申请日2019.08.21
公开(公告)日2019.11.22
IPC分类号C02F11/121; C02F11/143; C02F11/145; C02F101/30
摘要
本发明公开了高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法，包括在常温条件下，将剩余污泥pH值调至4‑5，先加入亚硫酸氢钠溶液，再加入高锰酸钾溶液，常温下反应10min;向上述反应污泥反应产物中加入氧化钙或氢氧化钙;反应后的物料进入固液分离装置，得到滤液和滤渣，滤渣即脱水污泥。本发明利用高锰酸钾与亚硫酸氢钠反应产生具有较强氧化性的Mn(III)离子，该离子可将污泥中大分子有机物降解为小分子可溶性有机物，从而提高污泥脱水效果。与其他污泥脱水预处理技术相比，本技术反应条件温和，在常温下即可进行，无需加热，具有能耗小、操作简单等优点。
权利要求书
1.高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)在常温条件下，将剩余污泥pH值调至4-5，先加入亚硫酸氢钠溶液，再加入高锰酸钾溶液，常温下反应10min;
(2)向上述反应污泥反应产物中加入氧化钙或氢氧化钙;
(3)反应后的物料进入固液分离装置，得到滤液和滤渣，滤渣即脱水污泥。
2.根据权利要求1所述的高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法，其特征是：所述剩余污泥固体浓度SS为13.5-14.5g/L。
3.根据权利要求2所述的高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法，其特征是：步骤(1)中高锰酸钾溶液浓度为0.1-0.5mol/L，高锰酸钾溶液和亚硫酸氢钠溶液的摩尔浓度比为1∶5，两种溶液按照体积比1∶1投加，投加量为每50mL污泥分别投加1mL高锰酸钾溶液和1mL亚硫酸氢钠溶液。
4.根据权利要求3所述的高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法，其特征是：步骤(2)中投加的氢氧化钙溶液浓度为1.5-2.5mo/L，投加量为每50mL污泥投加1mL氢氧化钙溶液。
5.根据权利要求1所述的高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法，其特征是：步骤(2)中在常温下反应1h。
说明书
高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法
技术领域
本发明涉及剩余污泥处理技术领域，具体地说涉及高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法。
背景技术
随着我国城乡建设的加快和居民生活水平的提高，城镇污水处理设施日益完善，污水处理量逐年增长。我国城镇污水处理厂大多采用二级生化处理工艺，在净化污水的同时不可避免地产生了大量剩余污泥。剩余污泥主要含有泥砂、纤维、胶体、有机质、微生物和金属元素等成份，未经处理的剩余污泥直接排放将对环境造成二次污染。
污泥处理的目标是减量化、无害化、稳定化。脱水工艺是确保污泥减量化的关键技术。剩余污泥含水率高、絮体高度亲水、未经稳定的污泥含有较多胞外聚合物等有机物，这些都给脱水处理造成了困难，因此需要在脱水前进行预处理。目前污泥脱水预处理技术主要有物理法、化学法、生物法及联合处理法等。化学法通过加入化学药剂改变污泥的脱水性能，常见方法有臭氧氧化法、碱解处理法、热水解法、石灰稳定法等。其中石灰稳定法当石灰投加量不够时，随反应时间的延长，污泥pH值将下降，难以达到稳定作用。
高级氧化技术是一种利用具有强氧化性的活性自由基使污染物得到降解的技术，常用的活性自由基有羟基自由基和硫酸根自由基等。高级氧化技术具有经济便捷、低能耗、操作简单等优点，可被引入污泥脱水处理，用于降低剩余污泥的含水率和有机物含量，促进其减量化、无害化、稳定化。基于Mn(III)离子的新型高级氧化技术(PM/BS技术)，利用高锰酸钾与亚硫酸氢钠在水中反应产生Mn(III)离子，该离子是一类氧化性较强的氧化剂，其对难以氧化的苯酚、环丙沙星和甲基蓝等物质具有较好的氧化效果。
发明内容
本发明的目的是通过高级氧化反应和混凝反应调理剩余污泥泥质，进而提高后续污泥脱水效果，有助于实现剩余污泥的减量化、无害化、稳定化。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种利用高级氧化反应和混凝反应提高剩余污泥脱水效果的预处理方法，包括以下步骤：在常温条件下，向酸化后的污泥加入高锰酸钾和亚硫酸氢钠，进行破解矿化反应，接着加入氧化钙或氢氧化钙进行反应，反应产物为经过调理后的污泥，该反应产物有利于提高后续脱水效果。
本发明具体实施中的剩余污泥固体浓度为13.5-14.5g/L。
具体包括以下步骤：
(1)在常温条件下，将剩余污泥pH值调至4-5，先加入亚硫酸氢钠溶液，再加入高锰酸钾溶液，常温下反应10min;投加的高锰酸钾溶液浓度为0.1-0.5mol/L，高锰酸钾溶液和亚硫酸氢钠溶液的摩尔浓度比为1∶5，两种溶液按照体积比1∶1投加，投加量为每50mL污泥分别投加1mL高锰酸钾溶液和1mL亚硫酸氢钠溶液。
(2)向上述反应污泥反应产物中加入氧化钙或氢氧化钙，反应时间为1h;投加的氢氧化钙溶液浓度为1.5-2.5mo/L，投加量为每50mL污泥投加1mL氢氧化钙溶液。
(3)反应后的物料进入固液分离装置，得到滤液和滤渣，滤渣即脱水污泥。
本发明的原理：
利用高锰酸钾与亚硫酸氢钠反应产生Mn(III)离子，反应方程式如下：
2SO32-+MnO4-→Mn(III)+28O42-+2OH-
Mn(III)离子作用于污泥表面特定官能团，导致细胞破解和EPS聚合物骨架断裂。EPS骨架的断裂使污泥致密完整的结构被破坏，污泥变得分散多孔，增加了污泥的空隙，有利于后续脱水处理时水从污泥中分离，提高污泥的脱水效果。此外，污泥破解和EPS骨架断裂使得被EPS所包裹的这部分水份得以释放，也可以提高污泥的脱水效果。
污泥颗粒由带负电的微生物菌胶团粒子组成，具有双电层结构。高锰酸钾与亚硫酸氢钠反应生成三价锰离子，反应方程式如下：
2SO32-+MnO4-→Mn3++2SO42-+2OH-
三价锰离子对污泥胶体粒子通过压缩双电层、电性中和等作用，降低污泥胶体颗粒表面电位，促进胶体脱稳，使污泥固液分离，从而提高污泥脱水效果。
投加石灰可以提供大量钙离子，促进污泥稳定，提高污泥脱水效果;石灰可调节污泥的pH至弱碱性，使氧化有机物产生的二价锰离子水解氧化成氢氧化锰，可以起到混凝作用，促进了污泥脱水效果的提高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用高锰酸钾与亚硫酸氢钠反应产生具有较强氧化性的Mn(III)离子，该离子可将污泥中大分子有机物降解为小分子可溶性有机物，从而提高污泥脱水效果。与其他污泥脱水预处理技术相比，本技术反应条件温和，在常温下即可进行，无需加热，具有能耗小、操作简单等优点。（发明人丁豪;胡凯;孙杏;许航;陈卫）
