申请日2018.11.13
公开(公告)日2019.01.11
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12; C02F11/06
摘要
本发明公开了一种电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，将污水处理厂的剩余污泥进行浓缩，调节至固含率为1.0～3.0wt%的泥水混合物;再加入可溶性的亚铁盐和电解质，并调节pH至2～5后置于一个具有阴、阳电极的电化学处理装置中，采用稳压直流电源对污泥进行低电压电解处理30min以上即可;所述阴极接有曝气装置。本发明剩余污泥处理方法采用酸处理、电化学氧化以及Fenton氧化同时对污泥破解产生作用，以促进污泥溶胞，改善污泥的脱水性能，以达到剩余污泥中大分子物质水解效果明显，污泥絮体结构分解明显，泥水分离效果好，污泥臭味消除，污泥中有机物溶出效果较好的目的，实现了污泥处理的减量化，可对污水处理厂剩余污泥的预处理提供技术选择。
权利要求书
1.一种电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将污水处理厂的剩余污泥进行浓缩，调节至固含率为1.0～3.0wt%的泥水混合物;
步骤二：向步骤一泥水混合物中加入可溶性的亚铁盐和电解质，并用硫酸调节pH至2～5;
步骤三：将步骤二处理后的污泥置于一个具有阴、阳电极的电化学处理装置中，采用稳压直流电源对污泥进行低电压电解处理30min以上即可;所述阴极接有曝气装置。
2.根据权利要求1所述的电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，其特征在于，步骤二中，所述可溶性的亚铁盐按照Fe2+含量为0.2～0.5mM加入泥水混合物中。
3.根据权利要求1所述的电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，其特征在于，步骤二中，所述电解质为Na2SO4，按照含量40～60mM加入泥水混合物中。
4.根据权利要求1所述的电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，其特征在于，步骤三中，所述电化学处理装置的阳极选用RuO2/Ti电极，阴极选用活性炭纤维电极;极板间距为2～4cm。
5.根据权利要求1所述的电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，其特征在于，步骤三中，所述电解处理的电流密度为30～40mA/cm2。
6.根据权利要求1所述的电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，其特征在于，步骤三中，所述曝气装置的曝气量控制在3～5L/min。
说明书
一种电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法
技术领域
本发明涉及一种电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，属于剩余污泥调理技术领域。
背景技术
随着我国经济快速发展，城镇化水平不断提高，工业废水和生活污水排放量不断增加，污水处理厂在处理污水的能力上不断提高，随之带来的问题就是产生的污泥量在迅猛增长。未经处理的剩余污泥成分较复杂，含水率高，约为99.5%-99.9%，有机物含量高，约为70%-80%，包含了污水中的各种有机物残片、多种微生物形成的菌胶体以及吸附的重金属、微生物病原体和寄生虫卵等极其复杂的物质。这些物质之间通过分子间作用力粘结在一起，污泥表面带负电荷通过离子作用和静电引力等作用与水的结合能力较高，稳定存在于溶液中，不易脱水，含水率较高，因此体积较大而不利于进行后续的处理与处置。当污泥未经过处置进入土壤中，虽然污泥中的大量氮、磷等营养元素可以为植物生成带来经济价值，但也伴随着一些难降解的有机物和重金属释放到环境中，进入食物链，最终对人类健康以及整个生态环境带来一定的威胁。未经处理的污泥中含有大量病原菌和寄生虫，危及动物健康，长期置放于环境中经雨水冲洗，其中大量氮、磷等营养元素会经地表径流和地下渗流的作用进入河流湖泊以及地下水中，带来水质恶化、水体富营养化等生态问题，此外污泥易腐烂变质，长期堆放会释放出有毒有害气体以及风干的颗粒物会带来严重的大气污染，进一步危害人类健康。因此如何对剩余污泥进行有效地处置，是实现污泥减量化、资源化、稳定化的关键点。
发明内容
本发明的目的是对现有剩余污泥处理技术的不足，提供一种电化学高级氧化的处理方法，使剩余污泥达到资源化和减量化，为污水处理厂高效经济地处理剩余污泥提供技术选择。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种电化学高级氧化反应处理剩余污泥的方法，包括如下步骤：
步骤一：将污水处理厂的剩余污泥进行浓缩，调节至固含率为1.0～3.0wt%(优选2.0wt%)的泥水混合物;
步骤二：向步骤一泥水混合物中加入可溶性的亚铁盐和电解质，并用硫酸调节pH至2～5，优选pH=3;
步骤三：将步骤二处理后的污泥置于一个具有阴、阳电极的电化学处理装置中，采用稳压直流电源对污泥进行低电压电解处理30min以上即可;所述阴极接有曝气装置。
步骤二中，所述可溶性的亚铁盐按照Fe2+含量为0.2～0.5mM加入泥水混合物中，通过外加亚铁离子，在酸性条件下与阴极产生的H2O2发生Fenton氧化。
所述电解质为Na2SO4，按照含量40～60mM加入泥水混合物中，在电解过程中加入电解质以提高污泥的溶胞效率。
步骤三中，所述电化学处理装置的阳极选用RuO2/Ti电极，阴极选用活性炭纤维电极;极板间距为2～4cm。
优选地，所述电解处理的电流密度为30～40mA/cm2。
优选地，所述曝气装置的曝气量控制在3～5L/min，在电解处理过程中，通过使用曝气装置，阴极附近达到富氧条件在酸性条件下促进H2O2的产生，并且通过曝气也起到一定的机械搅拌作用。
本发明的技术原理是，在电化学处理中，阳极通过有机物在电极表面发生直接或间接的氧化反应。本发明选择RuO2/Ti电极板作为阳极，溶液中的H2O在阳极放电与金属氧化物发生作用形成吸附态·OH：MOx+H2O→MOx(OH·)+H++e-产生羟基自由基，是一种强氧化剂，在电极表面降解有机物，也会进一步产生HO·、HO2·、O2-这些自由基能够氧化胞外聚合物，使污泥絮体释放更多水分。此外RuO2/Ti电极板具有高催化活性、耐腐蚀等优点。阴极选择活性炭纤维ACF材料，通过曝气富氧，在酸性条件下产生H2O2：O2+2H++2e-→H2O2，通过外加Fe2+，体系中发生Fenton氧化反应：H2O2+Fe2+→Fe3++OH-+·OH，生成的·OH具有强氧化性，能够无选择地氧化降解有机污染物。并且反应中生成的Fe3+在阴极表面发生还原作用生成Fe2+：Fe3++e-→Fe2+，体系中的铁离子形成循环为Fenton反应的进行提供有效的作用，促进Fenton反应的进行，提高了电Fenton体系对污染物去除的降解效率。因此在体系中存在三种作用方式，酸处理、电化学氧化以及Fenton氧化同时对污泥破解产生作用，以促进污泥溶胞，改善污泥的脱水性能。
有益效果：
本发明剩余污泥处理方法采用酸处理、电化学氧化以及Fenton氧化同时对污泥破解产生作用，以促进污泥溶胞，改善污泥的脱水性能，以达到剩余污泥中大分子物质水解效果明显，污泥絮体结构分解明显，泥水分离效果好，污泥臭味消除，污泥中有机物溶出效果较好的目的，实现了污泥处理的减量化，可对污水处理厂剩余污泥的预处理提供技术选择。
