一种催化臭氧处理剩余活性污泥的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于固体废物处理领域，涉及一种处理剩余活性污泥的方法，具体地说涉及一种催化臭氧使剩余活性污泥减量化的处理工艺。该方法可以广泛应用于污水处理厂剩余活性污泥的处理。
【背景技术】
[0002]活性污泥法是迄今为止世界上应用最广泛的污水生物处理技术之一，但是它所产生剩余污泥会对环境造成直接或潜在的污染，因此对剩余污泥进行处理和处置具有很强的必要性。剩余污泥的产量较大，一般占污水处理量的0.5~1 w%(以含水99.5w%计)。同时，污泥处理的投资和运行费用巨大，占整个污水处理厂投资及运行费用的25。/『65%，已成为污水处理厂面临的沉重负担。因此，污泥处理技术的发展逐渐得到了广泛的重视。
[0003]污泥减量化是指采用适当的工艺过程和处理方法，使污泥中的有机物含量和污泥产量减少的过程。臭氧具有强氧化性，能氧化污泥微生物细胞壁、细胞膜，导致细胞溶解。臭氧化污泥减量技术正是在这一基础上发展而来的。细胞溶解后细胞内的蛋白质、多糖等释放到污泥的上清液中，作为二次基质重新回流到生物系统中，重新被活性污泥系统中的生物所利用。在此过程中也会有新增的生物物质生成，但从整个污水处理系统来看，生物处理系统向外排放的生物量有效减少，从而强化了污泥的隐性生长，实现了污泥减量。
[0004]CN102583724A公开一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，其主要内容包括:将取自二沉池的部分污泥加入到臭氧反应器中进行臭氧破碎，然后把破碎后的污泥加入到磁化池，通过磁场对微生物的作用，强化磁化池中微生物的酶活性，促进臭氧破碎后难降解片段和死亡微生物菌体的不断再分解，同时磁化池中产生的高活性酶随污泥进入曝气池,刺激曝气池中的微生物再生活化,并将死亡微生物菌体消除。所述臭氧的投加量为
0.01-0.05 g03/gSS，磁化池中磁场的强度为50-600GS ;曝气方式是采用曝气头曝气，溶解氧浓度为2ppm。
[0005]综上所述，现有技术中的污泥减量化均会涉及到臭氧化污泥减量技术。但是目前的臭氧化污泥减量技术在污泥减量效率、臭氧利用率等诸多方面仍有待进一步提高。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种利用臭氧化污泥减量技术处理剩余活性污泥的方法，该方法能够明显促进污泥减量效率、提高臭氧利用率。
[0007]一种处理剩余活性污泥的方法，所述剩余活性污泥在臭氧和负载过渡金属氧化物的活性炭的共同作用下进行减量化处理，所述臭氧的投加量为2~20 mg/gSS，优选为8~16mg/gSS,进一步优选为9~11 mg/gSS,负载过渡金属氧化物的活性炭的投加量为1~20 mg/gSS，优选为5~15 mg/gSS，进一步优选为7.5~12 mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭中过渡金属氧化物的重量含量为0.01~10%，优选为0.1-1.2%，进一步优选为0.3-0.5%，剩余活性污泥停留时间为10~30 min，优选15~25 min。 本发明方法中，所述的剩余污泥可以是城市污水处理场的剩余污泥，也可以是工业废水处理场的剩余污泥，污泥的含水率为95%~99.8w%。
[0008]本发明方法中，所述的过渡金属氧化物包括Fe、Mn、Co、N1、Cu、La、Ce中的一种或几种，优选N1、Cu、Mn中的一种或几种。
[0009]本发明方法中，所述的负载过渡金属氧化物的活性炭可以采用市售商品，如北京碧水源科技股份有限公司生产的活性炭催化剂，或者采用现有技术进行制备，例如采用常规的浸溃法将过渡金属氧化物负载到活性炭上，过体积浸溃或者等体积浸溃均可。
[0010]本发明方法中，所述的负载过渡金属氧化物的活性炭采用如下方法制备:
a)向去离子水中加入可溶性过渡金属盐,然后用碱液调解使其形成胶体溶液；
b)将活性炭加入到步骤a)的胶体溶液中打浆成活性炭浆液，搅拌1~6小时；
c)然后用碱液调节活性炭浆液pH值至11~12，继续搅拌0.5-3小时，经过滤、洗涤、惰性气氛保护下焙烧后制得负载过渡金属氧化物的活性炭。
[0011 ] 上述方法中，所述的可溶性过渡金属盐包括过渡金属硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐或氯化盐中的一种或几种混合。
[0012]上述方法中，所述的活性炭浆液中活性炭与水的质量比为1:5~20，优选为1:5?15。
[0013]上述方法中，所述的碱液为NaOH、NaCO3^NaHCO3, KOH、KCO3, KHCO3, (NH2) 2C0 的一种或任意几种的混合，碱液的质量百分比浓度为0.1-30 %。
[0014]与现有技术相比，本发明一种处理剩余活性污泥的方法具有如下优点:
(I)在臭氧化污泥减量技术中加入负载过渡金属氧化物的活性炭，可以有效减少.0H和.H的复合，提高臭氧的利用效率，充分的破坏污泥絮体结构和污泥中微生物的细胞壁，进一步促使大分子细胞组织发生破碎并分解，释放出胞内的物质和水分，与常规臭氧化污泥减量技术相比，可提高臭氧利用效率30%以上，缩短10%的反应时间，能耗小，运行成本低。
[0015](2)本发明方法采用特定制备工艺制备的负载过渡金属氧化物的活性炭，同现有的市售商品或现有技术制备的负载过渡金属氧化物的活性炭相比，具有更佳的污泥减量效率及臭氧利用率。
【具体实施方式】
[0016]以下通过实施例及比较例来进一步说明本发明方法的过程和效果，实施例及比较例中如无特殊说明《1%均为质量分数，自制的负载过渡金属氧化物的活性炭，活性炭采购于上海吉宝活性炭有限公司，活性炭的性质如下:大于90%的活性炭粒径范围在0.63-2.0mm,装填密度450~550 g/L，强度为94。
[0017]实施例1
剩余活性污泥取自抚顺三宝屯污水处理厂二沉池，污泥含水率为99%，MLSS为10.2 g/L，pH为6.8，批次处理50 L剩余污泥，其污泥质量约510 gSS。臭氧的投加量为8 mg/gSS,负载氧化锰的活性炭的投加量为10 mg/gSS，负载氧化锰的活性炭中氧化锰的重量含量为
0.1%，剩余活性污泥停留时间为10 min。负载氧化锰的活性炭采购于北京碧水源科技股份有限公司。处理后污泥质量为300 gSS，减量41%。
[0018]实施例2
剩余活性污泥取自抚顺三宝屯污水处理厂二沉池，污泥含水率为98.5%，MLSS为15.8g/L, pH为7.4，批次处理50 L剩余污泥，其污泥质量约790 gSS。臭氧的投加量为16 mg/gSS，负载氧化铜的活性炭的投加量为15 mg/gSS，负载氧化铜的活性炭中氧化铜的重量含量为1.2%，剩余活性污泥停留时间为30 min。负载氧化铜的活性炭采用常规的等体积浸溃法制备。处理后污泥质量为435 gSS，减量45%。
[0019]实施例3
剩余活性污泥取自抚顺三宝屯污水处理厂二沉池，污泥含水率为99.5%，MLSS为6.2g/L，pH为7.15，批次处理50 L剩余污泥，其污泥质量约310 gSS。臭氧的投加量为10 mg/gSS，负载氧化镍的活性炭的投加量为12 mg/gSS，负载氧化镍的活性炭中氧化镍的重量含量为0.35%，剩余活性污泥停留时间为15 min。负载氧化镍的活性炭采用常规的等体积浸溃法制备。处理后污泥质量为150 gSS，减量52%。
[0020]实施例4
同实施例1，只是负载氧化锰(负载量同实施例1)的活性炭采用如下方法制备:向去离子水中加入硝酸锰，然后质量浓度为5%的氢氧化钠调解使其pH值为8形成胶体溶液；
将活性炭加入胶体溶液中打浆成活性炭浆液，活性炭与水的质量比为1:5，搅拌2小时；然后用氢氧化钠溶液继续调节活性炭浆液PH值至12，继续搅拌I小时，经过滤、洗涤、氮气气氛保护下焙烧后制得。处理后污泥质量为205 gSS，减量60%。
[0021]实施例5
同实施例2，只是负载氧化铜(负载量同实施例2)的活性炭采用如下方法制备:向去离子水中加入硝酸铜，然后质量浓度为25%的氢氧化钠调解使其pH值为9形成胶体溶液；将活性炭加入胶体溶液中打浆成活性炭浆液，活性炭与水的质量比为1:15，搅拌5小时；然后用氢氧化钠溶液继续调节活性炭浆液PH值至11，继续搅拌2小时，经过滤、洗涤、氮气气氛保护下焙烧后制得。处理后污泥质量为282 gSS，减量64%。
[0022]实施例6
同实施例3，只是负载氧化镍(负载量同实施例3)的活性炭采用如下方法制备:向去离子水中加入硝酸镍，然后质量浓度为15%的氢氧化钠调解使其pH值为8.5形成胶体溶液；将活性炭加入胶体溶液中打浆成活性炭浆液，活性炭与水的质量比为1:10，搅拌3.5小时；然后用氢氧化钠溶液继续调节活性炭浆液PH值至10.5，继续搅拌2小时，经过滤、洗涤、氮气气氛保护下焙烧后制得。处理后污泥质量为95 gSS，减量69%。
[0023]比较例I
同实施例1，只是不加入负载氧化锰的活性炭。处理后污泥质量为380 gSS，减量25%。
[0024]比较例2
同实施例3，只是仅仅加入活性炭(不负载氧化镍)。处理后污泥质量为366 gSS，减量
28%。
【主权项】
1.一种处理剩余活性污泥的方法，其特征在于:所述剩余活性污泥在臭氧和负载过渡金属氧化物的活性炭的共同作用下进行减量化处理，所述臭氧的投加量为2~20 mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭的投加量为1~20 mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭中过渡金属氧化物的重量含量为0.01~10%，剩余活性污泥停留时间为10~30 min02.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述臭氧的投加量为8~16mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭的投加量为5~15 mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭中过渡金属氧化物的重量含量为0.1-1.2%，剩余活性污泥停留时间为15~25 min。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述臭氧的投加量为9~11mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭的投加量为7.5-12 mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭中过渡金属氧化物的重量含量为0.3-0.5%。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的剩余污泥为城市污水处理场的剩余污泥或者为工业废水处理场的剩余污泥，污泥的含水率为95°/『99.8w%。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的过渡金属氧化物包括Fe、Mn、Co、N1、Cu、La、Ce中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的过渡金属氧化物为N1、Cu、Mn中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的负载过渡金属氧化物的活性炭采用市售商品或者采用现有技术进行制备。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的负载过渡金属氧化物的活性炭采用如下方法制备: a)向去离子水中加入可溶性过渡金属盐,然后用碱液调解使其形成胶体溶液； b)将活性炭加入到步骤a)的胶体溶液中打浆成活性炭浆液，搅拌1~6小时； c)然后用碱液调节活性炭浆液pH值至11~12，继续搅拌0.5-3小时，经过滤、洗涤、惰性气氛保护下焙烧后制得负载过渡金属氧化物的活性炭。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于:所述的可溶性过渡金属盐包括过渡金属硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐或氯化盐中的一种或几种混合。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于:所述的活性炭浆液中活性炭与水的质量比为1:5~20，优选为1:5~15。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于:所述的活性炭浆液中活性炭与水的质量比为1:5~15。12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于:所述的碱液为NaOH、NaCO3、NaHC03、K0H、KC03、KHC03、(NH2)2CO的一种或任意几种的混合，碱液的质量百分比浓度为0.1-30 %。
【专利摘要】本发明公开一种处理剩余活性污泥的方法，所述剩余活性污泥在臭氧和负载过渡金属氧化物的活性炭的共同作用下进行减量化处理，所述臭氧的投加量为2~20mg/gSS，优选为8~16mg/gSS，进一步优选为9~11mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭的投加量为1~20mg/gSS，优选为5~15mg/gSS，进一步优选为7.5~12mg/gSS，负载过渡金属氧化物的活性炭中过渡金属氧化物的重量含量为0.01~10%，优选为0.1~1.2%，进一步优选为0.3~0.5%，剩余活性污泥停留时间为10~30min，优选15~25min。该方法能够明显促进污泥减量效率、提高臭氧利用率。
【IPC分类】B01J23/34, B01J23/72, C02F11/06, B01J23/755
【公开号】CN105712601
【申请号】CN201410723966
【发明人】张蕾, 马宁, 郭宏山, 李宝忠, 朱卫
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院