一種污泥復(fù)合調(diào)理及深度脫水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生活污水污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種污泥復(fù)合調(diào)理及深度脫水方法。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂生活污水污泥(也稱為市政污泥)，即在城市生活污水處理中，不同處理過程產(chǎn)生的各類沉淀物、漂浮物等的統(tǒng)稱。污泥的固有特性導(dǎo)致污泥顆粒在過濾介質(zhì)附近具有較高的固含量，顆粒間因聚集作用形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而阻礙了污泥的沉降與壓縮。所以，一般需采取化學(xué)調(diào)理措施改善污泥脫水性能，才能進(jìn)行有效的脫水。
[0003]目前常用的污泥化學(xué)調(diào)理方法包括:(I)投加絮凝劑或混凝劑，通過絮凝劑的吸附架橋以及混凝劑的壓縮雙電層，來提高污泥的沉降性能；(2)投加惰性的助凝劑在污泥中形成堅(jiān)硬的骨架，降低污泥的可壓縮性以提高污泥的過濾性能。但是上述常見污泥化學(xué)調(diào)理方法對于改善污泥中結(jié)合水的存在方式效果不明顯。目前，全國污水處理廠普遍采用的高分絮凝劑化學(xué)調(diào)理后離心或帶式壓濾機(jī)的機(jī)械脫水的方式，僅僅能夠達(dá)到脫水泥餅含水率80%的效果。
[0004]為了進(jìn)一步提高污泥的調(diào)理效果，促進(jìn)污泥絮體或細(xì)胞進(jìn)行破解以釋放污泥絮體中的結(jié)合水，現(xiàn)有技術(shù)公開了基于Fenton的高級氧化(Fenton反應(yīng)、超聲波親合Fenton、光Fenton等)污泥化學(xué)調(diào)理，F(xiàn)enton反應(yīng)能引起污泥絮體成分的部分氧化，從而破壞污泥絮凝和提高脫水性能，但需要將污泥PH調(diào)至3左右，反應(yīng)結(jié)束后整個(gè)污泥體系呈酸性，易對環(huán)境造成二次污染。
[0005]中國專利CN 102690040B公布的一種城市污泥的處理方法包括在城市污泥脫水前，調(diào)節(jié)污泥的pH為2?4，加入催化劑、過氧化氫和過硫酸鹽，在10?100°C之間反應(yīng)^ 5min。該方法同樣存在首先調(diào)節(jié)pH至較低值的弊端。
[0006]常用基于Fenton高級氧化的污泥化學(xué)調(diào)理技術(shù)，以及過硫酸鹽高級氧化的化學(xué)調(diào)理技術(shù)，雖然能夠有效破壞污泥的有機(jī)絮體結(jié)構(gòu)并釋放結(jié)合水，但是由于污泥中有機(jī)物含量太高，在后續(xù)的機(jī)械脫水過濾過程中，由于泥餅的可壓縮性，繼續(xù)堵塞過濾水的通道，影響深度脫水的效果。因此，也有在高級氧化調(diào)理污泥后再添加骨架構(gòu)建體的無機(jī)物助凝劑(如粉煤灰、硅藻土、石灰、水泥粉塵等)，無機(jī)助凝劑在污泥中形成堅(jiān)硬的骨架，降低污泥的可壓縮性以提高污泥的過濾性能。
[0007]中國專利CN104193127A公布了一種廢水生物處理后剩余污泥的處理方法，包括將城市污水剩余污泥配制成混合液懸浮在快速攪拌下，用酸溶液調(diào)節(jié)pH至2.0?4.0 ;然后將混合液加熱至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90-110°C烘干，過200目篩的工業(yè)粉煤灰(與污泥固含物重量比分別為0.07?0.15:1，
0.4?0.6:1，0.2?0.4:1)，攪拌反應(yīng)4?7小時(shí)，然后用堿溶液調(diào)節(jié)pH至9.0，絮凝沉淀排出上清液，再進(jìn)行脫水處理。該方法不但存在使用酸和堿調(diào)節(jié)PH，而且使用了加熱處理，加入粉煤灰后反應(yīng)時(shí)間過長等弊端。
[0008]中國專利CN103819072A公布了一種污泥深度脫水復(fù)合調(diào)理劑及其應(yīng)用，選用表面活性劑(污泥干重的0.05?2.0% )、亞鐵鹽、過硫酸鹽(亞鐵鹽與過硫酸鹽摩爾比為1.15: I?1.30: I)以及物理性調(diào)理劑硅藻土、膨潤土或累托石(污泥干重的5.0?30.0% )。該方法存在使用的表面活性劑投加量過高和簡單投加物理性調(diào)理劑等問題。
[0009]綜上所述，現(xiàn)已公開的基于強(qiáng)氧化性的自由基處理污泥的文獻(xiàn)報(bào)道顯示，主要存在兩個(gè)技術(shù)問題:高級氧化過程需要用酸調(diào)節(jié)至酸性，pH至較低范圍；添加的充當(dāng)骨架構(gòu)建體的無機(jī)物助凝劑，一般僅僅作為惰性物質(zhì)，投加量偏高，甚至超過污泥干基質(zhì)量的100%，從而導(dǎo)致泥餅的增容和增量。如何尋找一種pH適應(yīng)范圍較寬，同時(shí)投加的無機(jī)物助凝劑能夠與前面高級氧化產(chǎn)生的金屬離子發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，不僅僅是充當(dāng)惰性的骨架，改善調(diào)理效果，降低藥劑投加量，提高調(diào)理污泥的孔隙率，加快過濾速度，提高深度脫水的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于自由基氧化污泥復(fù)合調(diào)理及深度脫水方法，其目的在于利用活性自由基氧化破壞污泥絮體改變顆粒特性，并直接利用氧化反應(yīng)副產(chǎn)物(Fe2+，F(xiàn)e3+，S042_)充當(dāng)媒晶劑的作用促進(jìn)工業(yè)副產(chǎn)石膏發(fā)生水化反應(yīng)生成二水石膏相(CaSO4.2Η20)骨架結(jié)構(gòu)物質(zhì)來構(gòu)建脫水過濾通道，由此解決現(xiàn)有高級氧化調(diào)理污泥需要調(diào)節(jié)ΡΗ，或單純加入粉體物質(zhì)作為惰性骨架物質(zhì)投加量過大，脫水泥餅含水降低有限等技術(shù)問題。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于自由基氧化污泥復(fù)合調(diào)理及深度脫水方法，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0012]向原始污泥中加入自由基產(chǎn)生物，進(jìn)行混合處理；向所述含有自由基產(chǎn)生物的污泥中加入能促使自由基產(chǎn)生物生成自由基的活化物進(jìn)行活化處理，得到活化處理后的污泥；然后向所述活化處理后的污泥中加入工業(yè)副產(chǎn)石膏進(jìn)行混合處理，形成具有新生骨架形態(tài)物質(zhì)的調(diào)理污泥，最后將所述調(diào)理污泥進(jìn)行脫水處理；其中，所述活化物選用零價(jià)鐵、納米零價(jià)鐵、負(fù)載納米零價(jià)鐵中的一種或兩種以上的混合物。
[0013]本發(fā)明泥深度脫水方法采用零價(jià)鐵或納米零價(jià)鐵等作為活化物，零價(jià)鐵氧化產(chǎn)生的亞鐵離子可與氧發(fā)生一系列的單電子傳輸反應(yīng)來產(chǎn)生過氧化氫，從而可氧化破壞污泥絮體，此外，在自由基產(chǎn)生物存在的條件下，零價(jià)鐵參與的氧化過程更加明顯，污泥絮體可以被進(jìn)一步破壞，污泥顆粒表面電荷由負(fù)變?yōu)檎?，污泥絮體保水能力降低，也使體系中存在一定的離子；另一方面，活化反應(yīng)完成后的離子(包括由污泥絮體破壞釋放的部分離子)具有媒晶劑的作用，可直接并顯著地促進(jìn)工業(yè)副產(chǎn)石膏發(fā)生水化反應(yīng)生成骨架形態(tài)物質(zhì)，并能對骨架形態(tài)的物質(zhì)形貌進(jìn)行調(diào)控?；谧杂苫趸平猱a(chǎn)物與工業(yè)副產(chǎn)石膏之間存在明顯的協(xié)同作用，新生骨架物質(zhì)的形成大大提高脫水泥餅的孔隙率，從而實(shí)現(xiàn)了污泥的深度脫水。
[0014]通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0015](I)整個(gè)調(diào)理體系無需調(diào)節(jié)體系pH，可以在較寬的pH環(huán)境下進(jìn)行，尤其是在pH為
7左右時(shí)，即可直接達(dá)到理想的調(diào)理效果。其工序簡單，條件易控。從而克服了傳統(tǒng)Fenton及類Fenton高級氧化必須在pH為2?5的條件下才能發(fā)揮最佳效果的弊端。
[0016](2)與傳統(tǒng)的單獨(dú)使用Fe2+活化過硫酸鹽相比，零價(jià)鐵轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+的過程可控，避免了體系中大量Fe2+生成并轉(zhuǎn)化為Fe 3+，從而降低活性自由基的有效活化效果。
[0017](3)活化處理的污泥中含有的離子，可顯著促進(jìn)水化反應(yīng)并充當(dāng)媒晶劑的角色對新生成的骨架形態(tài)物質(zhì)形貌進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了活化反應(yīng)與再生骨架物質(zhì)的有機(jī)結(jié)合，這與傳統(tǒng)上單獨(dú)使用粉體物質(zhì)充當(dāng)骨架構(gòu)建體存在本質(zhì)的區(qū)別，也比單純使用高級氧化破壞絮體更有優(yōu)勢，既可降低藥劑的使用量，又可大幅提高處理效果。
[0018](4)新生的骨架形態(tài)物質(zhì)均勻分布與污泥中，顯著增加了污泥孔隙率，從而實(shí)現(xiàn)污泥深度脫水，使脫水泥餅含水率降至50%以下。方法簡單，應(yīng)用方便，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)副產(chǎn)石膏的利用。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施例污泥深度脫水方法的原理圖；其中，a為原始污泥，b為活化處理后的污泥；c為形成具有骨架形態(tài)物質(zhì)的調(diào)理污泥，Cl為骨架形態(tài)物質(zhì)形成的骨架構(gòu)建體；
[0020]圖2是本發(fā)明實(shí)施例污泥深度脫水方法工藝流程示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明實(shí)施例復(fù)合調(diào)理污泥前后的掃描電鏡顯微形貌對比圖；
[0022]圖4是本發(fā)明實(shí)施例復(fù)合調(diào)理前后的泥餅孔徑變化。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種能有效破壞污泥中胞外聚合物，降低污泥的可壓縮性，能大幅度提高污泥脫水性能的泥深度脫水方法，該方法的原理如圖1所示，該方法工藝流程如圖2所以示。該污泥深度脫水方法包括如下步驟:
[0025]S01:獲得含有自由基產(chǎn)生物的污泥:向原始污泥中加入自由基產(chǎn)生物，進(jìn)行混合處理；
[0026]S02:對污泥進(jìn)行活化處理:向步驟SOl的含有自由基產(chǎn)生物的污泥中向所述含有自由基產(chǎn)生物的污泥中加入能促使所述自由基產(chǎn)生物生成自由基的活化物進(jìn)行活化處理，無需調(diào)節(jié)PH至酸性或堿性，即可得到活化處理后的污泥；
[0027]S03:在活化污泥中構(gòu)建骨架形態(tài)物質(zhì)，形成調(diào)理污泥:向上述步驟S02中獲得的活化處理后的污泥中加入工業(yè)副產(chǎn)石膏進(jìn)行混合調(diào)理，形成具有骨架形態(tài)物質(zhì)的調(diào)理污泥；
[0028]S04:對調(diào)理污泥進(jìn)