本發(fā)明屬于市政脫水污泥和污泥坑老污泥處理領(lǐng)域，具體涉及一種選擇性氧化的濃泥固結(jié)深度脫水方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市污水的排放量持續(xù)增加，水處理設(shè)施建設(shè)力度加大，導致水處理過程中的必然產(chǎn)物-污泥的產(chǎn)生量不斷增加。據(jù)《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于2016年第一季度全國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)和運行情況的通報》數(shù)據(jù)顯示，截至2016年3月底，全國城鎮(zhèn)累計建成污水處理廠3910座，污水處理能力達1.67億m³/d，污水處理量的提高必然帶來污泥量增大，污水處理本質(zhì)上是污染物質(zhì)在水中降解轉(zhuǎn)化后遷移至污泥中的過程，且行業(yè)內(nèi)仍存留“重水輕泥”思想。根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的《2015年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，截至2015年底，污泥產(chǎn)量達到3500萬噸(含水率以80%計)，預計2020年，我國的市政污泥產(chǎn)量將達到6000-9000萬噸，因此污水廠污泥的減量化就成為一個焦點。

長期以來，我國很大一部分脫水污泥采取填埋方式進行處置，因此，全國各地也就普遍存在著大大小小的污泥坑和臨時堆放場，這些污泥坑老污泥基本就是污水廠的脫水污泥，其含水率為78-82%，含水率高，體積大，質(zhì)地軟，難壓實，且容易造成填埋時壓實機械的凹陷打滑和填埋體的滑坡。此外，隨著土地利用日趨緊張，污泥坑老污泥的減量化也日趨受到大家的關(guān)注。

脫水污泥的妥善處置方法主要有填埋、焚燒、堆肥和建材化等手段，目前影響這些手段順利實施的最大障礙為出廠后的污泥含水率仍然過高。剩余污泥產(chǎn)生后含水率高達96-98%，為類似絨毛分支與絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)，含有大量親水性有機質(zhì)，極難脫水。目前，較成熟的污泥脫水技術(shù)主要是將剩余污泥經(jīng)鐵鹽、鋁鹽、pam等絮凝劑或經(jīng)電解質(zhì)調(diào)理后進入板框壓濾機、離心脫水機或帶式壓濾機等設(shè)備進行脫水，含水率降至78-82%，幾乎無法達到60%以下；此外，還有熱調(diào)理、凍融循環(huán)和超聲調(diào)理等方式，但由于剩余污泥的主要成分仍為水且要求迅速完成脫水，使得這些調(diào)理手段難以推廣。近年來，逐漸出現(xiàn)了在剩余污泥中添加鐵離子和石灰或粉煤灰等脫水方法，并經(jīng)過大型高壓板框壓濾可將污泥含水率降至60%以下，但缺點是處理量大且脫水后污泥量增大明顯，始終無法擺脫通過加入干物質(zhì)來調(diào)整含水率的嫌疑，并沒有實現(xiàn)真正意義上的深度脫水，只有能夠達到降低含水率和減容的雙重效果才可以稱為深度脫水。

fenton試劑作為一種簡單易得價廉的高級氧化劑在降解難降解有機質(zhì)、破壞eps和細胞壁等方面具有其特有的優(yōu)勢，可應(yīng)用于高濃度有機廢水處理、垃圾滲濾液處理以及微生物難降解物質(zhì)處理前的預處理等方面。近年來，在實現(xiàn)污水處理廠污泥脫水減量化方面也出現(xiàn)了一些嘗試，如申請?zhí)枮?01110087907.2公布了含水率95%以上的剩余污泥濃縮酸化后，先后采用“fenton試劑氧化+cpam絮凝”調(diào)理，經(jīng)離心脫水使得最終含水率由87.7%降至79.3%；申請?zhí)枮?01610135493.9公布了先將脫水污泥調(diào)稀、酸化至含水率為96%-99%，相當于剩余污泥或濃縮污泥，再利用fenton進行氧化調(diào)理可以提高污泥的脫水效率；申請?zhí)枮?01010000269.1公布了一種利用生物法酸化后再經(jīng)fenton試劑氧化改善剩余污泥脫水性能的方法，污泥比阻低于4×108s²/g，脫水后污泥含水率降至65-75%；申請?zhí)枮?01210449383.1公布了一種在濃縮污泥中先后經(jīng)“fenton+表面活性劑+pam”聯(lián)合調(diào)理后進行機械脫水，最終含水率可由87.7%降至78.2%；申請?zhí)枮?01110300223.6公布了在當污泥含水率在95%以上先后采用“fenton/類fenton試劑+骨架構(gòu)建物”調(diào)理，前期破壞有機物改變水分形態(tài)，后期降低污泥可壓縮性能充分防止排水通道堵塞，調(diào)理后污泥比阻降低率超過80%，經(jīng)板框脫水后含水率可降至30-60%，可是該方法污泥量的增加十分明顯，后續(xù)處理量大，成本高。

綜上所述，現(xiàn)有fenton氧化后脫水工藝均是針對含水率96-98%的剩余污泥，存在著藥劑摻量大、需要前期進行酸化、脫水設(shè)備體型較大、產(chǎn)生大量的酸性污泥水等缺點，因此難以大范圍推廣。此外，目前大部分污水廠采用先絮凝后脫水的工藝，如采用上述方式提升脫水效率可能要對原有脫水系統(tǒng)做出較大改動，且脫水設(shè)備負荷高、能耗大、fenton試劑對設(shè)備腐蝕嚴重，且應(yīng)用于污泥坑老污泥進行深度脫水時，前期需要再次使用大量水調(diào)稀污泥使得含水率重新調(diào)回95%以上，可實施難度較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種選擇性氧化的濃泥固結(jié)深度脫水方法，針對脫水污泥和污泥坑老污泥進行深度脫水。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種選擇性氧化的濃泥固結(jié)深度脫水方法，包括以下步驟：

步驟一、將選擇性氧化材料與經(jīng)污水處理廠絮凝脫水后的脫水污泥混勻并進行氧化反應(yīng)，利用選擇性氧化材料選擇性氧化降解脫水污泥中阻礙脫水的eps，使脫水污泥中的結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，轉(zhuǎn)化率為35-40%，流動度提高88-92%，形成易于脫水的濃泥狀態(tài)；

步驟二、將步驟一得到的濃泥狀態(tài)的污泥輸送至板框壓濾機進行深度壓濾脫水，得到含水量為48-55%的深度脫水污泥，所述深度脫水污泥泥餅體積為絮凝脫水后的脫水污泥泥餅體積的33-35%，為相同壓力但未經(jīng)氧化處理的泥餅體積的50-60%。

進一步的，步驟一中，所述污水處理廠對剩余污泥投加絮凝劑進行絮凝后再通過帶式壓濾機進行帶式壓濾脫水或通過離心壓濾機進行離心脫水，形成脫水污泥，所述剩余污泥的含水率為96-98%，所述脫水污泥的含水率為78-82%，所述脫水污泥體積降為剩余污泥體積的1/4-1/10。

進一步的，步驟一中，所述選擇性氧化材料為fenton試劑，包括feso4·7h2o和h2o2，所述絮凝脫水后的脫水污泥與feso4·7h2o固體粉末進行混合均勻后再投加h2o2溶液進行fenton氧化反應(yīng)，用于降解脫水污泥中的eps。

進一步的，所述h2o2的投加量按摩爾比h2o2:feso4·7h2o=1.8：1-2.2:1，feso4·7h2o的投加量為40.5-49.5%ds，h2o2的投加量為0.33ml/gds。

進一步的，步驟一中，所述濃泥狀態(tài)污泥的流動度為90-120mm，含水率為85-88%。

進一步的，步驟一中，所述選擇性氧化材料與污水處理廠絮凝脫水后的脫水污泥通過雙軸攪拌混合器進行均勻混合。

進一步的，步驟二中，所述濃泥狀態(tài)污泥通過柱塞泵輸送至板框壓濾機進行深度壓濾脫水，脫水時間為30min，壓強為0.8-1.0mpa。

進一步的，所述步驟一中經(jīng)絮凝脫水后得到的污泥水和步驟二中經(jīng)板框壓濾機壓濾后得到的污泥水回收至污水處理系統(tǒng)進行污水處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提供一種選擇性氧化的濃泥固結(jié)深度脫水方法，針對脫水污泥或污泥坑老污泥進行二次深度脫水并將其含水率降至48-55%，與現(xiàn)有深度脫水技術(shù)需重新對脫水污泥進行加水調(diào)高含水率并使用鐵離子和石灰等絮凝劑進行調(diào)理的方法不同，本發(fā)明無需加水便可直接進行調(diào)理，直接在脫水污泥或污泥坑老污泥中添加選擇性氧化材料分解污泥中阻礙水分排出的eps等物質(zhì)，將較多的細胞結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，改善污泥的流動性，對于我國每年產(chǎn)生的近4000萬噸含水率較高的脫水污泥和廣泛存在的污泥坑老污泥的深度脫水具有重要的價值。

1）現(xiàn)有的污水廠脫水車間可以基本保持現(xiàn)狀，可與帶式壓濾機或離心脫水機相配套，充分利用了前期絮凝的優(yōu)勢，前期脫水工藝基本保持原樣，大大降低了后期接龍式深度脫水的負荷，便于污水廠投入使用；

2）第一階段的絮凝脫水與第二階段的fenton氧化調(diào)理的調(diào)理效果互不影響，充分體現(xiàn)兩種調(diào)理方式組合的優(yōu)勢最大化，投藥量小、對設(shè)備造成的腐蝕低，產(chǎn)生的酸性污泥水大大減少，回流處理時基本不會對污水處理系統(tǒng)造成較大影響；

3）污泥減量化作用明顯，所摻調(diào)理藥劑幾乎不增加污泥干物質(zhì)；

4）無需對污泥進行前期酸化，依靠fenton自身反應(yīng)即可迅速達到反應(yīng)所需ph值，無需前期酸化；

5）fenton試劑選擇性氧化降解污泥中的關(guān)鍵成分-eps，添加物物料少，能夠快速將污泥中的結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，改善污泥的流動性，形成可以直接進行脫水的濃泥狀態(tài)，提高污泥的深度脫水性能，脫水效率高，廢水產(chǎn)生量少，在低壓情況下即可快速降低污泥體積，便于輸送和通過柱塞泵泵入小型板框壓濾機；

6）經(jīng)選擇性分解后的脫水污泥經(jīng)柱塞泵泵入小型板框壓濾機并在油壓加壓下進行固結(jié)脫水，根據(jù)具體工程的要求，可以通過調(diào)整前處理加壓時間及加壓壓力達到48-55%的脫水效果，小型板框壓濾機可以獨立運行，設(shè)備小、能耗低、工序簡單，接龍式深度脫水功效更高，易于操作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的實驗結(jié)果對比圖；

其中，a為未經(jīng)fenton氧化處理的泥餅，b為經(jīng)fenton氧化處理的泥餅。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1-2所示，一種選擇性氧化的濃泥固結(jié)深度脫水方法，針對脫水污泥或污泥坑老污泥進行二次深度脫水并將其含水率降至48-55%，包括兩個完全不同的階段：第一階段為絮凝脫水，在含水率為96-98%的剩余污泥內(nèi)投放一定量的絮凝劑進行絮凝后再通過帶式壓濾機進行帶式脫水，或通過離心壓濾機進行離心脫水，實質(zhì)為“水中取泥”階段，其母體為水，脫水時的主要任務(wù)是確保較大的脫水速率，此時，污泥的滲透性為限制因素，應(yīng)盡可能使得污泥保持較好的骨架，該階段的脫水量和體積壓縮量大，所需壓力小，時間短，第一階段經(jīng)絮凝脫水后產(chǎn)生的脫水污泥進入第二階段進行下一步處理，且產(chǎn)生的污泥水通過管道再次收集至污水處理系統(tǒng)進行回收處理；第二階段為fenton氧化調(diào)理，實質(zhì)為“泥中取水”階段，其母體為泥，第二階段的主要任務(wù)是確保污泥最大的脫水程度，此時，污泥水分的分布形態(tài)為限制因素，在保證足夠的排水通道的情況下應(yīng)盡可能促使污泥中水分由結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)化，與第一階段相比，該階段污泥的脫水量及體積壓縮量相對較小，所需壓力大，時間長，因此需采用氧化原理改變水分形態(tài)，污泥的泥水結(jié)合勢較高的根源在于污泥有機質(zhì)中的糖類物質(zhì)，只需對糖類物質(zhì)進行針對性的降解，即可有效促進結(jié)合水轉(zhuǎn)化成自由水，為此，需將fenton試劑與第一階段得到的脫水污泥進行混合均勻，引發(fā)fenton氧化反應(yīng)，形成易于脫水的濃泥狀態(tài)，隨后進行下一步的深度壓濾脫水，形成污泥接龍式濃泥固結(jié)深度脫水工藝系統(tǒng)，該階段獲得的深度脫水污泥的含水率降至48-55%，遠低于現(xiàn)有脫水工藝的含水率，且產(chǎn)生的污泥水可通過管道收集至污水處理系統(tǒng)進行回收處理。

本發(fā)明提供的選擇性氧化的濃泥固結(jié)深度脫水方法不對污水處理廠現(xiàn)有的脫水工藝進行較大改造，而是將該工藝配套于現(xiàn)有脫水工藝之后，對脫水污泥或污泥坑老污泥通過添加選擇性氧化的調(diào)理材料形成易于脫水的濃泥狀態(tài)，無需進行再次加水和絮凝等環(huán)節(jié)，選擇性氧化的調(diào)理材料以fenton試劑為主要成分，包括feso4·7h2o和h2o2，h2o2投加量按摩爾比h2o2:feso4·7h2o=1.8:1-2.2:1，feso4·7h2o的投加量為40.5-49.5%ds，h2o2的投加量為0.33ml/gds，先將feso4·7h2o與脫水污泥或污泥坑老污泥進行有效混勻，再注入h2o2引發(fā)fenton氧化反應(yīng)，用于降解污泥中妨礙脫水的eps等物質(zhì)，依次發(fā)揮第一階段的絮凝脫水和第二階段的fenton強氧化作用以達到更好的脫水效果。

剩余污泥經(jīng)污水處理廠現(xiàn)有脫水工藝系統(tǒng)進行絮凝脫水后，可以保持較好的骨架和滲透性，在原有脫水工藝設(shè)備中迅速將含水率降至78-82%，得到的脫水污泥體積降為剩余污泥體積的1/4-1/10，污水處理廠無需改動第一階段的絮凝脫水工藝系統(tǒng)；在第二階段利用雙軸攪拌混合器將第一階段絮凝脫水產(chǎn)生的脫水污泥依次與fenton試劑的feso4·7h2o和h2o2進行均勻混合，直接通過fenton試劑快速選擇性氧化降解污泥中阻礙水分排出的關(guān)鍵成分-eps，使得原本與eps相結(jié)合的水分轉(zhuǎn)化為自由水，且無需前期酸化，流動性得以提高，形成易于脫水的濃泥狀態(tài)污泥，流動度達到90-120mm，含水率為85-88%，隨后利用柱塞泵將濃泥狀態(tài)的污泥輸送至板框壓濾機進行接龍式深度壓濾脫水，泥餅密度及強度加大，有利于運輸和進一步處理，大大降低后續(xù)處理處置污泥的總量和費用，兼具殺菌消毒作用，板框壓濾機為油壓加壓式在壓濾類型，壓力及加壓時間均可根據(jù)實際需求進行調(diào)節(jié)控制，脫出的極少量污泥水可經(jīng)管道收集至污水處理系統(tǒng)進一步處理。

實施例1

一種選擇性氧化的濃泥固結(jié)深度脫水方法，工藝流程如圖1所示，污水處理廠產(chǎn)生的含水率高達96%的剩余污泥根據(jù)現(xiàn)有脫水工藝系統(tǒng)經(jīng)pam絮凝劑進行絮凝后再通過帶式壓濾機進行壓濾脫水，得到含水率降至80%的脫水污泥，pam的投加量為0.5%ds，隨后在脫水污泥內(nèi)摻入可溶的feso4·7h2o固體粉末，利用雙軸攪拌混合器將脫水污泥與feso4·7h2o粉末混合均勻后再注入h2o2溶液，并進一步混勻促進fenton氧化反應(yīng)，選擇性降解脫水污泥中的eps物質(zhì)，促使結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)化并形成易于脫水的濃泥態(tài)，流動性提高80%，feso4·7h2o的投加量為45%ds，h2o2溶液的濃度為30%，投加量為0.33ml/gds，隨后利用柱塞泵將濃泥態(tài)污泥泵入小型板框壓濾機，待反應(yīng)超過30min開始進行固結(jié)深度脫水，設(shè)定脫水時間為30min，壓強為0.8-1.0mpa，最終得到的深度脫水污泥的含水率降至50%，深度脫水污泥泥餅體積降為脫水污泥泥餅體積的35%，為相同壓力但未經(jīng)氧化調(diào)理的泥餅體積的50-60%，如圖2所示。

實施例2

某污水處理廠的剩余污泥采用feso4絮凝劑進行絮凝，隨后進行帶式壓濾脫水，得到含水率降至78-82%的脫水污泥，在fenton氧化調(diào)理階段無需再摻feso4·7h2o固體粉末，只需再摻入h2o2溶液即可，h2o2與feso4·7h2o的摩爾比為2:1，余同實施例1，fe²⁺既有絮凝作用，又是后期fenton試劑的原料，由于溶解態(tài)的fe²⁺容易被空氣氧化，因此摻入feso4·7h2o粉末與摻入h2o2溶液的間隔應(yīng)控制在較短時間以內(nèi)。

實施例3

某污泥坑老污泥經(jīng)污水處理廠進行絮凝和壓濾脫水，含水率降至78-82%，隨后利用螺桿傳送機抽出后采用雙軸攪拌混合器將其與fenton試劑的feso4·7h2o固體粉末混勻后再加入h2o2溶液，進行快速氧化反應(yīng)，feso4·7h2o固體粉末的投加量為150g/kg老污泥，h2o2溶液的濃度為30%，投加量為66ml/kg老污泥，污泥內(nèi)的結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，形成易脫水的濃泥狀態(tài)，轉(zhuǎn)化率為35-40%，流動度提高88-92%，然后再輸送回污泥坑，采用真空預壓的方式處理20d，壓強設(shè)定為100kpa，最終得到的深度脫水污泥的含水率降至低于55%，泥餅體積降至絮凝脫水后污泥泥餅體積的40%以下。

本發(fā)明提供了一種既無需改動現(xiàn)有污水處理廠的絮凝脫水工藝系統(tǒng)，又能有效降低污泥含水率及其體積的接龍式深度脫水方法，現(xiàn)有污水處理廠出廠的脫水污泥含水率為78-82%，經(jīng)本發(fā)明深度脫水處理后得到的深度脫水污泥的含水率可降至48-55%，低于現(xiàn)有污水處理廠出廠的脫水污泥含水率，深度脫水污泥泥餅體積為現(xiàn)有污水處理廠出廠的脫水污泥體積的33-35%，為未經(jīng)fenton氧化處理而直接采用相同壓力脫水處理后污泥泥餅體積的50-60%，減量化明顯，操作簡單，成本低廉，容易為污水處理廠接受，也適合在污泥坑污泥的減量化處理中得以應(yīng)用，泥餅熱值由于脫出更多水分的原因而得以增加，更利于后續(xù)處理處置，如焚燒、填埋、堆肥和建材化利用等。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。