申请日2017.07.31
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F11/00; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种降低污泥重金属含量的处理方法，该方法基于接地极与高压极间介质阻挡放电，充分应用放电过程所产生的冲击波、紫外光、化学活性粒子、臭氧等多因素协同降解污泥，降低污泥固体中重金属含量，实现对污泥的高效处理，该处理方法有别于现有污泥处理方式，其在处理过程中不会引入新的有害物质，降低了污泥处理对大型设备的条件要求，同时又能破坏污泥内部结构，利于有害物质的释放，为进一步处理污泥提供保障，提高污泥处理效果。
权利要求书
1.一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：构建污泥处理装置，在污泥反应腔内设置接地极，一高压高频的高压电源连接所述接地极和一高压极，所述接地极与所述高压极间存在放电空间，所述放电空间内设置绝缘介质;所述污泥反应腔设有入口与出口，所述入口设有抽取污泥并将污泥持续推进到所述污泥反应腔内的泵，所述出口设有控制污泥流出的阀门;
步骤二：往所述污泥反应腔内通入污泥，启动所述高压电源，所述高压极和所述接地极间击穿绝缘介质实现放电，利用高压放电产生的化学活性粒子，冲击波以及紫外光，对污泥进行处理;
步骤三：收集高压放电产生的臭氧，使其与污泥进一步反应;
步骤四：输出处理过的污泥，并排入到用于污泥分离处理的容器中;
步骤五：实现污泥中固体与清液的初步分离。
2.根据权利要求1所述的一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于所述步骤一中的所述污泥反应腔为一螺旋状石英管反应器，所述泵将让污泥沿所述石英管反应器螺旋状缓慢持续推进，所述石英管反应器内分布有螺旋状的接地极，所述石英管反应器外套接网状的高压极，石英管反应器即所述绝缘介质，所述石英管反应器外还套设一封闭反应筒，所述封闭反应筒设有进气口与出气口，所述步骤三中即通过所述封闭反应筒收集臭氧。
3.根据权利要求2所述的一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于所述石英管反应器的所述出口经所述阀门后连接到一搅拌池，所述步骤三中收集的臭氧经所述出气口并通过一导气管联通到所述搅拌池，与搅拌池内的污泥进一步反应。
4.根据权利要求3所述的一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于所述搅拌池包括磁力搅拌器和出泥口，所述步骤四中处理过的污泥经所述出泥口，在一第二阀门控制下排入到用于污泥分离处理的容器中。
5.根据权利要求1所述的一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于所述步骤一中的所述污泥反应腔为一污泥反应池，所述污泥反应池底部设有平板状的接地极，所述接地极上方悬挂有复数个棒状的高压极，所述高压极外套接有石英管，所述石英管即所述绝缘介质，所述污泥反应池内部形成密闭空间，所述污泥反应池设有供污泥进出的入口与出口以及供气体进出的进气口与出气口，所述步骤三中通过污泥反应池收集臭氧。
6.根据权利要求5所述的一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于所述污泥反应池内设有液位传感器，所述步骤二中通过液位传感器控制所述泵往所述污泥反应池内通入污泥，并在污泥液面高度达到阈值时停止通入污泥。
7.根据权利要求6所述的一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于所述步骤二中当所述石英管底面与污泥液面距离为1～2mm时，所述泵停止通入污泥。
8.根据权利要求5所述的一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于所述污泥反应池的所述出口经所述阀门后连接到一搅拌池，所述步骤三中收集的臭氧经所述出气口并通过一导气管联通到所述搅拌池，与搅拌池内的污泥进一步反应，所述搅拌池包括磁力搅拌器和出泥口，所述步骤四中处理过的污泥经所述出泥口，在一第二阀门控制下排入到用于污泥分离处理的容器中。
9.根据权利要求1所述的一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于所述步骤五中通过离心或过滤方式对污泥中的固体和清液进行初步分离。
说明书
一种降低污泥重金属含量的处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种降低污泥重金属含量的处理方法。
背景技术
活性污泥法是一种应用极为广泛的污水处理方法，但在运行过程中产生大量的剩余污泥。近年来，由于经济发展以及污水处理效率的提高，剩余污泥的产量迅速增加。污泥具有含水率高、有机物含量高、重金属含量高的特点。污泥中含有的大量病菌、寄生虫和有害物质，如果不经过适当的处理会造成严重的二次污染。如何高效化、无害化处理处置剩余污泥已成为备受关注的问题。目前剩余污泥的处置手段主要有焚烧、填埋及农用堆肥等。但由于污泥成分复杂，含有大量有机物的同时还存在重金属、致病菌、寄生虫等有害成分，无论直接焚烧或是填埋都会造成环境污染。剩余污泥一般要经过分离、稳定、消化、脱水等步骤才能达到国标，与此同时也大大增加了处理费用。
污泥减量是处理活性污泥的一种有效方法。通过加入化学解偶联剂、生物强化、臭氧、超声波等手段使污泥产量减少或闭路循环。但上述方法均存在处理费用高，效果有限等缺点而难以大规模工业应用。因此开发新型污泥减量同时能够去除重金属离子的新技术及装置具有重要的现实意义和研究价值。
放电等离子体技术是一种在高电压下获得低温等离子体并用于处理有害物质的新型环保问题解决方案。放电过程中可同时产生冲击波，紫外光，化学活性粒子等多因素协同降解作用，是集光、电、化学氧化于一体的新型水处理技术。专利申请CN201510763190.7即提出一种采用低温等离子体技术降解染料废水的反应装置，该装置包括外表面包裹有低压放电电极的绝缘介质管以及置于绝缘介质管内部的曝气装置，绝缘介质管内部设有高压放电电极，利用电极间放电生成的等离子体对染料废水进行脱色处理，并通过曝气装置向液体内部的扩散来缩短等离子体进入废水的路径，进而提高水处理效率。
现有研究多集中于低温等离子体对污水的净化，而未见有该技术在污泥处理领域的应用，显然，基于污水与污泥状态、成分的区别，直接将现有介质阻挡放电等离子体污水处理方式及装置直接应用于污泥处理并不可行。可能存在的问题包括，电极间因污泥密度增加而无法稳定放电，由于污泥的流动性较污水更弱，因此放电所产生等离子的扩散状况并不理想，以上问题都可能直接影响到污泥处理效果并决定该技术在污泥处理领域是否可行，本案由此产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于介质阻挡放电技术，充分应用介质阻挡放电过程中产生的冲击波、紫外光、化学活性粒子及臭氧等多因素，实现对污泥进行重金属减量的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种降低污泥重金属含量的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：构建污泥处理装置，在污泥反应腔内设置接地极，一高压高频的高压电源连接接地极和一高压极，接地极与高压极间存在放电空间，放电空间内设置绝缘介质;污泥反应腔设有入口与出口，入口设有抽取污泥并将污泥持续推进到污泥反应腔内的泵，出口设有控制污泥流出的阀门;
步骤二：往污泥反应腔内通入污泥，启动高压电源，高压极和接地极间击穿绝缘介质实现放电，利用高压放电产生的化学活性粒子，冲击波以及紫外光，对污泥进行处理;
步骤三：收集高压放电产生的臭氧，使其与污泥进一步反应;
步骤四：输出处理过的污泥，并排入到用于污泥分离处理的容器中;
步骤五：实现污泥中固体与清液的初步分离。
较佳的，步骤一中的污泥反应腔为一螺旋状石英管反应器，泵将让污泥沿石英管反应器螺旋状缓慢持续推进，石英管反应器内分布有螺旋状的接地极，石英管反应器外套接网状的高压极，石英管反应器即绝缘介质，石英管反应器外还套设一封闭反应筒，封闭反应筒设有进气口与出气口，步骤三中即通过封闭反应筒收集臭氧。
较佳的，石英管反应器的出口经阀门后连接到一搅拌池，步骤三中收集的臭氧经出气口并通过一导气管联通到搅拌池，与搅拌池内的污泥进一步反应。
较佳的，搅拌池包括磁力搅拌器和出泥口，步骤四中处理过的污泥经出泥口，在一第二阀门控制下排入到用于污泥分离处理的容器中。
较佳的，步骤一中的污泥反应腔为一污泥反应池，污泥反应池底部设有平板状的接地极，接地极上方悬挂有复数个棒状的高压极，高压极外套接有石英管，石英管即绝缘介质，污泥反应池内部形成密闭空间，污泥反应池设有供污泥进出的入口与出口以及供气体进出的进气口与出气口，步骤三中通过污泥反应池收集臭氧。
较佳的，污泥反应池内设有液位传感器，步骤二中通过液位传感器控制泵往污泥反应池内通入污泥，并在污泥液面高度达到阈值时停止通入污泥。
较佳的，步骤二中当石英管底面与污泥液面距离为1～2mm时，泵停止通入污泥。
较佳的，污泥反应池的出口经阀门后连接到一搅拌池，步骤三中收集的臭氧经出气口并通过一导气管联通到搅拌池，与搅拌池内的污泥进一步反应，搅拌池包括磁力搅拌器和出泥口，步骤四中处理过的污泥经出泥口，在一第二阀门控制下排入到用于污泥分离处理的容器中。
较佳的，步骤五中通过离心或过滤方式对污泥中的固体和清液进行初步分离。
采用上述方案后，本发明具备以下优势：
1.基于介质阻挡放电技术的污泥重金属减量处理方法在净化过程中不会引入新的有害物质，同时放电过程可有效破坏污泥的细胞结构，将原本难处理的胞内有机质、金属及水分释放，为进一步处理污泥提供基础保障;
2.有效利用放电过程中形成的冲击波、紫外光、化学活性粒子以及臭氧等对污泥进行处理，实现污泥细胞的震碎、有机物降解、臭味减轻，提高了污泥处理效果，降低了污泥毒性;
3.设计专用装置实现低温等离子体技术对污泥的净化，装置放电较稳定、散漫，而且电子密度高，可在常压即大气压下稳定运行，应用前景广泛。
