申请日2015.02.05
公开(公告)日2015.05.27
IPC分类号C02F11/14; C02F11/06
摘要
本发明提供了一种污泥深度脱水方法，包括步骤有：获得含有自由基产生物的污泥;向所述含有自由基产生物的污泥中加入活化物进行活化处理，得到活化处理后的污泥;向所述活化处理后的污泥中加入工业副产石膏进行混合处理，形成具有新生骨架形态物质的调理污泥;将所述调理污泥进行脱水处理。本发明污泥深度脱水方法采用零价铁或纳米零价铁等作为活化物与自由基产生物反应产生活性自由基，一方面能有效破坏污泥胞外聚合物，提高污泥的过滤性能;另一方面活化反应完成后的离子可直接促进工业副产石膏发生水化反应，并能对骨架形态的新生物质形貌进行调控，该骨架结构能显著增加污泥的孔隙率，从而实现污泥的深度脱水。
权利要求书
1.一种污泥深度脱水方法，包括如下步骤：
向原始污泥中加入自由基产生物，进行混合处理;
向所述含有自由基产生物的污泥中加入能促使所述自由基产生物生成自由 基的活化物进行活化处理，得到活化处理后的污泥;
向所述活化处理后的污泥中加入工业副产石膏进行混合调理，形成具有新 生骨架形态物质的调理污泥;
将所述调理污泥进行脱水处理;
其中，所述活化物选用零价铁、纳米零价铁、负载纳米零价铁中的一种或 两种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的污泥深度脱水方法，其特征在于：所述自由基产 生物为过硫化物。
3.根据权利要求2所述的污泥深度脱水方法，其特征在于：所述过硫化物 选用单过硫酸氢钾、过一硫酸盐、过二硫酸盐中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1-3任一所述的污泥深度脱水方法，其特征在于：所述活 化物与所述自由基产生物加入量的摩尔比为(0.8～1.1):1。
5.根据权利要求1-3任一所述的污泥深度脱水方法，其特征在于：所述自 由基产生物的加入量为原始污泥干基重量的1～10%。
6.根据权利要求1所述的污泥深度脱水方法，其特征在于：所述工业副产 石膏加入量是所述原始污泥干基重量的10～40%。
7.根据权利要求1-3、6任一所述的污泥深度脱水方法，其特征在于：所 述工业副产石膏选用磷石膏、脱硫石膏、柠檬酸石膏中的一种或两种以上的混 合物。
8.根据权利要求1-3、6任一所述的污泥深度脱水方法，其特征在于：所 述工业副产石膏加入的方法是：先将所述工业副产石膏在105～250℃的下预处 理1～3h进行改性，然后将预处理后的工业副产石膏加入所述活化处理后的污 泥中混合调理。
说明书
一种污泥复合调理及深度脱水方法
技术领域
本发明属于生活污水污泥处理技术领域，具体地说是一种污泥复合调理及 深度脱水方法。
背景技术
所谓生活污水污泥(也称为市政污泥)，即在城市生活污水处理中，不同 处理过程产生的各类沉淀物、漂浮物等的统称。污泥的固有特性导致污泥颗粒 在过滤介质附近具有较高的固含量，颗粒间因聚集作用形成网状结构，从而阻 碍了污泥的沉降与压缩。所以，一般需采取化学调理措施改善污泥脱水性能， 才能进行有效的脱水。
目前常用的污泥化学调理方法包括：(1)投加絮凝剂或混凝剂，通过絮凝 剂的吸附架桥以及混凝剂的压缩双电层，来提高污泥的沉降性能;(2)投加惰 性的助凝剂在污泥中形成坚硬的骨架，降低污泥的可压缩性以提高污泥的过滤 性能。但是上述常见污泥化学调理方法对于改善污泥中结合水的存在方式效果 不明显。目前，全国污水处理厂普遍采用的高分絮凝剂化学调理后离心或带式 压滤机的机械脱水的方式，仅仅能够达到脱水泥饼含水率80%的效果。
为了进一步提高污泥的调理效果，促进污泥絮体或细胞进行破解以释放污 泥絮体中的结合水，现有技术公开了基于Fenton的高级氧化(Fenton反应、超 声波耦合Fenton、光Fenton等)污泥化学调理，Fenton反应能引起污泥絮体成 分的部分氧化，从而破坏污泥絮凝和提高脱水性能，但需要将污泥pH调至3 左右，反应结束后整个污泥体系呈酸性，易对环境造成二次污染。
中国专利CN 102690040B公布的一种城市污泥的处理方法包括在城市污泥 脱水前，调节污泥的pH为2～4，加入催化剂、过氧化氢和过硫酸盐，在10～ 100℃之间反应≥5min。该方法同样存在首先调节pH至较低值的弊端。
常用基于Fenton高级氧化的污泥化学调理技术，以及过硫酸盐高级氧化的 化学调理技术，虽然能够有效破坏污泥的有机絮体结构并释放结合水，但是由 于污泥中有机物含量太高，在后续的机械脱水过滤过程中，由于泥饼的可压缩 性，继续堵塞过滤水的通道，影响深度脱水的效果。因此，也有在高级氧化调 理污泥后再添加骨架构建体的无机物助凝剂(如粉煤灰、硅藻土、石灰、水泥 粉尘等)，无机助凝剂在污泥中形成坚硬的骨架，降低污泥的可压缩性以提高 污泥的过滤性能。
中国专利CN104193127A公布了一种废水生物处理后剩余污泥的处理方 法，包括将城市污水剩余污泥配制成混合液悬浮在快速搅拌下，用酸溶液调节 pH至2.0～4.0;然后将混合液加热至50～70℃，加入硫酸亚铁溶液、过硫酸 钠溶液或过硫酸钾溶液和90-110℃烘干，过200目筛的工业粉煤灰(与污泥固 含物重量比分别为0.07～0.15：1，0.4～0.6：1，0.2～0.4：1)，搅拌反应4～7 小时，然后用碱溶液调节pH至9.0，絮凝沉淀排出上清液，再进行脱水处理。 该方法不但存在使用酸和碱调节pH，而且使用了加热处理，加入粉煤灰后反应 时间过长等弊端。
中国专利CN103819072A公布了一种污泥深度脱水复合调理剂及其应用， 选用表面活性剂(污泥干重的0.05～2.0%)、亚铁盐、过硫酸盐(亚铁盐与过 硫酸盐摩尔比为1.15∶1～1.30∶1)以及物理性调理剂硅藻土、膨润土或累托 石(污泥干重的5.0～30.0%)。该方法存在使用的表面活性剂投加量过高和简 单投加物理性调理剂等问题。
综上所述，现已公开的基于强氧化性的自由基处理污泥的文献报道显示， 主要存在两个技术问题：高级氧化过程需要用酸调节至酸性，pH至较低范围; 添加的充当骨架构建体的无机物助凝剂，一般仅仅作为惰性物质，投加量偏高， 甚至超过污泥干基质量的100%，从而导致泥饼的增容和增量。如何寻找一种 pH适应范围较宽，同时投加的无机物助凝剂能够与前面高级氧化产生的金属离 子发生协同效应，不仅仅是充当惰性的骨架，改善调理效果，降低药剂投加量， 提高调理污泥的孔隙率，加快过滤速度，提高深度脱水的效率。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于自由基氧化 污泥复合调理及深度脱水方法，其目的在于利用活性自由基氧化破坏污泥絮体 改变颗粒特性，并直接利用氧化反应副产物(Fe2+，Fe3+，SO42-)充当媒晶剂的 作用促进工业副产石膏发生水化反应生成二水石膏相(CaSO4·2H2O)骨架结构 物质来构建脱水过滤通道，由此解决现有高级氧化调理污泥需要调节pH，或单 纯加入粉体物质作为惰性骨架物质投加量过大，脱水泥饼含水降低有限等技术 问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于自由基氧化污 泥复合调理及深度脱水方法，本发明技术方案如下：
向原始污泥中加入自由基产生物，进行混合处理;向所述含有自由基产生 物的污泥中加入能促使自由基产生物生成自由基的活化物进行活化处理，得到 活化处理后的污泥;然后向所述活化处理后的污泥中加入工业副产石膏进行混 合处理，形成具有新生骨架形态物质的调理污泥，最后将所述调理污泥进行脱 水处理;其中，所述活化物选用零价铁、纳米零价铁、负载纳米零价铁中的一 种或两种以上的混合物。
本发明泥深度脱水方法采用零价铁或纳米零价铁等作为活化物，零价铁氧 化产生的亚铁离子可与氧发生一系列的单电子传输反应来产生过氧化氢，从而 可氧化破坏污泥絮体，此外，在自由基产生物存在的条件下，零价铁参与的氧 化过程更加明显，污泥絮体可以被进一步破坏，污泥颗粒表面电荷由负变为正， 污泥絮体保水能力降低，也使体系中存在一定的离子;另一方面，活化反应完 成后的离子(包括由污泥絮体破坏释放的部分离子)具有媒晶剂的作用，可直 接并显著地促进工业副产石膏发生水化反应生成骨架形态物质，并能对骨架形 态的物质形貌进行调控。基于自由基氧化破解产物与工业副产石膏之间存在明 显的协同作用，新生骨架物质的形成大大提高脱水泥饼的孔隙率，从而实现了 污泥的深度脱水。
通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效 果：
(1)整个调理体系无需调节体系pH，可以在较宽的pH环境下进行，尤 其是在pH为7左右时，即可直接达到理想的调理效果。其工序简单，条件易 控。从而克服了传统Fenton及类Fenton高级氧化必须在pH为2～5的条件下 才能发挥最佳效果的弊端。
(2)与传统的单独使用Fe2+活化过硫酸盐相比，零价铁转变为Fe2+的过 程可控，避免了体系中大量Fe2+生成并转化为Fe3+，从而降低活性自由基的有 效活化效果。
(3)活化处理的污泥中含有的离子，可显著促进水化反应并充当媒晶剂的 角色对新生成的骨架形态物质形貌进行调控，实现了活化反应与再生骨架物质 的有机结合，这与传统上单独使用粉体物质充当骨架构建体存在本质的区别， 也比单纯使用高级氧化破坏絮体更有优势，既可降低药剂的使用量，又可大幅 提高处理效果。
(4)新生的骨架形态物质均匀分布与污泥中，显著增加了污泥孔隙率，从 而实现污泥深度脱水，使脱水泥饼含水率降至50%以下。方法简单，应用方便， 实现了工业副产石膏的利用。
