污泥的含水率調(diào)節(jié)至90.8%，小分子有機(jī)物含量5.5%。

（2）物理調(diào)理：采用超聲對經(jīng)過自然沉降處理后的石化剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，其中超聲波頻率為20 kHz，超聲波聲能密度為0.18 W/mL，超聲時(shí)間為15min，對剩余污泥進(jìn)行初步破解并分離出剩余污泥吸附的小分子有機(jī)物。

（3）酸化：用濃硫酸調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為3得到酸化污泥。

（4）化學(xué)調(diào)理：向酸化污泥中依次加入硫酸亞鐵和30wt%的過氧化氫，硫酸亞鐵用量為污泥干基質(zhì)量的0.38 mmol/g；30wt%的過氧化氫，用量為污泥干基質(zhì)量的0.11 mL/g；進(jìn)行Fenton氧化得到氧化產(chǎn)物。Fenton氧化對污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，有效殺菌、除臭、破除細(xì)胞壁和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和胞外聚合物結(jié)合水。

（5）pH調(diào)節(jié)及骨架構(gòu)建：在氧化產(chǎn)物中加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為7.0，并且加入氫氧化鈣可以起到污泥體系骨架構(gòu)建體的作用。

（6）機(jī)械脫水：采用隔膜壓濾機(jī)對處理后的石化剩余污泥進(jìn)行壓濾脫水，得到含水率53.2%，小分子有機(jī)物含量0.52%的無臭脫水污泥。

實(shí)施例5

一種本發(fā)明的物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，包括以下步驟：

（1）沉降：石化行業(yè)污水處理過程中的剩余活性污泥（簡稱石化剩余污泥），初始含水率為99.5%，通過自然沉降的方法將石化剩余污泥的含水率調(diào)節(jié)至91.6，小分子有機(jī)物含量5.5%。

（2）物理調(diào)理：采用超聲對經(jīng)過自然沉降處理后的石化剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，超聲波頻率為22 kHz，超聲波聲能密度為0.19 W/mL，超聲時(shí)間為20min，對剩余污泥進(jìn)行初步破解并分離出剩余污泥吸附的小分子有機(jī)物。

（3）酸化：用濃鹽酸調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為3.5得到酸化污泥。

（4）化學(xué)調(diào)理：向酸化污泥中依次加入氯化亞鐵和30wt%的過氧化氫，氯化亞鐵用量為污泥干基質(zhì)量的0.38 mmol/g；30wt%的過氧化氫，用量為污泥干基質(zhì)量的0.10 mL/g；進(jìn)行Fenton氧化得到氧化產(chǎn)物。Fenton氧化對污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，有效殺菌、除臭、破除細(xì)胞壁和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和胞外聚合物結(jié)合水。

（5）pH調(diào)節(jié)及骨架構(gòu)建：在氧化產(chǎn)物中加入氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為7.2，并且加入氧化鈣可以起到污泥體系骨架構(gòu)建體的作用。

（6）機(jī)械脫水：采用隔膜壓濾機(jī)對處理后的石化剩余污泥進(jìn)行壓濾脫水，得到含水率52.4%，小分子有機(jī)物含量0.81%的無臭脫水污泥。

實(shí)施例6：

一種本發(fā)明的物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，包括以下步驟：

（1）沉降：石化行業(yè)污水處理過程中的剩余活性污泥（簡稱石化剩余污泥），初始含水率為99.2%，通過自然沉降的方法將石化剩余污泥的含水率調(diào)節(jié)至91.1%，小分子有機(jī)物含量5.8%。

（2）物理調(diào)理：采用超聲對經(jīng)過自然沉降處理后的石化剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，其中超聲波頻率為20 kHz，超聲波聲能密度為0.20 W/mL，超聲時(shí)間為25min，對剩余污泥進(jìn)行初步破解并分離出剩余污泥吸附的小分子有機(jī)物。

（3）酸化：用濃硝酸調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為3得到酸化污泥。

（4）化學(xué)調(diào)理：向酸化污泥中依次加入硫酸亞鐵和30wt%的過氧化氫，硫酸亞鐵用量為污泥干基質(zhì)量的0.42 mmol/g；30wt%的過氧化氫，用量為污泥干基質(zhì)量的0.12mL/g；進(jìn)行Fenton氧化得到氧化產(chǎn)物。Fenton氧化對污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，有效殺菌、除臭、破除細(xì)胞壁和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和胞外聚合物結(jié)合水。

（5）pH調(diào)節(jié)及骨架構(gòu)建：在氧化產(chǎn)物中加入氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為6.8，并且加入氧化鈣可以起到污泥體系骨架構(gòu)建體的作用。

（6）機(jī)械脫水：采用隔膜壓濾機(jī)對處理后的石化剩余污泥進(jìn)行壓濾脫水，得到含水率50.8%，小分子有機(jī)物含量0.45%的無臭脫水污泥。

對比例1

一種本發(fā)明的單獨(dú)采用化學(xué)預(yù)處理強(qiáng)化石化剩余污泥脫水的方法，包括以下步驟：

（1）沉降：石化行業(yè)污水處理過程中的剩余活性污泥（簡稱石化剩余污泥），初始含水率為99.2%，通過自然沉降的方法將石化剩余污泥的含水率調(diào)節(jié)至91.3%，小分子有機(jī)物含量5.6%。

（2）酸化：用濃硝酸調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為3.5得到酸化污泥。

（3）化學(xué)調(diào)理：向酸化污泥中依次加入硫酸亞鐵銨和30wt%的過氧化氫，硫酸亞鐵銨用量為污泥干基質(zhì)量的0.64 mmol/g；30wt%的過氧化氫用量為污泥干基質(zhì)量的0.10 mL/g；進(jìn)行Fenton氧化得到氧化產(chǎn)物。Fenton氧化對污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，有效殺菌、除臭、破除細(xì)胞壁和胞外聚合物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和胞外聚合物結(jié)合水。

（4）pH調(diào)節(jié)及骨架構(gòu)建：在氧化產(chǎn)物中加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)污泥體系的pH值為7.0，并且加入氫氧化鈣可以起到污泥體系骨架構(gòu)建體的作用。

（5）機(jī)械脫水：采用隔膜壓濾機(jī)對處理后的石化剩余污泥進(jìn)行壓濾脫水，得到含水率70.8%，小分子有機(jī)物含量4.83%的脫水污泥。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。