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高級氧化反應和混凝反應如何提高剩余污泥脫水效果

發布時間:2020-1-3 11:49:46  中國污水處理工程網

  申請日2019.08.21

  公開(公告)日2019.11.22

  IPC分類號C02F11/121; C02F11/143; C02F11/145; C02F101/30

  摘要

  本發明公開了高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法,包括在常溫條件下,將剩余污泥pH值調至4‑5,先加入亞硫酸氫鈉溶液,再加入高錳酸鉀溶液,常溫下反應10min;向上述反應污泥反應產物中加入氧化鈣或氫氧化鈣;反應后的物料進入固液分離裝置,得到濾液和濾渣,濾渣即脫水污泥。本發明利用高錳酸鉀與亞硫酸氫鈉反應產生具有較強氧化性的Mn(III)離子,該離子可將污泥中大分子有機物降解為小分子可溶性有機物,從而提高污泥脫水效果。與其他污泥脫水預處理技術相比,本技術反應條件溫和,在常溫下即可進行,無需加熱,具有能耗小、操作簡單等優點。

  權利要求書

  1.高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法,其特征是:包括以下步驟:

  (1)在常溫條件下,將剩余污泥pH值調至4-5,先加入亞硫酸氫鈉溶液,再加入高錳酸鉀溶液,常溫下反應10min;

  (2)向上述反應污泥反應產物中加入氧化鈣或氫氧化鈣;

  (3)反應后的物料進入固液分離裝置,得到濾液和濾渣,濾渣即脫水污泥。

  2.根據權利要求1所述的高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法,其特征是:所述剩余污泥固體濃度SS為13.5-14.5g/L。

  3.根據權利要求2所述的高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法,其特征是:步驟(1)中高錳酸鉀溶液濃度為0.1-0.5mol/L,高錳酸鉀溶液和亞硫酸氫鈉溶液的摩爾濃度比為1∶5,兩種溶液按照體積比1∶1投加,投加量為每50mL污泥分別投加1mL高錳酸鉀溶液和1mL亞硫酸氫鈉溶液。

  4.根據權利要求3所述的高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法,其特征是:步驟(2)中投加的氫氧化鈣溶液濃度為1.5-2.5mo/L,投加量為每50mL污泥投加1mL氫氧化鈣溶液。

  5.根據權利要求1所述的高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法,其特征是:步驟(2)中在常溫下反應1h。

  說明書

  高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法

  技術領域

  本發明涉及剩余污泥處理技術領域,具體地說涉及高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法。

  背景技術

  隨著我國城鄉建設的加快和居民生活水平的提高,城鎮污水處理設施日益完善,污水處理量逐年增長。我國城鎮污水處理廠大多采用二級生化處理工藝,在凈化污水的同時不可避免地產生了大量剩余污泥。剩余污泥主要含有泥砂、纖維、膠體、有機質、微生物和金屬元素等成份,未經處理的剩余污泥直接排放將對環境造成二次污染。

  污泥處理的目標是減量化、無害化、穩定化。脫水工藝是確保污泥減量化的關鍵技術。剩余污泥含水率高、絮體高度親水、未經穩定的污泥含有較多胞外聚合物等有機物,這些都給脫水處理造成了困難,因此需要在脫水前進行預處理。目前污泥脫水預處理技術主要有物理法、化學法、生物法及聯合處理法等;瘜W法通過加入化學藥劑改變污泥的脫水性能,常見方法有臭氧氧化法、堿解處理法、熱水解法、石灰穩定法等。其中石灰穩定法當石灰投加量不夠時,隨反應時間的延長,污泥pH值將下降,難以達到穩定作用。

  高級氧化技術是一種利用具有強氧化性的活性自由基使污染物得到降解的技術,常用的活性自由基有羥基自由基和硫酸根自由基等。高級氧化技術具有經濟便捷、低能耗、操作簡單等優點,可被引入污泥脫水處理,用于降低剩余污泥的含水率和有機物含量,促進其減量化、無害化、穩定化;贛n(III)離子的新型高級氧化技術(PM/BS技術),利用高錳酸鉀與亞硫酸氫鈉在水中反應產生Mn(III)離子,該離子是一類氧化性較強的氧化劑,其對難以氧化的苯酚、環丙沙星和甲基藍等物質具有較好的氧化效果。

  發明內容

  本發明的目的是通過高級氧化反應和混凝反應調理剩余污泥泥質,進而提高后續污泥脫水效果,有助于實現剩余污泥的減量化、無害化、穩定化。

  為了解決上述技術問題,本發明通過以下技術方案實現:

  一種利用高級氧化反應和混凝反應提高剩余污泥脫水效果的預處理方法,包括以下步驟:在常溫條件下,向酸化后的污泥加入高錳酸鉀和亞硫酸氫鈉,進行破解礦化反應,接著加入氧化鈣或氫氧化鈣進行反應,反應產物為經過調理后的污泥,該反應產物有利于提高后續脫水效果。

  本發明具體實施中的剩余污泥固體濃度為13.5-14.5g/L。

  具體包括以下步驟:

  (1)在常溫條件下,將剩余污泥pH值調至4-5,先加入亞硫酸氫鈉溶液,再加入高錳酸鉀溶液,常溫下反應10min;投加的高錳酸鉀溶液濃度為0.1-0.5mol/L,高錳酸鉀溶液和亞硫酸氫鈉溶液的摩爾濃度比為1∶5,兩種溶液按照體積比1∶1投加,投加量為每50mL污泥分別投加1mL高錳酸鉀溶液和1mL亞硫酸氫鈉溶液。

  (2)向上述反應污泥反應產物中加入氧化鈣或氫氧化鈣,反應時間為1h;投加的氫氧化鈣溶液濃度為1.5-2.5mo/L,投加量為每50mL污泥投加1mL氫氧化鈣溶液。

  (3)反應后的物料進入固液分離裝置,得到濾液和濾渣,濾渣即脫水污泥。

  本發明的原理:

  利用高錳酸鉀與亞硫酸氫鈉反應產生Mn(III)離子,反應方程式如下:

  2SO32-+MnO4-→Mn(III)+28O42-+2OH-

  Mn(III)離子作用于污泥表面特定官能團,導致細胞破解和EPS聚合物骨架斷裂。EPS骨架的斷裂使污泥致密完整的結構被破壞,污泥變得分散多孔,增加了污泥的空隙,有利于后續脫水處理時水從污泥中分離,提高污泥的脫水效果。此外,污泥破解和EPS骨架斷裂使得被EPS所包裹的這部分水份得以釋放,也可以提高污泥的脫水效果。

  污泥顆粒由帶負電的微生物菌膠團粒子組成,具有雙電層結構。高錳酸鉀與亞硫酸氫鈉反應生成三價錳離子,反應方程式如下:

  2SO32-+MnO4-→Mn3++2SO42-+2OH-

  三價錳離子對污泥膠體粒子通過壓縮雙電層、電性中和等作用,降低污泥膠體顆粒表面電位,促進膠體脫穩,使污泥固液分離,從而提高污泥脫水效果。

  投加石灰可以提供大量鈣離子,促進污泥穩定,提高污泥脫水效果;石灰可調節污泥的pH至弱堿性,使氧化有機物產生的二價錳離子水解氧化成氫氧化錳,可以起到混凝作用,促進了污泥脫水效果的提高。

  與現有技術相比,本發明的有益效果是:

  本發明利用高錳酸鉀與亞硫酸氫鈉反應產生具有較強氧化性的Mn(III)離子,該離子可將污泥中大分子有機物降解為小分子可溶性有機物,從而提高污泥脫水效果。與其他污泥脫水預處理技術相比,本技術反應條件溫和,在常溫下即可進行,無需加熱,具有能耗小、操作簡單等優點。(發明人丁豪;胡凱;孫杏;許航;陳衛)

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