一種組合式污泥高效脫水的調(diào)理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組合式污泥高效脫水的調(diào)理方法，屬于污泥脫水預(yù)處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]污泥調(diào)理是污泥脫水的必要準(zhǔn)備，為了解決污泥處理處置過程中脫水困難、脫水后含水率高的問題，必需采用污泥預(yù)處理技術(shù)方法對污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)或者破壁，改善污泥的脫水性能。從大的方面劃分，通常污泥的預(yù)處理可分為物理法、化學(xué)法、生物法三類以及其相互組合。
[0003](I)物理法泛指通過物理作用改變污泥性質(zhì)的方法。如冷凍處理法、超聲波處理、
高壓處理等。
[0004](2)化學(xué)法即以加入化學(xué)藥劑的方式去改變污泥的特性。如改變酸堿性、化學(xué)氧化、添加絮凝劑等。
[0005](3)生物法是利用特定菌體或菌體產(chǎn)物，通過一系列生化作用，改變污泥特性，使其易于脫水，如生物瀝浸技術(shù)等。
[0006]在以上方法中，化學(xué)調(diào)節(jié)法由于反應(yīng)快、操作簡單、效果好等優(yōu)點(diǎn)，在污泥調(diào)理中應(yīng)用比較廣泛。
[0007]近年來，高鐵酸鉀(K2FeO4)由于其強(qiáng)氧化性在污泥處理領(lǐng)域而引起廣泛的重視。高鐵酸鉀在水溶液中以高鐵酸根的形式存在，其中心原子為+6價(jià)，具有極強(qiáng)的氧化性，酸性和堿性條在件下的氧化還原電位分別為+2.20V和+0.72V，可見在酸性條件下其氧化性更強(qiáng)。高鐵酸鉀良好的絮凝作用，表現(xiàn)在水中與污染物作用的過程中，經(jīng)過一系列反應(yīng)，由六價(jià)降至三價(jià)，帶有不同電荷的中間態(tài)如:Fe( V )/Fe(VI)等，并逐步被還原成具有絮凝作用的FeUII )。高鐵酸鉀同時(shí)發(fā)揮氧化、吸附、絮凝、沉淀、滅菌、消毒、脫色、除臭的協(xié)同作用，并不產(chǎn)生任何有毒、有害的物質(zhì)，因此高鐵酸鉀是一種綠色的新型高效多功能水處理劑。
[0008]芬頓試劑是以亞鐵離子和過氧化氫組成的反應(yīng)體系，芬頓反應(yīng)是一種能生成具有強(qiáng)氧化性羥基自由基的高級氧化技術(shù)，羥基自由基在水溶液中可以與有機(jī)物反應(yīng)，使之結(jié)構(gòu)破壞，最終氧化降解為無機(jī)態(tài)。芬頓試劑用于污泥調(diào)理可大大改善污泥的脫水性能，同時(shí)還能去除污泥的臭味。芬頓試劑區(qū)別于一般鐵鹽混凝劑主要在于其強(qiáng)氧化性，可以裂解破壞污泥EPS結(jié)構(gòu)，可以有效降低污泥比阻，使Fe3+污泥絮凝效果更加顯著。
[0009]作為我國現(xiàn)階段污泥處置的主要方法混合填埋，根據(jù)GB/T23485 — 2009要求填埋污泥的含水率應(yīng)低于60%。對于其他污泥后處理和資源利用方式，對污泥含水率的要求都要控制在60%以下甚至更低的水平才能進(jìn)行進(jìn)一步處理處置及利用，而現(xiàn)階段我國大部分污水處理廠的脫水污泥含水率仍在80%左右。但是現(xiàn)有的調(diào)理劑單獨(dú)作用往往很難達(dá)到使脫水泥餅含水率低于60%的要求，藥劑的復(fù)合使用往往能達(dá)到比單獨(dú)投加更理想的調(diào)理效果，因此對高效脫水復(fù)合調(diào)理劑的開發(fā)研宄越來越引起重視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述單獨(dú)藥劑的污泥調(diào)理難以滿足脫水泥餅含水率要求的不足之處，本發(fā)明利用不同調(diào)理劑按照一定的順序進(jìn)行調(diào)理組合的方式來增強(qiáng)調(diào)理污泥的脫水效果。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下方案來實(shí)現(xiàn):
[0012]一種組合式污泥高效脫水的調(diào)理方法，它包括以下步驟和工藝條件:
[0013](I)污泥的酸化處理:對待脫水污泥進(jìn)行pH、含水率測定，污泥的含水率在95%?99% (如不在此范圍，應(yīng)采取加水或濃縮調(diào)整)為宜，對加入儲(chǔ)泥罐里的待脫水污泥開啟攪拌槳進(jìn)行攪拌，并向其中緩慢加入質(zhì)量百分比濃度為70%?98%的濃硫酸，直到調(diào)節(jié)污泥的pH為3.5?5之間，繼續(xù)攪拌15?30min ；；
[0014](2)污泥的強(qiáng)氧化劑處理:計(jì)算待脫水污泥的總含固量，強(qiáng)氧化劑投加均以其質(zhì)量百分比計(jì)，向已酸化處理的污泥中加入強(qiáng)氧化劑高鐵酸鉀，高鐵酸鉀加入量為污泥總干固含量的0.2%?4%，為保證可以均勻的投加到污泥體系中去，可選擇先將固體高鐵酸鉀用水溶解后然后投加，以200?300r/min快速攪拌2min，然后以80?150r/min慢速攪拌20 ?40min ；
[0015](3)污泥混凝劑的投加:向步驟(2)處理過的污泥中重新用濃硫酸調(diào)節(jié)PH到
3.5?5之間，加入硫酸亞鐵，硫酸亞鐵加入量為污泥總干固含量的4%?8%，加入前先將固體的硫酸亞鐵加水溶解配成質(zhì)量濃度為20%?50%的液體然后投加，待其攪拌分散后加入H2O2, H2O2投加量為污泥總干固含量的4%?8%，其質(zhì)量濃度為30%投加，攪拌下充分反應(yīng)30?50min ；
[0016](4)污泥的pH調(diào)節(jié)和助濾:向經(jīng)過步驟(3)處理的污泥中加入生石灰，生石灰加入量為污泥總干固含量的3%?8%，使得污泥的pH值在6?8之間在攪拌槳作用下分散均勻后立即進(jìn)行脫水。
[0017]污泥的pH以〈9為宜，污泥pH越大需要消耗的酸的量就越多，多加酸在成本上就高了，但在處理效果上是一樣的，不需要預(yù)處理；從經(jīng)濟(jì)性的角度建議可以考慮其他處理方法。
[0018]本發(fā)明的作用原理是:
[0019]首要對待脫水污泥進(jìn)行酸化處，由于污泥胞外聚合物的高度親水性使絮體內(nèi)部包含了大量的水分，從而給污泥脫水帶來了困難。利用酸性環(huán)境可使胞外聚合物水解、分散，則將有一部分絮體中的間隙水變成自由水，甚至將微生物細(xì)胞瓦解破壞，從而使污泥水分分布發(fā)生改變，活性污泥的可脫水程度將大大提高。同酸環(huán)境下，H2SO4的溶胞效果要優(yōu)于HCl，且濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，因此選擇使用濃硫酸來調(diào)節(jié)污泥酸堿性。雖然理論上調(diào)理污泥酸性越強(qiáng)溶胞效果越好，但是酸處理釋放出來的自由水的量是有限的，只能將部分間隙水變成自由水，不能將表面水、化學(xué)結(jié)合水釋放出來，且考慮到強(qiáng)酸性有一定的危險(xiǎn)性和后續(xù)藥劑的協(xié)同作用，因此將污泥的PH值調(diào)整到3.5?5之間。在連續(xù)攪拌作用下，使污泥在酸性環(huán)境下反應(yīng)一段時(shí)間，對胞外聚合物形成了一定程度上的破壞。
[0020]酸化處理完成后，向酸化污泥體系加入強(qiáng)氧化劑(高鐵酸鉀)來進(jìn)一步對污泥的胞外聚合物進(jìn)行破壞。高鐵酸鉀在水溶液中以高鐵酸根FeO42-形式存在，其中鐵離子化合價(jià)為最高價(jià)態(tài)正六價(jià)，具有極強(qiáng)的氧化性，在酸性和堿性條件下的氧化還原電位分別為+2.20V和+0.72V。由此可見，在酸性污泥體系中高鐵酸鉀的氧化能力將得到更好的發(fā)揮。高鐵酸鉀的強(qiáng)氧化性可以使污泥的胞外聚合物發(fā)生裂解，由于酸處理已經(jīng)使地污泥的胞外聚合物結(jié)構(gòu)更加松散，這更有利于高鐵酸鉀與胞外聚合物的充分接觸，進(jìn)一步提高了氧化反應(yīng)的效率，使對污泥的溶胞效果更加顯著。高鐵酸鉀自身的還原產(chǎn)物Fe3+或Fe (OH) 3為傳統(tǒng)的無機(jī)絮凝劑，在發(fā)揮強(qiáng)氧化作用的同時(shí)也有很好的絮凝效果。高鐵酸鉀的加入量根據(jù)不同的污泥可以有所調(diào)整，且要保證充高鐵酸鉀能夠在污泥混合體系中持續(xù)作用一段時(shí)間以保證與污泥的充分反應(yīng)。高鐵酸鉀溶于水呈堿性，可對酸化污泥體系進(jìn)行部分中和，但是體系仍處于酸性。
[0021]使用硫酸重新把pH調(diào)到3.5?5，是因?yàn)橐詠嗚F離子和過氧化氫組成的芬頓試劑反應(yīng)體系在該酸堿度范圍內(nèi)其氧化效果更好，芬頓反應(yīng)能生成具有強(qiáng)氧化性羥基自由基，羥基自由基在水溶液中可以與有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，使之結(jié)構(gòu)破壞，最終氧化降解為無機(jī)態(tài)。芬頓試劑產(chǎn)生的羥基自由基同樣可以裂解破壞污泥EPS結(jié)構(gòu)，有很好的溶胞效果，不僅可以使污泥絮體釋放更多的結(jié)合水、內(nèi)部水變?yōu)橐酌摮隣顟B(tài)水，而且反應(yīng)生成的Fe3+能更好發(fā)揮污泥絮凝效果更加顯著。
[0022]最后把一定量的生石灰加入到污泥調(diào)理體系中的作用主要是基于兩點(diǎn)，一是石灰溶于水形成的Ca (OH) 2可以中和污泥調(diào)理體系的酸性，使體系的pH值重新回到中