申请日2011.11.23
公开(公告)日2013.07.10
IPC分类号C02F9/08
摘要
一种超声波耦合Fenton氧化破解污泥方法，先用稀盐酸调节污泥体系的pH值至2.5～3.5，再采用超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解，超声波频率为20～40kHz，超声声能密度为50～125W/L;超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解时间为0.25～1h，提高了污泥的破解效果，超声波耦合Fenton氧化相对于未强化的Fenton氧化处理污泥比阻和毛细吸水时间均大幅度降低，超声波耦合Fenton氧化破解污泥的方法控制恶臭效果显著，超声波耦合Fenton氧化破解污泥的方法大大降低了Fe2+投加量、H2O2投加量，从而大幅度的降低了处理成本。
权利要求书
1.一种超声波耦合Fenton氧化破解污泥方法，其特征在于，包括以下 步骤：
第一步，用0.1～0.2mol/L稀盐酸调节污泥体系的pH值，使污泥体系 的pH值在2.5～3.5之间，
第二步，采用超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解，
超声波频率为20～40kHz，超声声能密度为50～125W/L;
Fenton试剂的用量为：加入硫酸亚铁溶液使污泥体系的Fe2+离子浓度 范围为0.2～0.6g/L，加入质量分数为30%H2O2溶液使污泥体系的H2O2浓度 范围为0.25g/L～1.0g/L，
第三步，超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解时间为0.25～1h。
2.根据权利要求1所述的一种超声波耦合Fenton氧化破解污泥方法， 其特征在于，包括以下步骤：
第一步，用0.1mol/L的稀盐酸调节污泥体系的pH值，使污泥体系的 pH值为2.6，
第二步，采用超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解，
超声波频率为20kHz，超声声能密度为100W/L;
Fenton试剂的用量为：加入硫酸亚铁溶液使污泥体系的Fe2+离子浓度 范围为0.2g/L，加入质量分数为30%H2O2溶液使污泥体系的H2O2浓度范围 为0.25g/L，
第三步，超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解时间为1h。
3.根据权利要求1所述的一种超声波耦合Fenton氧化破解污泥方法， 其特征在于，包括以下步骤：
第一步，用0.1mol/L稀盐酸调节污泥体系的pH值，使污泥体系的pH 值为3，
第二步，采用超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解，
超声波频率为25kHz，超声声能密度为100W/L;
Fenton试剂的用量为：加入硫酸亚铁溶液使污泥体系的Fe2+离子浓度 范围为0.4g/L，加入质量分数为30%H2O2溶液使污泥体系的H2O2浓度范 围为0.3g/L，
第三步，超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解时间为0.5h。
4.根据权利要求1所述的一种超声波耦合Fenton氧化破解污泥方法， 其特征在于，包括以下步骤：
第一步，用0.1mol/L的稀盐酸调节污泥体系的pH值，使污泥体系的 pH值为3.4，
第二步，采用超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解，
超声波频率为40kHz，超声声能密度为125W/L;
Fenton试剂的用量为：加入硫酸亚铁溶液使污泥体系的Fe2+离子浓度 范围为0.4g/L，加入质量分数为30%H2O2溶液使污泥体系的H2O2浓度范 围为0.3g/L，
第三步，超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解时间为0.5h。
说明书
一种超声波耦合Fenton氧化破解污泥方法
技术领域
本发明属于固体废物处置技术领域，具体涉及一种超声波耦合Fenton 氧化破解污泥方法。
背景技术
国内外研究者已经对超声波破解预处理污泥技术进行了较为全面的研 究。超声波在水中产生瞬间的局部几千度高温、几百个大气压的高压、急 剧的放电、超高速射流等极端环境，从而破坏了污泥菌胶团结构，使其中 的有机物和水分释放出来，改善了污泥的脱水性能。超声波虽然能促进污 泥微观结构的破解，增加上清液中的有机物含量，有利于污泥的厌氧消化， 但是对于污泥脱水性能的改善作用不大，特殊的条件下反而降低了污泥的 脱水性能，没有起到污泥减量的作用。
对于Fenton氧化预处理污泥的方法，国内外有大量的研究报道。Pham 等研究了Fenton氧化对活性污泥流变性能的影响。研究发现，经过Fenton 氧化后，污泥的脱水性能和生物降解性能都有明显提高，污泥毛细吸水时 间能够降低到原来的50%左右，而生物降解能力能从原污泥的64%增加到 73%。但是，很多研究都需要大量投加H2O2，这造成了Fenton试剂高成本， 限制了该技术的实际运用。
在污水处理方面超声波和Fenton氧化对有机物去除的协同效应已经得 到了验证，但是还没有超声波强化污泥Fenton氧化处理的相关研究报道和 专利申请。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超声波耦合 Fenton氧化破解污泥方法，既利用超声波的物理破解作用，又利用Fenton 试剂的化学氧化破解能力，在处理成本和效果上都有大幅度改进。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种超声波耦合Fenton氧化破解污泥方法，包括以下步骤：
第一步，用0.1～0.2mol/L稀盐酸调节污泥体系的pH值，使污泥体系 的pH值在2.5～3.5之间，
第二步，采用超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解，
超声波频率为20～40kHz，超声声能密度为50～125W/L;
Fenton试剂的用量为：加入硫酸亚铁溶液使污泥体系的Fe2+离子浓度 范围为0.2～0.6g/L，加入质量分数为30%H2O2溶液使污泥体系的H2O2浓度 范围为0.25g/L～1.0g/L，
第三步，超声波和Fenton氧化同时对污泥体系破解时间为0.25～1h。
破解完成后，取500mL污泥样加入2L三角瓶中，加入磁力搅拌子， 塞紧橡皮塞，连接好污泥恶臭控制效果实验系统，调整气体流量为100L/h， 用硫化氢分析仪在线测定流出气体中的还原性硫化物浓度，测定时间间隔 为1分钟，测定结果显示本发明具有如下优点及突出性效果：
①首次应用超声波耦合Fenton氧化预处理污泥，该方法明显提高了污泥的 破解效果。相对于未强化的Fenton氧化处理，污泥SCOD增加到 423.65～767.47mg/L，提高3.5～5.4倍;上清液多聚糖浓度增加到 203.24～433.68mg/L，提高3.5～6.5倍;上清液蛋白质浓度增加到78.32～94.87 mg/L，提高1.4～1.9倍。
②在改善污泥脱水性能方面，超声波耦合Fenton氧化相对于未强化的 Fenton氧化处理污泥比阻和毛细吸水时间均大幅度降低，该方法相对于未 强化的Fenton氧化处理污泥比阻降低到2.07×107～1.06×107s2·g-1，降幅为 94.21%～97.03%;污泥毛细吸水时间CST从130.9s降低到39.42s～19.7s， 降幅为69.89%～84.95%。
③超声波耦合Fenton氧化破解污泥的方法控制恶臭效果显著，相对于未强 化的Fenton氧化处理，还原性硫化物最大释放速率和释放潜能均大幅度下 降。还原性硫化物最大释放速率从115.88ug/min降低至19.68ug/min～13.49 ug/min，降幅达83%～88%;还原性硫化物释放潜能从517.83ug/L降低至 106.27ug/L～84.10ug/L，降幅达79%～84%。
④超声波耦合Fenton氧化破解污泥的方法大大降低了Fe2+投加量、H2O2投 加量，从而大幅度的降低了处理成本，应用该方法Fe2+投加量从仅采用 Fenton氧化的0.6g/L～0.8g/L降低到0.2g/L～0.3g/L，H2O2投加量从1.0 g/L～1.2g/L降低到0.20g/L～0.25g/L，污泥处理成本比单独Fenton氧化降低 46%～50%。
