公布日：2022.04.29
申请日：2022.01.19
分类号：C02F11/143(2019.01)I;C02F11/00(2006.01)I;C02F11/06(2006.01)I
摘要
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法。在污泥调理开始时分别依次投加菱铁矿和双氧水对污泥混合液中的微生物细胞进行破壁，促使微生物细胞内水在污泥压滤脱水过程中逐步、部分迁移脱除，同时菱铁矿释放的Fe2+被氧化为Fe3+作为絮凝剂起电性中和作用，有效节省了后续工艺流程中无机絮凝剂(如聚合金属盐)的投加量；菱铁矿在投加聚合金属盐和阳离子聚丙烯酰胺后作为絮凝核心强化污泥絮体的快速形成，促使絮体粒径增大且絮体结构更加密实，有助于后续高效压滤脱水。
权利要求书
1.一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法，其特征在于，在污泥混合液中投加菱铁矿和双氧水使得污泥混合液中细胞破壁率达到20％以上，得到经过细胞破壁处理的污泥混合液；对经过细胞破壁处理的污泥混合液进行絮凝。
2.根据权利要求1所述的一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)将菱铁矿投加至污泥混合液中，于200rpm～300rpm条件下搅拌1min～3min；(2)投加双氧水至经过步骤(1)处理后的污泥混合液中，于200rpm～300rpm条件下搅拌1min～3min，于50rpm～80rpm低强度搅拌40min～60min；(3)向经过步骤(2)处理后的污泥混合液中投加聚合铝盐或聚合铁盐，于200rpm～300rpm条件下搅拌1min～3min；(4)投加阳离子聚丙烯酰胺至经过步骤(3)处理后的污泥混合液中，在200rpm～300rpm条件下搅拌1min～3min后，于50rpm～80rpm条件下搅拌20min～40min至调理结束。
3.根据权利要求2所述的一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)中投加是菱铁矿和双氧水中H2O2的质量比为30:1～5:1，使污泥混合液中微生物细胞的细胞壁破损率为20％以上，其中菱铁矿投加量为0.1g～0.5g菱铁矿/g干污泥。
4.根据权利要求2所述的一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，聚合铝盐或聚合铁盐投加后，污泥混合液中颗粒物的Zeta电位为0±1mV。
5.根据权利要求2所述的一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法，其特征在于，所述步骤(4)中阳离子聚丙烯酰胺投加量为污泥混合液湿重质量的1‰～5‰。
6.根据权利要求2所述的一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法，其特征在于，所述菱铁矿的粒径小于150μm。
发明内容
基于上述内容，本发明的目的在于提供一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法。在污泥调理开始时分别依次投加菱铁矿和双氧水对污泥混合液中的微生物细胞进行破壁，促使细胞内的结合水释放，促使微生物细胞内水在污泥压滤脱水过程中逐步、部分迁移脱除，同时Fe2+逐渐被氧化为Fe3+作为絮凝剂起电性中和作用，有效节省了后续工艺流程中无机絮凝剂(如聚合金属盐)的投加量；菱铁矿在投加聚合金属盐和阳离子聚丙烯酰胺后作为絮凝核心强化污泥絮体的快速形成，促使絮体粒径增大且絮体且絮体的结构更加密实，有助于后续高效压滤脱水。
本发明提供的技术方案如下：一种用于污泥深度脱水的高级氧化同步/耦合絮凝调理方法，在污泥混合液中投加菱铁矿和双氧水使得污泥混合液中细胞破壁率达到20％以上，得到经过细胞破壁处理的污泥混合液；对经过细胞破壁处理的污泥混合液进行絮凝。
进一步地，具体包括以下步骤：
(1)将菱铁矿投加至污泥混合液中，于200rpm～300rpm条件下搅拌1min～3min；
(2)投加双氧水至经过步骤(1)处理后的污泥混合液中，于200rpm～300rpm条件下搅拌1min～3min，于50rpm～80rpm低强度搅拌40min～60min；
(3)向经过步骤(2)处理后的污泥混合液中投加聚合铝盐或聚合铁盐，于200rpm～300rpm条件下搅拌1min～3min；
(4)投加阳离子聚丙烯酰胺至经过步骤(3)处理后的污泥混合液中，在200rpm～300rpm条件下搅拌1min～3min后，于50rpm～80rpm条件下低强度搅拌20min～40min至调理结束。
进一步地，所述步骤(1)菱铁矿的粒径小于150μm，可提供较大的比表面积使其与双氧水间的反应更加充分、高效，即可持续地产生大量OH·基团将细胞壁破碎、有效地作为后续絮凝过程中絮体形成的核心物质并在最终调理后的污泥压滤过程中经高强度挤压进一步强化污泥中微生物细胞壁的破碎效果，提高调理后的污泥脱水压滤过程中的细胞内水的释放比例。
进一步地，所述步骤(1)采用较高的搅拌强度(200rpm～300rpm)持续1min～3min可使菱铁矿均匀分散于污泥混合液中。
进一步地，所述步骤(2)中采用双氧水作为氧化剂，相比于其他金属盐类的氧化剂(如高锰酸钾、过硫酸钠等)，可有效降低压滤后污泥泥饼的电导率，减少泥饼土地利用过程中土地的盐碱化程度。
进一步地，所述步骤(2)中采用50rpm～80rpm低强度搅拌40min～60min，有效提高了OH·基团的生成量和Fe2+的释放量。
进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)中菱铁矿、双氧水(以H2O2计)质量比为30:1～5:1，其中菱铁矿投加量为0.1～0.5g菱铁矿/g干污泥。
进一步地，所述步骤(3)中，聚合铝盐或聚合铁盐投加后，污泥混合液中颗粒物的Zeta电位为0±1mV，可使污泥混合液中的颗粒物完全脱稳，此时絮凝效果最佳。
进一步地，所述步骤(4)中阳离子聚丙烯酰胺投加量为污泥混合液湿重质量的1‰～5‰。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
污泥混合液的成分复杂，呈现有机物含量高、微生物群落结构多变等典型特性。特别是污泥混合液中存在大量的由微生物代谢的胞外聚合物，此类物质会在细胞外形成保护层，一方面可储存部分间隙水，另一方面可最大程度上维持微生物细胞的原始形貌的同时阻碍细胞内水的释放。因此胞外聚合物的存在会导致诸多不利处理效果，如：调理药剂药耗增加和污泥泥饼含水率较高等。基于上述问题，本发明针对污水厂产污泥减量化过程，以改善污泥脱水效能并降低污泥泥饼含水率为目标，提出了一种基于菱铁矿和双氧水的预调理技术用于释放污泥中微生物细胞内水的方法，之后再投加常规无机金属聚合物和有机聚合物进行调理。该方法可通过破坏微生物细胞壁促使细胞内的结合水释放，从而提高污泥压滤脱水效率，该方法相比仅使用常规污泥调理剂所得的压滤后泥饼含水率显著降低，可节省污泥的运输费用，提高污泥减量化的经济性。
应用本发明的基于菱铁矿和双氧水的高级氧化同步/耦合絮凝的污泥调理方法，所使用的菱铁矿为天然矿物，产量大、价格低廉，可同时发挥催化氧化、絮凝团聚及作为絮凝核心，强化污泥脱水同时增加污泥絮体的密实程度。
应用本发明的基于菱铁矿和双氧水的高级氧化同步/耦合絮凝的污泥调理方法，可降低常规无机金属聚合物和有机聚合物调理剂的投加量，降低药剂费用，提高污泥脱水的综合药耗经济性。
（发明人：俞文正;苏兆阳;刘敏敏）
