γ射线联合改性粉煤灰破解剩余污泥的方法
【专利说明】Y射线联合改性粉煤灰破解剩余污泥的方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于污泥处理领域，涉及一种γ射线联合改性粉煤灰破解剩余污泥的方 法。 【【背景技术】】
[0002] 剩余污泥是污水处理过程中产生的一种含水率很高（多97% )的絮状泥粒，其处 理一直是一个世界性的难题，处置不当极易造成环境二次污染。
[0003] 剩余污泥中大部分有机物存在于微生物细胞内，半刚性的细胞壁是一生物难降解 惰性物质，起着保护细胞的作用，较难破解。采取合适的破解手段，在破解过程可有效地控 制污泥胞内有机物的迀移转化方向，直达剩余污泥"无害化、资源化"的目的。然而若控制手 段失效，将会对环境造成严重的后果。鉴于此，我国不少学者对剩余污泥进行了研究。如利 用辐照技术处理剩余污泥，建立了描述发酵产氢过程及辐照影响的动力学模型，王博，中 国环境科学，33,12 ;利用辐照技术与酸碱组合强化剩余污泥破解，采用红外光谱分析了不 同辐照条件对EPS分子结构的影响，最后结合活性污泥处理前后EPS的扫描电镜观测图，揭 示了 T-射线辐照联合酸碱预处理对EPS的影响机制，罗志平，湖南农业科学，23 ;利用超声 波-氢氧化钙联合破解剩余污泥，采用单因素和响应曲面分析得出了最佳剩余污泥破解条 件，周磊，环境科学与技术，2014, 37,9。上述有关剩余污泥的破解技术均具有较好的效果， 破解后的剩余污泥脱水性能明显改善，但是这些技术或存在运行成本高、或存在添加药剂 的二次污染、或存在破解时间长等问题，致使较难工业化推广应用，且破解后含水率始终在 60%以上。
[0004] 粉煤灰，电厂废弃物，现今在中国的排放量超过1亿t/年，其内含有大量有益成 分，但是目前的利用率甚微；对于辐照技术，目前除普遍应用于食品加工方面对食品进行灭 菌消毒延长货架期外，在环境上也有大量应用，如污水、污泥的杀菌，该技术不仅成本低，效 果好，安全可靠，而且便于工业化推广应用。 【
【发明内容】
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[0005] 本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种γ射线联合改性粉煤灰 破解剩余污泥的方法，具有成本低，破解效果好以及无二次污染的特点，并能起到杀菌、杀 虫的作用，破解后污泥脱水效果好。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 包括以下步骤：
[0008] (1)向剩余污泥中加入改性粉煤灰，添加比例为每IOOmL剩余污泥加入2~IOg的 改性粉煤灰，混合均匀得到污泥浆；
[0009] (2)用γ射线对污泥浆进行辐照处理，破解剩余污泥。
[0010] 进一步地，改性粉煤灰是通过以下步骤制备得来的：将粉煤灰和氢氧化钠溶液混 合，其中粉煤灰和氢氧化钠的质量摩尔比为Ig : (4~20) mmol，搅拌均匀后静置3~5小时， 然后烘干并研磨，得到改性粉煤灰。
[0011] 进一步地，氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L。
[0012] 进一步地，烘干后研磨至粒径在2mm以下。
[0013] 进一步地，辐照处理中的辐照剂量为IKGy~IOKGy。
[0014] 进一步地，辐照处理中采用6°Co γ射线。
[0015] 进一步地，福照处理的时间为10~60min。
[0016] 本发明相对现有技术来说，具有以下有益的技术效果：
[0017] 本发明提供了一种γ射线联合改性粉煤灰破解剩余污泥的方法，γ射线具有操 作简单、效率高、清洁环保等优点；同时应用改性粉煤灰作为破解剂，实现了其变废为宝，减 少了环境污染，有效的解决了粉煤灰的处理处置问题；将制得的改性粉煤灰用于剩余污泥 的处理，用以废治废的思路实现了环境保护的目的，有效降低了剩余污泥的处理成本。破 解后，改性粉煤灰成分趋于稳定，可与泥渣共同制备建材用，这样则避免添加化学药剂的后 续处理及可能存在的二次污染；在破解过程中，γ射线的引入，有效地杀灭了剩余污泥内 的微生物，大大的提高了污泥细胞破解速率，有效地节省了剩余污泥的破解时间，强化了处 理效率，且破解效果十分显著，破解后含水率仅53. 9 %，破解率可达25. 36 %，相对目前的 破解率在22% ±1左右，有了较大提升，突破了现有污泥破解后含水率难以降至60%以下 的瓶颈，25min内就发生沉降，沉降性能得到了极好地改善；而且本发明破解后的污泥无臭 味；同时，该工艺操作方便、绿色环保、安全可靠，便于工业化推广。本发明方法的效果明显， 可实现粉煤灰、剩余污泥的无害化减量化，获得的剩余污泥上清液含有大量的蛋白质等有 机质，能够用于开发下游产品，获得的污泥残渣经过γ射线辐照后，无菌无病毒可放心做 建材利用。
[0018] 进一步地，本发明通过采用氢氧化钠对粉煤灰进行改性，激活了粉煤灰中硅铝等 活性成分，同时碱性基团的引入更有利于剩余污泥的破解。 【【具体实施方式】】
[0019] 本发明制备方法通过如下步骤进行的：
[0020] 1)配制浓度4mol/L氢氧化钠溶液，按照固液比（g/mL)为I : (1~5)的比例，将 粉煤灰与氢氧化钠溶液混合，通过计算，能够得到粉煤灰和氢氧化钠的质量摩尔比为Ig : (4~20)mmol，室温下充分搅拌，静置3~5小时、KKTC烘干、碾磨至粒径在2mm以下，即得 改性粉煤灰。
[0021] 2)取IOOmL剩余污泥，向其中添加改性粉煤灰，改性粉煤灰的添加范围为2~ 10g，置入200mL反应器中，充分搅拌，制得污泥浆。
[0022] 3)用γ射线对装有污泥浆的反应器进行均匀辐照，在1~IOkGy范围内调节辐照 剂量，然后室温下辐照10~60min。反应完成后取出反应器，将辐照后的混合物于2500r/ min离心20min，对固液相分别进行检测分析。
[0023] 本发明制作方法中首先将粉煤灰改性，然后与剩余污泥混合，在γ射线作用下， 对剩余污泥进行破解。本发明中的γ射线可以采用 6°C〇y射线，如果设备允许，也可以采 用其它γ射线。本发明具有新颖、独特、效率高、安全可靠等特点。
[0024] 下面通过实施例对本发明进行详细描述。
[0025] 实施例1
[0026] (1)粉煤灰、剩余污泥的取样：
[0027] 粉煤灰取自电厂；剩余污泥取自污水处理厂二沉池污泥，剩余污泥含水率约 98% -99 %，置于4°C恒温保存，待用。
[0028] (2)改性粉煤灰破解剂的制备：
[0029] 配制浓度4mol/L氢氧化钠溶液，按照固液比（g/mL)为1:1的比例，将粉煤灰与氢 氧化钠溶液混合，室温下充分搅拌，静置3小时、KKTC烘干、碾磨至粒径在2_以下，备用。
[0030] (3)破解反应：
[0031] 取IOOmL剩余污泥，向其中添加2g的改性粉煤灰，置入200mL反应器中，充分搅 拌，制得污泥浆。用γ射线对装有剩余污泥及改性粉煤灰的反应器进行均匀辐照，采用 IkGy的辐照剂量，然后室温下辐照lOmin。反应完成后取出反应器，将剩余污泥混合物于 2500r/min离心20min，对固液相分别进行检测分析。
[0032] 当天未能分析的试样须置于4°C恒温保存，冷藏试样所有待分析项目不得拖延超 过2天进行。
[0033] (4)破解效果检测分析：
[0034] SCOD采用重铬酸钾回流冷却法测定，剩余污泥的破解率根据下式计算：
[0036] 式中：SCODafter表示处理后剩余污泥中的溶解性COD量（化学需氧量）JCOD。表示 剩余污泥中总COD的量；SCOD。表示处理前剩余污泥中溶解性COD的量。
[0037] 沉降时间的测定：用量筒量取50mL待测污泥样品于150mL的烧杯中，快速搅拌5 分钟，静置，记录沉降时间。
[0038] 含水率的测定：准确称取适量的污泥样品于烧杯中，在105(±2)°C的烘箱中，干 燥3h，取出并放入干燥器中冷却，半小时后称重。重复以上操作，直到前后两次质