一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污泥破解的方法，具體涉及一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污泥是生物法處理污水過程中的副產(chǎn)物，由大量微生物種群及附著在上面的無機(jī)物及有機(jī)物所形成的菌膠團(tuán)構(gòu)成，其中包含難降解的有機(jī)物、重金屬和鹽類，另有較少的病原微生物和寄生蟲卵等也包含其中，成分非常復(fù)雜。同時(shí)，污泥含水率高、體積大，需要進(jìn)行脫水處理。未經(jīng)處理的污泥隨意堆放和排放會(huì)占用大量土地，且導(dǎo)致附近生態(tài)的嚴(yán)重破壞，還會(huì)浪費(fèi)污泥中的可利用資源。因此，如何經(jīng)濟(jì)有效的處理處置污泥已成為各方廣泛關(guān)注的問題。
[0003]單線態(tài)氧0o2)是一種處于激發(fā)態(tài)的分子氧，與超氧自由基(02.)、羥基自由基(?0H)、硫酸根自由基(S04‘ )等活性氧物種類似，化學(xué)性質(zhì)活潑、不穩(wěn)定，在自然界中廣泛存在，是化學(xué)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域最長涉及的活性氧之一，具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)活性高、存活時(shí)間短、氧化后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物等特點(diǎn)，屬于綠色、環(huán)境友好型氧化劑。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法。通過單線態(tài)氧氧化對污泥進(jìn)行預(yù)處理，改變污泥的物理、化學(xué)及生物特性，使污泥絮體和細(xì)胞結(jié)構(gòu)破裂，固體物質(zhì)含量降低，脫水和沉降性能提高，同時(shí)溶解性蛋白質(zhì)、多糖等含量增加，N、P等營養(yǎng)物質(zhì)不斷釋放。
[0005]本發(fā)明的一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:一、將催化劑與氧化劑按摩爾比為1: (1?10)的比例加入到待破解的污泥中，控制過氧化物在污泥中的濃度為1000?10000mg/L，反應(yīng)時(shí)間為30?120min，在處理過程中保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)；
[0006]二、將破解后污泥進(jìn)行污泥濃縮處理，然后將上清液打回至曝氣池；
[0007]三、將上一步經(jīng)濃縮處理后的剩余污泥再進(jìn)行污泥脫水或厭氧消化處理，即完成所述的利用單線態(tài)氧破解污泥；其中所述的催化劑為丙酮酸，所述的氧化劑為過氧化物。
[0008]本發(fā)明的反應(yīng)流程見圖1所示。
[0009]本發(fā)明的一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法的原理如下:首先，丙酮酸催化過氧化物(過一硫酸鹽、過碳酸鹽)產(chǎn)生雙環(huán)氧中間體；然后，雙環(huán)氧中間體進(jìn)一步與過氧化物反應(yīng)產(chǎn)生單線態(tài)氧0o2)和丙酮酸，同時(shí)雙環(huán)氧中間體也會(huì)發(fā)生自分解產(chǎn)生單線態(tài)氧0o2)和丙酮酸，生成的丙酮酸繼續(xù)催化過氧化物，在反應(yīng)中起循環(huán)催化的作用；生成的單線態(tài)氧具有很強(qiáng)的氧化能力，可以使污泥絮體結(jié)構(gòu)被破壞，釋放出結(jié)合水，改善污泥脫水性能，破壞微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)的難降解固體有機(jī)物等被釋放，轉(zhuǎn)化為易降解的可溶性物質(zhì)，同時(shí)為活性污泥法處理污水提供所需的碳源。具體反應(yīng)機(jī)理見圖2。
[0010]本發(fā)明的一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011](1)環(huán)境友好型氧化劑單線態(tài)氧0o2)反應(yīng)活性高，可以使污泥絮體結(jié)構(gòu)被破壞，釋放出結(jié)合水，改善污泥脫水性能，破壞微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)的難降解固體有機(jī)物等被釋放，轉(zhuǎn)化為易降解的可溶性物質(zhì)，同時(shí)為活性污泥法處理污水提供所需的碳源，處理后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物。
[0012](2)丙酮酸作為生物體基本代謝的中間產(chǎn)物之一，是葡萄糖糖酵解的最終產(chǎn)物，被廣泛用于食品加工等過程，因此，丙酮酸作為催化劑，安全可靠，無毒副作用。
[0013](3)丙酮酸能夠與污泥中大量存在的鈣鎂離子(Ca2+、Mg2+)形成絡(luò)合物丙酮酸鹽(丙酮酸鈣、丙酮酸鎂)，由于丙酮酸絡(luò)合鈣鎂離子后增強(qiáng)了羧酸官能團(tuán)的吸電子能力，因此丙酮酸鹽催化過氧化物(過一硫酸鹽、過碳酸鹽)的能力比丙酮酸更強(qiáng)。
[0014](4)綠色氧化劑過氧化物(過一硫酸鹽、過碳酸鹽)作為粉末狀固體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，價(jià)格適中，商業(yè)易得，操作簡單易行，反應(yīng)后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物。
[0015](5) pH適用范圍寬，反應(yīng)中不需要調(diào)節(jié)pH，受污泥特性影響小。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的反應(yīng)流程圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理圖；。
[0018]圖3為實(shí)施例中利用單線態(tài)氧破解污泥的溶解性化學(xué)需氧量(SC0D)溶出曲線圖；
[0019]圖4為實(shí)施例中利用單線態(tài)氧破解污泥的揮發(fā)性懸浮固體(VSS)溶出曲線圖；
[0020]圖5為實(shí)施例中利用單線態(tài)氧破解污泥的毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0022]【具體實(shí)施方式】一:本發(fā)明的一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0023]—、將催化劑與氧化劑按摩爾比為1: (1?10)的比例加入到待破解的污泥中，控制過氧化物在污泥中的濃度為1000?10000mg/L，反應(yīng)時(shí)間為30?120min，在處理過程中保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)；
[0024]二、將破解后污泥進(jìn)行污泥濃縮處理，然后將上清液打回至曝氣池；
[0025]三、將上一步經(jīng)濃縮處理后的剩余污泥再進(jìn)行污泥脫水或厭氧消化處理，即完成所述的利用單線態(tài)氧破解污泥；其中所述的催化劑為丙酮酸，所述的氧化劑為過氧化物。
[0026]本實(shí)施方式的一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法的原理如下:首先，丙酮酸催化過氧化物(過一硫酸鹽、過碳酸鹽)產(chǎn)生雙環(huán)氧中間體；然后，雙環(huán)氧中間體進(jìn)一步與過氧化物反應(yīng)產(chǎn)生單線態(tài)氧0θ2)和丙酮酸，同時(shí)雙環(huán)氧中間體也會(huì)發(fā)生自分解產(chǎn)生單線態(tài)氧(?)和丙酮酸，生成的丙酮酸繼續(xù)催化過氧化物，在反應(yīng)中起循環(huán)催化的作用；生成的單線態(tài)氧具有很強(qiáng)的氧化能力，可以使污泥絮體結(jié)構(gòu)被破壞，釋放出結(jié)合水，改善污泥脫水性能，破壞微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)的難降解固體有機(jī)物等被釋放，轉(zhuǎn)化為易降解的可溶性物質(zhì)，同時(shí)為活性污泥法處理污水提供所需的碳源。
[0027]本實(shí)施方式的一種利用單線態(tài)氧破解污泥的方法的優(yōu)點(diǎn):(1)環(huán)境友好型氧化劑單線態(tài)氧Oo2)反應(yīng)活性高，可以使污泥絮體結(jié)構(gòu)被破壞，釋放出結(jié)合水，改善污泥脫水性能，破壞微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)的難降解固體有機(jī)物等被釋放，轉(zhuǎn)化為易降解的可溶性物質(zhì)，同時(shí)為活性污泥法處理污水提供所需的碳源，處理后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物。(2)丙酮酸作為生物體基本代謝的中間產(chǎn)物之一，是葡萄糖糖酵解的最終產(chǎn)物，被廣泛用于食品加工等過程，因此，丙酮酸作為催化劑，安全可靠，無毒副作用。(3)丙酮酸能夠與污泥中大量存在的鈣鎂離子(Ca2+、Mg2+)形成絡(luò)合物丙酮酸鹽(丙酮酸鈣、丙酮酸鎂)，由于丙酮酸絡(luò)合鈣鎂離子后增強(qiáng)了羧酸官能團(tuán)的吸電子能力，因此丙酮酸鹽催化過氧化物(過一硫酸鹽、過碳酸鹽)的能力比丙酮酸更強(qiáng)。(4)綠色氧化劑過氧化物(過一硫酸鹽、過碳酸鹽)作為粉末狀固體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，價(jià)格適中，商業(yè)易得，操作簡單易行，反應(yīng)后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物。(5) pH適用范圍寬，反應(yīng)中不需要調(diào)節(jié)pH，受污泥特性影響小。
[0028]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述過氧化物為過一硫酸鹽、過碳酸鹽中一種或幾種按任意比混合的混合物。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:過一硫酸鹽為過一硫酸鈉(NaHS05)、過一硫酸鉀(KHS05)、過一硫酸銨(NH4HS05)、過一硫酸鈣(Ca(HS05)2)、過一硫酸鎂(Mg(HS05)2)中的一種或幾種按任意比混合的混合物。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:過碳酸鹽為過碳酸鈉(Na2C04)、過碳酸鉀(K2C04)中的一種或兩種按任意比混合的混合物。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑摩爾比為1:(1?9)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑摩爾比為1:(1?8)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑摩爾比為1:(1?7)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑摩爾比為1:(1?6)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0035]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑摩爾比為1:(1?5)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0036]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑摩爾比為1:(1?4)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0037]【具體實(shí)施方式】^^一:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑摩爾比為1:(1?3)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0038]【具體實(shí)施方式】