一种污泥复合调理及深度脱水方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生活污水污泥处理技术领域，具体地说是一种污泥复合调理及深度脱水方法。
【背景技术】
[0002]所谓生活污水污泥(也称为市政污泥)，即在城市生活污水处理中，不同处理过程产生的各类沉淀物、漂浮物等的统称。污泥的固有特性导致污泥颗粒在过滤介质附近具有较高的固含量，颗粒间因聚集作用形成网状结构，从而阻碍了污泥的沉降与压缩。所以，一般需采取化学调理措施改善污泥脱水性能，才能进行有效的脱水。
[0003]目前常用的污泥化学调理方法包括:(I)投加絮凝剂或混凝剂，通过絮凝剂的吸附架桥以及混凝剂的压缩双电层，来提高污泥的沉降性能；(2)投加惰性的助凝剂在污泥中形成坚硬的骨架，降低污泥的可压缩性以提高污泥的过滤性能。但是上述常见污泥化学调理方法对于改善污泥中结合水的存在方式效果不明显。目前，全国污水处理厂普遍采用的高分絮凝剂化学调理后离心或带式压滤机的机械脱水的方式，仅仅能够达到脱水泥饼含水率80%的效果。
[0004]为了进一步提高污泥的调理效果，促进污泥絮体或细胞进行破解以释放污泥絮体中的结合水，现有技术公开了基于Fenton的高级氧化(Fenton反应、超声波親合Fenton、光Fenton等)污泥化学调理，Fenton反应能引起污泥絮体成分的部分氧化，从而破坏污泥絮凝和提高脱水性能，但需要将污泥PH调至3左右，反应结束后整个污泥体系呈酸性，易对环境造成二次污染。
[0005]中国专利CN 102690040B公布的一种城市污泥的处理方法包括在城市污泥脱水前，调节污泥的pH为2?4，加入催化剂、过氧化氢和过硫酸盐，在10?100°C之间反应^ 5min。该方法同样存在首先调节pH至较低值的弊端。
[0006]常用基于Fenton高级氧化的污泥化学调理技术，以及过硫酸盐高级氧化的化学调理技术，虽然能够有效破坏污泥的有机絮体结构并释放结合水，但是由于污泥中有机物含量太高，在后续的机械脱水过滤过程中，由于泥饼的可压缩性，继续堵塞过滤水的通道，影响深度脱水的效果。因此，也有在高级氧化调理污泥后再添加骨架构建体的无机物助凝剂(如粉煤灰、硅藻土、石灰、水泥粉尘等)，无机助凝剂在污泥中形成坚硬的骨架，降低污泥的可压缩性以提高污泥的过滤性能。
[0007]中国专利CN104193127A公布了一种废水生物处理后剩余污泥的处理方法，包括将城市污水剩余污泥配制成混合液悬浮在快速搅拌下，用酸溶液调节pH至2.0?4.0 ;然后将混合液加热至50?70°C，加入硫酸亚铁溶液、过硫酸钠溶液或过硫酸钾溶液和90-110°C烘干，过200目筛的工业粉煤灰(与污泥固含物重量比分别为0.07?0.15:1，
0.4?0.6:1，0.2?0.4:1)，搅拌反应4?7小时，然后用碱溶液调节pH至9.0，絮凝沉淀排出上清液，再进行脱水处理。该方法不但存在使用酸和碱调节PH，而且使用了加热处理，加入粉煤灰后反应时间过长等弊端。
[0008]中国专利CN103819072A公布了一种污泥深度脱水复合调理剂及其应用，选用表面活性剂(污泥干重的0.05?2.0% )、亚铁盐、过硫酸盐(亚铁盐与过硫酸盐摩尔比为1.15: I?1.30: I)以及物理性调理剂硅藻土、膨润土或累托石(污泥干重的5.0?30.0% )。该方法存在使用的表面活性剂投加量过高和简单投加物理性调理剂等问题。
[0009]综上所述，现已公开的基于强氧化性的自由基处理污泥的文献报道显示，主要存在两个技术问题:高级氧化过程需要用酸调节至酸性，pH至较低范围；添加的充当骨架构建体的无机物助凝剂，一般仅仅作为惰性物质，投加量偏高，甚至超过污泥干基质量的100%，从而导致泥饼的增容和增量。如何寻找一种pH适应范围较宽，同时投加的无机物助凝剂能够与前面高级氧化产生的金属离子发生协同效应，不仅仅是充当惰性的骨架，改善调理效果，降低药剂投加量，提高调理污泥的孔隙率，加快过滤速度，提高深度脱水的效率。
【发明内容】
[0010]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于自由基氧化污泥复合调理及深度脱水方法，其目的在于利用活性自由基氧化破坏污泥絮体改变颗粒特性，并直接利用氧化反应副产物(Fe2+，Fe3+，S042_)充当媒晶剂的作用促进工业副产石膏发生水化反应生成二水石膏相(CaSO4.2Η20)骨架结构物质来构建脱水过滤通道，由此解决现有高级氧化调理污泥需要调节ΡΗ，或单纯加入粉体物质作为惰性骨架物质投加量过大，脱水泥饼含水降低有限等技术问题。
[0011]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于自由基氧化污泥复合调理及深度脱水方法，本发明技术方案如下:
[0012]向原始污泥中加入自由基产生物，进行混合处理；向所述含有自由基产生物的污泥中加入能促使自由基产生物生成自由基的活化物进行活化处理，得到活化处理后的污泥；然后向所述活化处理后的污泥中加入工业副产石膏进行混合处理，形成具有新生骨架形态物质的调理污泥，最后将所述调理污泥进行脱水处理；其中，所述活化物选用零价铁、纳米零价铁、负载纳米零价铁中的一种或两种以上的混合物。
[0013]本发明泥深度脱水方法采用零价铁或纳米零价铁等作为活化物，零价铁氧化产生的亚铁离子可与氧发生一系列的单电子传输反应来产生过氧化氢，从而可氧化破坏污泥絮体，此外，在自由基产生物存在的条件下，零价铁参与的氧化过程更加明显，污泥絮体可以被进一步破坏，污泥颗粒表面电荷由负变为正，污泥絮体保水能力降低，也使体系中存在一定的离子；另一方面，活化反应完成后的离子(包括由污泥絮体破坏释放的部分离子)具有媒晶剂的作用，可直接并显著地促进工业副产石膏发生水化反应生成骨架形态物质，并能对骨架形态的物质形貌进行调控。基于自由基氧化破解产物与工业副产石膏之间存在明显的协同作用，新生骨架物质的形成大大提高脱水泥饼的孔隙率，从而实现了污泥的深度脱水。
[0014]通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0015](I)整个调理体系无需调节体系pH，可以在较宽的pH环境下进行，尤其是在pH为
7左右时，即可直接达到理想的调理效果。其工序简单，条件易控。从而克服了传统Fenton及类Fenton高级氧化必须在pH为2?5的条件下才能发挥最佳效果的弊端。
[0016](2)与传统的单独使用Fe2+活化过硫酸盐相比，零价铁转变为Fe2+的过程可控，避免了体系中大量Fe2+生成并转化为Fe 3+，从而降低活性自由基的有效活化效果。
[0017](3)活化处理的污泥中含有的离子，可显著促进水化反应并充当媒晶剂的角色对新生成的骨架形态物质形貌进行调控，实现了活化反应与再生骨架物质的有机结合，这与传统上单独使用粉体物质充当骨架构建体存在本质的区别，也比单纯使用高级氧化破坏絮体更有优势，既可降低药剂的使用量，又可大幅提高处理效果。
[0018](4)新生的骨架形态物质均匀分布与污泥中，显著增加了污泥孔隙率，从而实现污泥深度脱水，使脱水泥饼含水率降至50%以下。方法简单，应用方便，实现了工业副产石膏的利用。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例污泥深度脱水方法的原理图；其中，a为原始污泥，b为活化处理后的污泥；c为形成具有骨架形态物质的调理污泥，Cl为骨架形态物质形成的骨架构建体；
[0020]图2是本发明实施例污泥深度脱水方法工艺流程示意图；
[0021]图3是本发明实施例复合调理污泥前后的扫描电镜显微形貌对比图；
[0022]图4是本发明实施例复合调理前后的泥饼孔径变化。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]本发明实施例提供了一种能有效破坏污泥中胞外聚合物，降低污泥的可压缩性，能大幅度提高污泥脱水性能的泥深度脱水方法，该方法的原理如图1所示，该方法工艺流程如图2所以示。该污泥深度脱水方法包括如下步骤:
[0025]S01:获得含有自由基产生物的污泥:向原始污泥中加入自由基产生物，进行混合处理；
[0026]S02:对污泥进行活化处理:向步骤SOl的含有自由基产生物的污泥中向所述含有自由基产生物的污泥中加入能促使所述自由基产生物生成自由基的活化物进行活化处理，无需调节PH至酸性或碱性，即可得到活化处理后的污泥；
[0027]S03:在活化污泥中构建骨架形态物质，形成调理污泥:向上述步骤S02中获得的活化处理后的污泥中加入工业副产石膏进行混合调理，形成具有骨架形态物质的调理污泥；
[0028]S04:对调理污泥进