专利名称：污泥稳定化电化学处理方法
技术领域：
本发明涉及一种污泥稳定化电化学处理方法，采用电化学方法对城市污水厂的污泥进行稳定化、无害化处理，属于环境工程技术领域。
背景技术：
污泥是城市污水处理厂的二次产物，从污水处理厂初沉池和二沉池排出的污泥，由于含有大量容易腐败的有机成份，因而会散发出很强的臭味；另外，污泥中还常有大量的寄生虫卵、致病微生物等。因此，在污泥进行农用、填埋等处置前，常需对污泥进行稳定化处理。目前污泥稳定化处理主要采用的是生物法稳定技术，包括厌氧消化、好氧消化、高温微好氧消化、厌氧好氧二阶段消化以及堆肥等。生物法稳定技术成本比较低，但是存在占地大、耗时长等缺点。除了生物法稳定技术外，化学法稳定(石灰稳定、氯气氧化以及臭氧氧化等)也有一定程度的应用，化学法稳定技术处理时间比较短，但是存在污泥处理后体积变大(如石灰稳定)或安全性要求较高以及操作不易(如氯气稳定、臭氧稳定)等问题，因此在实际应用中比较少见。此外，目前的污泥稳定化技术，还包括了物理法稳定(如高温处理、超声波处理等)，但是物理法稳定则因为能耗太大，效果不尽理想等原因，难以付诸于应用。电化学法在污水处理上应用较多，但是在污泥稳定化方面，目前还未见有关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种污泥稳定化电化学处理方法，使污泥达到迅速减容，并有效杀灭污泥中的病原体，从而为一些占地紧张而难以采用生物法对污泥进行稳定化处理的污水处理厂提供技术选择。
本发明的技术原理是，利用阳极产生的游离氯(Cl2)、次氯酸(HClO)、氯酸(HClO3)以及阴极产生的过氧化氢(H2O2)及氢氧自由基(·OH)等对污泥中的有机物进行快速氧化，并将病原体快速灭活，从而实现污泥的稳定化与无害化。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下将初沉池和二层池排放出来的污泥置入一个具有阴、阳电极的电解装置中，采用稳压电源或脉冲电源进行电解处理，阴、阳电极的间距为2～10cm。采用稳压电源时的电解电压为10～40V，电流为0.6～1.6A；采用脉冲电源时的电解电压为100～110V，电流0.1～0.2A；电解5～50分钟后，即可使污泥达到稳定化，污泥中的病原体被彻底杀灭。
本发明的电解处理除了可以在静态条件下进行之外，也可以在搅动状态下进行，即在将污泥置入电解装置后，利用曝气搅动或机械搅拌进行电解处理，可达到很好的处理效果。
本发明采用的电解装置还可以是具有三维电极的电解装置，即在具有阴、阳电极的反应装置中，加入活性炭等可以导电的材料，在阴阳电极间形成连续的一个薄层，此即为三维电极。将初沉池和二层池排放出来的污泥置入一个具有三维电极的电解装置中，在静态条件下或在搅动状态下对污泥进行电解处理，即可使污泥达到稳定化，污泥中的病原体被彻底杀灭。
本发明在进行污泥电解处理时还可以添加电解质，即在将污泥置入电解装置后，再在污泥中添加盐酸使pH降低到6.0以下，或者在污泥中加入0.1～1％的氯化钠(g/100ml污泥，即氯化钠重量/污泥体积比)，进行空气搅拌或机械搅拌，可达到污泥稳定化、杀灭污泥中的病原体的效果。
本发明的效果是显著的，由于在污泥电解过程中，无论是采用稳压电源还是脉冲电源，电压都很低，电流很小，电解时间不需很长即可达到理想的处理效果，因此耗电量不高，同时由于污泥处理时间短，污泥处理容器体积远小于生物处理法，污泥电解容器的基建投资很小。污泥经电解处理后，其病原体以及污泥稳定化程度即能达到污泥农用质量标准(GB4248-84)的要求。如果污泥本身的重金属含量没有超标，电解后的污泥即可安全的为农业利用。
图1为本发明采用的由阴、阳两极为主体的污泥电解装置工作原理图。
图1中，1为贮泥槽，2为电解槽，3、4分别为阴、阳电极，5为电流调控装置，6为污泥排放装置，7为阀门，8为曝气系统。
附图2为本发明采用的三维电极污泥电解装置工作原理图。
图2中，1为贮泥槽，2为电解槽，3、4分别为阴、阳电极，5为电流调控装置，6为污泥排放装置，7为阀门，8为曝气系统，9为由导电材料如活性炭组成的第三维电极。
具体实施例方式
以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
图1为本发明采用的由阴、阳两极为主体的污泥电解装置工作原理图。如图1所示，污泥电解装置由电解槽2，阴阳电极3、4，电流调控装置5组成。从电流调控装置5输出的电源为稳压电源或脉冲电源。污泥从贮泥槽1中移入电解槽2中，然后在电解槽2中进行稳定化处理。在处理过程中，可通过由阀门7进行控制的曝气系统8进行曝气(阀门7关闭，曝气终止)，污泥稳定化处理后，通过污泥排放装置6进行排放。
图2为本发明采用的三维电极污泥电解装置工作原理图。如图2所示，污泥电解装置由电解槽2，阴阳电极3、4以及底部放置的由活性炭等良好导电材料组成的第三维电极9、电流调控装置5组成。从电流调控装置5输出的电源为稳压电源或脉冲电源。污泥从贮泥槽1中移入电解槽2中，然后在电解槽2中进行稳定化处理。在处理过程中，可通过由阀门7进行控制的曝气系统8进行曝气(阀门7关闭，这曝气终止)，污泥稳定化处理后，通过污泥排放装置6进行排放。
以下所述本发明的实施例分别采用附图1或附图2的装置进行。
实施例1取上海某污水厂含固率为1.8％的液态污泥，利用图1装置，进行无曝气搅动条件下的利用稳压电源电解处理，电解装置中阴、阳电极间距2cm，电压为20V，电流为0.8A，电解20分钟后，污泥中挥发性固体降解率可达到27％，电解50分钟，污泥中的挥发性固体可去除37％，病原体在电解20分钟后即被全部杀灭。
实施例2取上海某污水厂含固率为2.7％的液态污泥，利用图1装置，进行曝气搅动条件下的电解处理，电解装置中阴、阳电极间距10cm，电压为40V，电流为1.6A，电解15分钟后，污泥中挥发性固体降解率可达到43％，电解20分钟，污泥中的挥发性固体可去除48％，电解30分钟，污泥中可挥发性固体去除率达到49％，病原体在电解15分钟后即被全部杀灭。
实施例3取上海某污水厂含固率为2.7％的液态污泥，利用图1装置，进行曝气搅动条件下的电解处理，电解装置中阴、阳电极间距4cm，电压为20V，电流为1.6A，电解前，加入1％氯化钠(g/100ml污泥，即氯化钠重量/污泥体积比)，电解10分钟后，污泥中挥发性固体降解率可达到40％，电解15分钟，污泥中可挥发性固体即可去除47％；如果不加氯化钠而是直接将污泥用盐酸酸化到pH4.1，污泥在10分钟左右，可达到40％左右的稳定化效果，电解15分钟，污泥中的挥发性固体降低45％，病原体全部被杀灭。
实施例4取上海某污水厂含固率为2.7％的液态污泥，利用图2装置，进行曝气搅动条件下的电解处理，电解装置中阴、阳电极间距10cm，电压为35V，电流为1.2A，电解5分钟后，污泥中挥发性固体降解率可达到26％，电解15分钟左右，污泥挥发性固体去除率可达到57％，电解20分钟，污泥中挥发性固体可去除57.6％，病原体在电解5分钟后即被全部杀灭。
实施例5取上海某污水厂含固率为2.7％的液态污泥，利用图2的三维电解装置，进行曝气搅动条件下的电解处理，电解装置中阴、阳电极间距4cm，电压为20V，电流为0.8A。电解前，加入1％氯化钠(g/100ml污泥，即氯化钠重量/污泥体积比)，电解3分钟后，污泥挥发性固体可去除21％，电解10分钟，挥发性固体去除率达到48％，电解15分钟，污泥中的挥发性固体降低51％，污泥中的病原体被全部杀灭；如果不加氯化钠而是直接将污泥用盐酸酸化到pH4.1，污泥在电解3分钟和电解10分钟时，同样可分别达到20％和40％左右的稳定化效果，病原体全部被杀灭。当将阴、阳电极间距改为10cm后，在电压为40V，电流为1.6A，可达到相应的处理效果。
实施例6取上海某污水厂含固率为2.7％的液态污泥，利用图1装置，采用脉冲电流，进行曝气搅动条件下的电解处理，电解装置中阴、阳电极间距4cm，电压为110V，电流为0.12A。电解10分钟后，污泥挥发性固体可去除45％，电解15分钟，挥发性固体去除率达到50％，电解20分钟，污泥中的挥发性固体降低52％，污泥中的病原体被全部杀灭。
权利要求
1.一种污泥稳定化电化学处理方法，其特征在于将初沉池和二层池排放出来的污泥置入一个具有阴、阳电极的电解装置中，采用稳压电源或脉冲电源进行电解处理，阴、阳电极的间距为2～10cm；采用稳压电源时的电解电压为10～40V，电流为0.6～1.6A；采用脉冲电源时的电解电压为100～110V，电流为0.1～0.2A；在静态条件下或者在曝气搅动或机械搅拌条件下电解5～50分钟后，使污泥达到稳定化，污泥中的病原体被杀灭。
2.根据权利要求1的污泥稳定化电化学处理方法，其特征在于所述电解装置还可以是具有三维电极的电解装置，即在具有阴、阳电极的反应装置中加入导电材料，在阴阳电极间形成连续的一个薄层，即为三维电极。
3.根据权利要求1或2的污泥稳定化电化学处理方法，其特征在于在电解处理时，在每100ml污泥中添加0.1～1g的氯化钠。
4.根据权利要求1或2的污泥稳定化电化学处理方法，其特征在于在电解处理时，在污泥中添加盐酸使pH降低到6.0以下。
全文摘要
一种污泥稳定化电化学处理方法，将初沉池和二层池排放出来的污泥置入具有阴、阳电极或具有三维电极的电解装置中，在静态条件下或在曝气搅动或机械搅拌条件下，采用稳压电源或脉冲电源进行电解处理，5～50分钟后即可使污泥达到稳定化，污泥中的病原体被彻底杀灭。污泥电解处理时还可以添加盐酸或氯化钠等电解质，以加速污泥稳定化进程。本发明方法简单，能耗低，基建投资很小，从而为一些占地紧张而难以采用生物法等方法对污泥进行稳定化处理的污水处理厂提供技术选择。
文档编号C02F1/461GK1636895SQ20041008474
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月2日 优先权日2004年12月2日
发明者朱南文, 刘冬, 陈娇, 贾金平, 沈佳麟, 黄伟红 申请人:上海交通大学