一種廢水生物處理后剩余污泥的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種廢水生物處理后剩余污泥的處理方法，通過加入硫酸亞鐵溶液、過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶液和工業(yè)粉煤灰，處理污泥，得到濾餅和濾液。跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過添加二價(jià)鐵鹽和加熱協(xié)同激發(fā)過硫酸鹽產(chǎn)生強(qiáng)氧化性硫酸根自由基，利用硫酸根自由基高效破解污泥微生物細(xì)胞，使微生物失去活性，顯著減弱與胞外聚合物間的附著作用，從而剝離胞外聚合物，釋放出鍵合態(tài)水，改變污泥絮體的結(jié)構(gòu)和表面疏水性；加入工業(yè)粉煤灰劑后，增加了濾餅通透性，能起到助濾劑的作用。本方法可使污泥比阻低至(0.2～0.5)×108S2/g，脫水后濾餅的含水率低至40～60％，減少常規(guī)絮凝劑例如聚丙烯酰胺產(chǎn)生的二次污染，降低了污泥脫水運(yùn)行成本、對原先工藝設(shè)備不需要改造就可實(shí)施，運(yùn)行方便，脫水污泥可以直接填埋或用作生產(chǎn)陶粒或建筑材料。
【專利說明】一種廢水生物處理后剩余污泥的處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及剩余污泥的處理方法，特別是涉及一種廢水生物處理后剩余污泥的處 理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國的污水處理工作的迅速發(fā)展很大程度上緩解了我國水污染的危機(jī)， 然而活性污泥法及衍生工藝作為廢水處理應(yīng)用最廣泛的生物處理技術(shù)，其最大弊端是產(chǎn)生 大量的剩余污泥。隨著廢水處理標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，剩余污泥的產(chǎn)量也大幅度地增長，伴隨而 來的污泥的的污染問題也日益突出，已經(jīng)引起了社會(huì)各界的高度關(guān)注。當(dāng)前剩余污泥經(jīng)過 厭氧/好氧消化后，主要是向污泥中投加聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等有機(jī)高分 子聚合物使污泥顆粒絮凝、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)以便于機(jī)械脫水。但絮凝劑只能相對提高污泥的脫水 速率，不能改善污泥的脫水程度，脫水后污泥含水率只能降至78%?85%，不能滿足焚燒 和填埋的要求，因此高含水率的剩余污泥的處理處置已經(jīng)成為污水處理發(fā)展的關(guān)鍵問題， 尋求經(jīng)濟(jì)有效的減量化、穩(wěn)定化以及資源化污泥處理處置技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 污泥中的水分按其存在狀態(tài)共分為四種：污泥顆粒周圍游離水的孔隙水，占污泥 總含水量的70?80%左右；占總水量的10?20%左右在顆粒裂隙中由于毛細(xì)作用形成毛 細(xì)水和由于表面張力的作用吸附在污泥顆粒表面的吸附水，毛細(xì)水和吸附水結(jié)合力強(qiáng)；包 含在污泥中微生物細(xì)胞體內(nèi)的結(jié)合水，占總水量5%?8%。大量的研究表明污泥顆粒表面 吸附有各種荷電離子及胞外聚合物，其中胞外聚合物主要是細(xì)菌，分泌于體外的一些高分 子聚合物，具有親水性和粘性的多聚糖、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)和DNA等高分子物質(zhì)組成，其包 圍在細(xì)胞周圍能為微生物提供良好的生存環(huán)境，其質(zhì)量（包括其結(jié)合水）約占污泥固體質(zhì) 量的80%，不能用單純的機(jī)械法除掉，因此污泥脫水的關(guān)鍵在于改變污泥表面的電性以及 破解污泥中胞外聚合物，使污泥更容易團(tuán)聚，將鍵合態(tài)的水釋放。
[0004] 當(dāng)前用超聲，電解，堿熱，尤其是Fenton等系列高級氧化技術(shù)預(yù)調(diào)理污泥深度脫 水已取得了一定的成果。李娟等（環(huán)境科學(xué)，2009年第30卷第2期，475-479)發(fā)現(xiàn)用Fenton 試劑能有效破解活性污泥的胞外聚合物，氧化處理后，污泥顆粒的平均粒徑明顯減小，均勻 性提高，使污泥的無機(jī)化程度和疏水性提高，并增加脫水后泥餅的含固率，有利于污泥的減 量化和資源化，然而實(shí)踐表明Fenton及類似工藝處理污泥成本較高阻礙了該技術(shù)的工程 化應(yīng)用。
[0005] 硫酸根自由基（Sulfate radicals, S<V ·)是一種高活性的自由基，氧化還原電勢 為2. 5?3. IV，可通過光輻射、熱、過渡金屬（Co2+，Ag+，F(xiàn)e2+等）等活化過硫酸鹽分解產(chǎn)生， S04_ ·能激發(fā)產(chǎn)生其他的中間體高活性氧化物種（例如· 0H)，啟動(dòng)一序列自由基的擴(kuò)散和 終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，能部分甚至完全氧化分解降解污染物，活化過程如方程（1?4)所示。
[0006] S2082 +heat/hv - S04 · (1)
[0007] S2082 +e - S04 · +S042 (2)
[0008] S2082、Mn+ - M(n+1)++S0, · +S0廣 （3)
[0009] SO, · +H20 - · OH+HSCV (4)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供以一種廢水生物處理后剩余污泥的 處理方法。
[0011] 本發(fā)明提供的一種廢水生物處理后剩余污泥的處理方法，包括以下步驟：
[0012] (1)、將城市污水剩余污泥配制成混合液懸浮固體濃度為8000?11000mg/L，加入 反應(yīng)槽內(nèi)，90-150轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌下，用酸溶液調(diào)節(jié)pH至2. 0?4. 0 ;
[0013] (2)、將步驟（1)處理后的混合液加熱至50?70°C，加入硫酸亞鐵溶液、過硫酸鈉 溶液或過硫酸鉀溶液和工業(yè)粉煤灰，以40-60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌反應(yīng)4-7小時(shí)；
[0014] (3)、用堿溶液調(diào)節(jié)pH至9. 0,絮凝沉淀排出上清液，將底部濃縮的污泥進(jìn)行機(jī)械 或真空脫水，得到濾餅和濾液。
[0015] 步驟（2)中所述硫酸亞鐵溶液，質(zhì)量-體積濃度為8-12% ;過硫酸鈉溶液或過硫 酸鉀溶液質(zhì)量-體積濃度為8-12%;工業(yè)粉煤灰的處理方法為：在90-1KTC下烘干，過200 目篩，去掉塊狀物及渣子，干燥備用。
[0016] 步驟（2)中硫酸亞鐵溶液中的硫酸亞鐵、過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶液中的過硫 酸鈉或過硫酸鉀、工業(yè)粉煤灰和污泥固含物重量比為〇· 07-0. 15:0. 4-0. 6:0. 2-0. 4:1。
[0017] 步驟⑵中所述酸溶液為硫酸或鹽酸溶液，濃度為0. 2mol/L?0. 4mol/L。
[0018] 步驟⑶中所述堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鈣溶液，濃度為0. 2mol/L?0. 4mol/ L〇
[0019] 跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過添加二價(jià)鐵鹽和加熱協(xié)同激發(fā)過硫酸鈉產(chǎn)生強(qiáng)氧化 性硫酸根自由基，利用硫酸根自由基高效破解污泥微生物細(xì)胞，使大量的蛋白質(zhì)和多糖得 到釋放并轉(zhuǎn)移到液相，失去活性的微生物與胞外聚合物間的附著作用顯著減弱，導(dǎo)致胞外 聚合物從污泥絮體表面剝離，一部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化成易被脫除的自由水，從而改變污泥絮體 的結(jié)構(gòu)和表面疏水性；加入工業(yè)粉煤灰劑后，通過兩者合用獲得了更好的效果，即硫酸根自 由基可降低脫水后濾餅的水分含量，污泥經(jīng)過工業(yè)粉煤灰的調(diào)理，使污泥細(xì)小顆粒聚集形 成絮凝體，顯著加大絮凝體的粒徑，使絮凝體結(jié)實(shí)致密，不僅增加了濾餅的通透性，能起到 助濾劑的作用。本技術(shù)可使污泥比阻低至（〇. 2?0. 5) X 108S2/g、脫水后濾餅的含水率低 至40?60%。同時(shí)方法成本低、減少常規(guī)絮凝劑例如聚丙烯酰胺（PAM)產(chǎn)生的二次污染， 降低了污泥脫水運(yùn)行成本、對原先工藝設(shè)備不需要改造就可實(shí)施，運(yùn)行方便，脫水污泥可以 直接填埋或用作生產(chǎn)陶粒或建筑材料。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)方案。
[0021 ] 實(shí)施例所用剩余污泥取自蕪湖某污水處理廠生化池剩余污泥。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] (1)、將城市污水剩余污泥配制成混合液懸浮固體濃度為9486mg/L，取500ml加入 反應(yīng)槽內(nèi)，100轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌下，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2. 0 ;
[0024] (2)、將步驟（1)處理后的混合液加熱至50°C，加入硫酸亞鐵溶液、過硫酸鈉溶 液或過硫酸鉀溶液和工業(yè)粉煤灰，以40轉(zhuǎn)/分鐘攪拌反應(yīng)4小時(shí)；所述硫酸亞鐵溶液，質(zhì) 量-體積濃度為10% ;過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶液質(zhì)量-體積濃度為10% ;工業(yè)粉煤灰 的處理方法為：在105°C下烘干，過200目篩，去掉塊狀物及渣子，干燥備用；其中，硫酸亞鐵 溶液中的硫酸亞鐵〇. 43g、過硫酸鈉溶液中的過硫酸鈉2. 31g、工業(yè)粉煤灰1. 58g。
[0025] (3)、用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至9. 0,絮凝沉淀排出上清液，將底部濃縮的污泥進(jìn) 行機(jī)械或真空脫水，得到濾餅和濾液，濾餅含水率54. 2 %。
[0026] 污泥比阻測定：污泥2min重力排水后，直至不再出水，真空度為35kPa，100ml污泥 倒入口徑8cm的布氏漏斗，預(yù)濕潤定量濾紙，工作10?20min，記錄過濾時(shí)間t和相應(yīng)時(shí)刻 的濾液量V以及濾液總體積，進(jìn)行計(jì)算的出污泥比阻（SRF)。公式如下：
[0027] SRF = 2bPA2/ μ c
[0028] 其中：Α是過濾面積m2 ;b是過濾時(shí)間/濾液體積（t/V)和濾液體積（V)的斜率 (S ·πΓ6) ;C :單位體積濾出液所得濾餅干重kg/m3 ;P :過濾壓力；μ :濾出液粘度N 〇2。泥 餅含水率測定：用城市污水處理廠污泥檢驗(yàn)方法（CJ/T221-2005)中含水率的測定（重量 法）
[0029] 相對疏水性測定：向圓底玻璃試管（酸處理，d = 10mm)內(nèi)加入30ml活性污泥（pH 調(diào)節(jié)到7. 0)，超聲分散（50w)2min，再加入15mL正己烷作為有機(jī)相，用玻璃小塞封口，室溫 (25±2°C )劇烈振蕩5min，把混合相倒入分液漏斗中靜置lOmin分層，液相流入到另外一個(gè) 玻璃器皿中，然后分別測定萃取后液相中的MLSS濃度（MLSSJ和原MLSS濃度（MLSSJ分別 表示，相對疏水性RH按下公式表示 ：
[0030] RH(%) = [l-MLSSVMLSSj X100
[0031] 污泥比阻測定、泥餅含水率測定和污泥比阻測定，結(jié)果如下表1。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] (1)、將城市污水剩余污泥配制成混合液懸浮固體濃度為10108mg/L，取500ml加 入反應(yīng)槽內(nèi)，110轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌下，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2. 0 ;
[0034] (2)、將步驟（1)處理后的混合液加熱至60°C，加入硫酸亞鐵溶液、過硫酸鈉溶 液或過硫酸鉀溶液和工業(yè)粉煤灰，以50轉(zhuǎn)/分鐘攪拌反應(yīng)5小時(shí)；所述硫酸亞鐵溶液，質(zhì) 量-體積濃度為8%;過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶液質(zhì)量-體積濃度為11 %;工業(yè)粉煤灰的 處理方法為：在90°C下烘干，過200目篩，去掉塊狀物及渣子，干燥備用；其中，硫酸亞鐵溶 液中的硫酸亞鐵〇. 465g、過硫酸鈉溶液中的過硫酸鈉2. 4g、工業(yè)粉煤灰1. 6g。
[0035] (3)、用氫氧化鈣溶液調(diào)節(jié)pH至9. 0,絮凝沉淀排出上清液，將底部濃縮的污泥進(jìn) 行機(jī)械或真空脫水，得到濾餅和濾液，濾餅含水率58. 2 %。
[0036] 按照實(shí)施例1所述的方法進(jìn)行污泥比阻測定、泥餅含水率測定和污泥比阻測定， 結(jié)果如下表1。
[0037] 實(shí)施例3
[0038] (1)、將城市污水剩余污泥配制成混合液懸浮固體濃度為l〇525mg/L，取500ml加 入反應(yīng)槽內(nèi)，l〇〇r/min快速攪拌下，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至3. 0 ;
[0039] (2)、將步驟（1)處理后的混合液加熱至58°C，加入硫酸亞鐵溶液、過硫酸鈉溶 液或過硫酸鉀溶液和工業(yè)粉煤灰，以50轉(zhuǎn)/分鐘攪拌反應(yīng)6小時(shí)；所述硫酸亞鐵溶液，質(zhì) 量-體積濃度為10% ;過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶液質(zhì)量-體積濃度為12% ;工業(yè)粉煤灰 的處理方法為：在90°C下烘干，過200目篩，去掉塊狀物及渣子，干燥備用；其中，硫酸亞鐵 溶液中的硫酸亞鐵〇. 41、過硫酸鉀溶液中的過硫酸鉀2. 3g、工業(yè)粉煤灰1. 7g。
[0040] (3)、用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至9. 0,絮凝沉淀排出上清液，將底部濃縮的污泥進(jìn) 行機(jī)械或真空脫水，得到濾餅和濾液，濾餅含水率59. 6 %。
[0041] 按照實(shí)施例1所述的方法進(jìn)行污泥比阻測定、泥餅含水率測定和污泥比阻測定， 結(jié)果如下表1。
[0042] 實(shí)施例4
[0043] (1)、將城市污水剩余污泥配制成混合液懸浮固體濃度為10930mg/L，取500ml力口 入反應(yīng)槽內(nèi)，120轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌下，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至4. 0 ;
[0044] (2)、將步驟（1)處理后的混合液加熱至70°C，加入硫酸亞鐵溶液、過硫酸鈉溶 液或過硫酸鉀溶液和工業(yè)粉煤灰，以50轉(zhuǎn)/分鐘攪拌反應(yīng)4小時(shí)；所述硫酸亞鐵溶液，質(zhì) 量-體積濃度為10% ;過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶液質(zhì)量-體積濃度為10% ;工業(yè)粉煤灰 的處理方法為：在105°C下烘干，過200目篩，去掉塊狀物及渣子，干燥備用；其中，硫酸亞鐵 溶液中的硫酸亞鐵〇. 475g、過硫酸鈉溶液中的過硫酸鈉2. 45g、工業(yè)粉煤灰1. 8g。
[0045] (3)、用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至9. 0,絮凝沉淀排出上清液，將底部濃縮的污泥進(jìn) 行機(jī)械或真空脫水，得到濾餅和濾液，濾餅含水率55. 3 %。
[0046] 按照實(shí)施例1所述的方法進(jìn)行污泥比阻測定、泥餅含水率測定和污泥比阻測定， 結(jié)果如下表1。
[0047] 實(shí)施例5
[0048] (1)、將城市污水剩余污泥配制成混合液懸浮固體濃度為8862mg/L，取500ml加入 反應(yīng)槽內(nèi)，110轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌下，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至3. 0 ;
[0049] (2)、將步驟（1)處理后的混合液加熱至65°C，加入硫酸亞鐵溶液、過硫酸鈉溶 液或過硫酸鉀溶液和工業(yè)粉煤灰，以60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌反應(yīng)4小時(shí)；所述硫酸亞鐵溶液，質(zhì) 量-體積濃度為10% ;過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶液質(zhì)量-體積濃度為10% ;工業(yè)粉煤灰 的處理方法為：在105°C下烘干，過200目篩，去掉塊狀物及渣子，干燥備用；其中，硫酸亞鐵 溶液中的硫酸亞鐵〇. 464g、過硫酸鉀溶液中的過硫酸鉀2. 26g、工業(yè)粉煤灰1. 78g。
[0050] (3)、用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至9. 0,絮凝沉淀排出上清液，將底部濃縮的污泥進(jìn) 行機(jī)械或真空脫水，得到濾餅和濾液，濾餅含水率54. 6 %。
[0051] 按照實(shí)施例1所述的方法進(jìn)行污泥比阻測定、泥餅含水率測定和污泥比阻測定， 結(jié)果如下表1。
[0052] 表1實(shí)施例1-5污泥測定結(jié)果
[0053]

【權(quán)利要求】
1. 一種廢水生物處理后剩余污泥的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步 驟： (1) 、將城市污水剩余污泥配制成混合液懸浮固體濃度為8000?11000mg/L，加入反應(yīng) 槽內(nèi)，90-150轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌下，用酸溶液調(diào)節(jié)pH至2. 0?4. 0 ; (2) 、將步驟（1)處理后的混合液加熱至50?70°C，加入硫酸亞鐵溶液、過硫酸鈉溶液 或過硫酸鉀溶液和工業(yè)粉煤灰，以40-60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌反應(yīng)4-7小時(shí)； (3) 、用堿溶液調(diào)節(jié)pH至9. 0,絮凝沉淀排出上清液，將底部濃縮的污泥進(jìn)行機(jī)械或真 空脫水，得到濾餅和濾液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，步驟（2)中硫酸亞鐵溶液中的硫酸亞 鐵、過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶液中的過硫酸鈉或過硫酸鉀、工業(yè)粉煤灰和污泥固含物重 量比為 〇· 07-0. 15:0. 4-0. 6:0. 2-0. 4:1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于，所述硫酸亞鐵溶液，質(zhì)量-體積 濃度為8-12%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于，所述過硫酸鈉溶液或過硫酸鉀溶 液質(zhì)量-體積濃度為8-12%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于，所述工業(yè)粉煤灰的處理方法為： 在90-11(TC下烘干，過200目篩，去掉塊狀物及渣子，干燥備用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，步驟（2)中所述酸溶液為硫酸或鹽酸 溶液，濃度為〇· 2mol/L?0· 4mol/L。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，步驟（3)中所述堿溶液為氫氧化鈉或 氫氧化鈣溶液，濃度為〇· 2mol/L?0· 4mol/L。
【文檔編號(hào)】C02F11/00GK104193127SQ201410490022
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】唐海, 沙俊鵬 申請人:安徽工程大學(xué)