公布日：2023.11.10
申請(qǐng)日：2023.09.20
分類號(hào)：C02F11/121(2019.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/14(2019.01)I;C02F11/143(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I
摘要
本發(fā)明屬于污泥脫水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法。為開發(fā)一種安全高效、經(jīng)濟(jì)節(jié)能且適合鐵基污泥的脫水調(diào)理方法，本發(fā)明將原位異化鐵還原與強(qiáng)化高級(jí)氧化工藝相耦合，首先通過異化鐵還原反應(yīng)將鐵基污泥中的三價(jià)鐵還原為亞鐵，并在較溫和的酸性條件下釋放游離態(tài)亞鐵；然后投加安全、有效且環(huán)境友好的過碳酸鈉試劑，利用亞鐵催化過碳酸鈉引發(fā)類芬頓反應(yīng)，并通過低氧化還原電位的環(huán)境強(qiáng)化類芬頓反應(yīng)過程中的鐵還原限速步驟，進(jìn)而產(chǎn)生更多強(qiáng)氧化性和非選擇性的羥基自由基，破壞污泥EPS，釋放結(jié)合水分，既實(shí)現(xiàn)了鐵的原位利用，又達(dá)到了污泥深度脫水的效果。
權(quán)利要求書
1.一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、對(duì)污水處理廠二沉池的鐵基剩余污泥進(jìn)行重力濃縮；S2、將步驟S1得到的濃縮污泥進(jìn)行常溫厭氧處理，使污泥環(huán)境的氧化還原電位低于-300mV，促使污泥中的三價(jià)鐵轉(zhuǎn)為亞鐵，達(dá)到異化鐵還原；S3、對(duì)步驟S2得到的原位異化鐵還原污泥進(jìn)行酸化，將污泥的pH值調(diào)節(jié)為3～4，使污泥釋放固相中的亞鐵至上清液當(dāng)中，為高級(jí)氧化類芬頓反應(yīng)提供合適的反應(yīng)條件；S4、向步驟S3得到的異化鐵還原酸化污泥中加入過碳酸鈉，待攪拌充分反應(yīng)后完成對(duì)高含鐵污泥的脫水調(diào)理；S5、使用固液分離裝置對(duì)步驟S4得到的調(diào)理污泥進(jìn)行壓榨脫水，使得到的泥餅含水率低于55％，完成鐵基污泥的深度脫水調(diào)理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，其特征在于，步驟S1中，所述鐵基剩余污泥為使用鐵鹽化學(xué)除磷的高含鐵污泥；重力濃縮后，污泥含水率在96～98％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，其特征在于，使用鐵鹽化學(xué)除磷包括采用聚合硫酸鐵強(qiáng)化化學(xué)除磷和采用聚合氯化鋁鐵強(qiáng)化化學(xué)除磷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，其特征在于，步驟S2中，厭氧處理過程中，定期進(jìn)行攪拌，攪拌頻率為1～3次/天，共厭氧處理5～10天，以保證更好的污泥傳質(zhì)，達(dá)到更好的異化鐵還原效果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，其特征在于，步驟S3中，采用濃度為3～4M的硫酸進(jìn)行酸化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，其特征在于，步驟S4中，過碳酸鈉的投加量為絕干污泥量的1％～4％；攪拌的轉(zhuǎn)速為150-250rpm/min，時(shí)間為15～30分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，其特征在于，步驟S5中，所述固液分離裝置為高壓板框壓濾脫水機(jī)，壓榨壓力為2.3MPa，壓榨時(shí)間為30～40分鐘。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，通過對(duì)原位異化鐵還原反應(yīng)以及強(qiáng)化高級(jí)氧化工藝進(jìn)行優(yōu)化，為鐵基污泥提供了一種全新的深度脫水技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了鐵的原位利用，又達(dá)到了污泥深度脫水的效果。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提供了一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，該方法包括以下步驟：
S1、對(duì)污水處理廠二沉池的鐵基剩余污泥進(jìn)行重力濃縮；
S2、將步驟S1得到的濃縮污泥進(jìn)行常溫厭氧處理，使污泥環(huán)境的氧化還原電位低于-300mV，促使污泥中的三價(jià)鐵轉(zhuǎn)為亞鐵，達(dá)到異化鐵還原；
S3、對(duì)步驟S2得到的原位異化鐵還原污泥進(jìn)行酸化，將污泥的pH值調(diào)節(jié)為3～4，使污泥釋放固相中的亞鐵至上清液當(dāng)中，為高級(jí)氧化類芬頓反應(yīng)提供合適的反應(yīng)條件；
S4、向步驟S3得到的異化鐵還原酸化污泥中加入過碳酸鈉，待攪拌充分反應(yīng)后完成對(duì)高含鐵污泥的脫水調(diào)理；
S5、使用固液分離裝置對(duì)步驟S4得到的調(diào)理污泥進(jìn)行壓榨脫水，使得到的泥餅含水率低于55％，完成鐵基污泥的深度脫水調(diào)理。
優(yōu)選的，步驟S1中，所述鐵基剩余污泥為使用鐵鹽化學(xué)除磷的高含鐵污泥；重力濃縮后，污泥含水率在96～98％。
本發(fā)明通過工藝的組合優(yōu)化，將原位異化鐵還原與強(qiáng)化高級(jí)氧化工藝相耦合，為鐵基污泥的深度脫水提供了一種全新的思路。本發(fā)明所針對(duì)的對(duì)象為鐵基污泥，對(duì)于采用鐵鹽化學(xué)除磷的污水處理廠，如果采用常規(guī)高級(jí)氧化進(jìn)行深度脫水調(diào)理，必會(huì)使脫水后的泥餅和滲濾液中含有更大量的鐵，且常規(guī)高級(jí)氧化試劑的儲(chǔ)存運(yùn)輸有安全隱患。因此，本發(fā)明采用原位異化鐵還原反應(yīng)轉(zhuǎn)變污泥中鐵的形態(tài)，在厭氧處理后使污泥中80％以上的三價(jià)鐵被鐵還原菌還原成亞鐵，并且在酸性條件下(pH＝3～4)釋放到上清液當(dāng)中，成為可利用的亞鐵離子，而釋放的亞鐵離子能夠催化SPC引發(fā)類芬頓反應(yīng)，同時(shí)在低還原電位的條件下，使類芬頓反應(yīng)中的鐵還原限速步驟被增強(qiáng)，從而產(chǎn)生更多強(qiáng)氧化性和非選擇性的羥基自由基，破壞EPS和污泥絮體結(jié)構(gòu)，釋放結(jié)合水分。通過上述原位異化鐵還原反應(yīng)耦合強(qiáng)化高級(jí)氧化反應(yīng)調(diào)理后，所得到的污泥再經(jīng)固液分離后得到含水率低于55％的泥餅，達(dá)到污泥深度脫水的目的。
更優(yōu)選的，使用鐵鹽化學(xué)除磷包括采用聚合硫酸鐵強(qiáng)化化學(xué)除磷和采用聚合氯化鋁鐵強(qiáng)化化學(xué)除磷。
優(yōu)選的，步驟S2中，厭氧處理過程中，定期進(jìn)行攪拌，攪拌頻率為1～3次/天，共厭氧處理5～10天，以保證更好的污泥傳質(zhì)，達(dá)到更好的異化鐵還原效果。
優(yōu)選的，步驟S3中，采用濃度為3～4M的硫酸進(jìn)行酸化。
優(yōu)選的，步驟S4中，過碳酸鈉的投加量為絕干污泥量的1％～4％；攪拌的轉(zhuǎn)速為150-250rpm/min，時(shí)間為15～30分鐘。
優(yōu)選的，步驟S5中，所述固液分離裝置為高壓板框壓濾脫水機(jī)，壓榨壓力為2.3MPa，壓榨時(shí)間為30～40分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
為開發(fā)一種安全高效、經(jīng)濟(jì)節(jié)能且適合鐵基污泥的脫水調(diào)理方法，本發(fā)明公開了一種鐵基污泥的深度脫水調(diào)理方法，將原位異化鐵還原與強(qiáng)化高級(jí)氧化工藝相耦合，首先通過異化鐵還原反應(yīng)將鐵基污泥中的三價(jià)鐵還原為亞鐵，并在較溫和的酸性條件下釋放游離態(tài)亞鐵；然后投加安全、有效且環(huán)境友好的過碳酸鈉試劑，利用亞鐵催化過碳酸鈉引發(fā)類芬頓反應(yīng)，并通過低氧化還原電位的環(huán)境強(qiáng)化類芬頓反應(yīng)過程中的鐵還原限速步驟，進(jìn)而產(chǎn)生更多強(qiáng)氧化性和非選擇性的羥基自由基，破壞污泥EPS，釋放結(jié)合水分，既實(shí)現(xiàn)了鐵的原位利用，又達(dá)到了污泥深度脫水的效果�？傮w而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明方法提供的污泥深度脫水方法具有針對(duì)性：本發(fā)明是針對(duì)“目前污水處理廠由于出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提高而投加大量鐵鹽絮凝劑或除磷劑，導(dǎo)致產(chǎn)生鐵基污泥的現(xiàn)象”而提出來，具有較好的實(shí)用性。
(2)本發(fā)明方法在無需額外投加亞鐵的條件下實(shí)現(xiàn)了高級(jí)氧化反應(yīng)：常規(guī)的芬頓工藝需要額外投加亞鐵來催化反應(yīng)，進(jìn)而通過異化鐵還原將污泥中的三價(jià)鐵轉(zhuǎn)變?yōu)閬嗚F，并通過耦合酸化處理將亞鐵釋放到上清液中，實(shí)現(xiàn)了鐵資源的原位利用。
(3)本發(fā)明方法所用的藥劑安全且環(huán)境友好：常規(guī)高級(jí)氧化工藝所用藥劑在運(yùn)輸儲(chǔ)存方面具有一定的危險(xiǎn)性，而過碳酸鈉是一種安全且環(huán)境友好的氧化劑，整體反應(yīng)過程中不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。
(4)本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化高級(jí)氧化效果：與傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)相比，由于亞鐵在催化過氧化氫產(chǎn)生羥基自由基的過程中需要不斷在二價(jià)態(tài)和三價(jià)態(tài)之間轉(zhuǎn)化，而三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵的鐵還原反應(yīng)是傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)的限速步驟，為此，本發(fā)明利用低氧化還原電位條件強(qiáng)化鐵還原反應(yīng)，使得類芬頓反應(yīng)得以加強(qiáng)，產(chǎn)生更多羥基自由基。
(5)本發(fā)明方法達(dá)到污泥深度脫水效果：與常規(guī)添加混凝/絮凝藥劑、骨架材料等工藝相比，本發(fā)明方法通過產(chǎn)生強(qiáng)氧化性和非選擇性的羥基自由基，破壞EPS和污泥絮體結(jié)構(gòu)，釋放結(jié)合水分，使脫水后的泥餅含水率小于55％，達(dá)到深度脫水的目的。
(6)本發(fā)明方法藥劑成本低：與常規(guī)高級(jí)氧化調(diào)理工藝相比，本發(fā)明方法無需額外投加亞鐵離子，減少了鐵資源的浪費(fèi)，并且過碳酸鈉相較于常規(guī)的高級(jí)氧化藥劑更便宜，進(jìn)而大大降低了處理成本。
（發(fā)明人：孫連鵬;陳傳翰;于懷星;李若泓;袁維芳;邱仲業(yè);鄧歡忠;宋平;王浩;肖思華;劉佳宇;祝新哲）
