改善城市污水处理厂剩余污泥脱水性能的方法与流程

本发明涉及环保技术领域，具体是一种改善城市污水处理厂剩余污泥脱水性能的方法。

背景技术：

剩余污泥是指活性污泥系统中从二次沉淀池（或沉淀区）排出系统外的活性污泥，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，因其含有大量病原微生物、寄生虫卵和重金属等有害物质对环境影响极大，需妥善处置。剩余污泥的主要特性是含水率高，可高达95%以上，有机物含量高，且很难通过沉降进行固液分离。污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个极其重要的环节，其目的是使固体富集，减少污泥体积，为污泥的最终处置创造条件。污泥的脱水性能直接影响到污泥处置成本和处置效果，然而采用较为经济的脱水处理方式也只能使污泥的脱水泥饼含水率下降为70%～85%。

γ辐照技术属于一种新兴的高级氧化技术，因具有适用范围广、反应速度快、不产生二次污染等特点，在环境领域受到广泛关注。γ辐照技术利用γ射线与水作用产生羟基自由基、氢自由基、水合电子、过氧化物等自由基，由于这些自由基具有很高的活性，易于与污染物发生作用致其分解，从而达到污染物处置的效果。

钙钛矿型复合氧化物CaTiO3是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料，在催化、存储、传感、光吸收等多方面表现出良好的性能。由于其具有独特的电磁性质和氧化还原催化活性，其在光催化领域受到广泛的关注。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种改善城市污水处理厂剩余污泥脱水性能的方法，利用γ射线对CaTiO₃纳米材料的辐照，而促进氧化还原反应的进行，破坏污泥絮体结构，使污泥固相中大分子物质分解，并导致污泥中微生物死亡，释放出内部结合水，有效的改善剩余污泥脱水性能。

本发明提供的方法为：将城市污水处理厂产生的剩余污泥的PH值调节至6.8-7.2，向剩余污泥中添加0.2g/l的CaTiO₃，然后对其进行电离辐射处理，辐照时间为2-5h。

所述的电离辐射采用Co-60或Cs-137的γ辐射源，其活度大于10万居里，吸收剂量应大于3kGy。

所述的CaTiO₃材料为直径为10nm的固体粉末。

本发明有益效果在于：由于利用γ射线辐照方法处理剩余污泥本身具有一定改善污泥脱水性能的效果，但其改善效果有限。为进一步提高污泥脱水性能，在γ射线辐照剩余污泥的同时，在剩余污泥中添加适量的CaTiO₃纳米材料，利用γ射线对CaTiO₃纳米材料的辐照，激发其催化活性，而γ射线穿透能力强，能有效的提高其催化活性，由于纳米材料比表面积小，易于分散和接触目标物，从而促进氧化还原反应的进行，破坏污泥絮体结构，使污泥固相中大分子物质分解，并导致污泥中微生物死亡，释放出内部结合水，有效的改善剩余污泥脱水性能。

附图说明

图1为实施例1中的污泥比阻变化趋势图(pH=7.0)。

图2为实施例2中的污泥比阻变化趋势图(pH=10.0)。

图3为实施例3中的污泥比阻变化趋势图(添加CaTiO₃粉末直径为100nm)。

图4为实施例4中的污泥比阻变化趋势图(添加CaTiO₃粉末的量为0.05g)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

（1）取剩余污泥样品1000mL，其含水率为85%，其污泥比阻为5.864×10¹¹m/kg，pH为6.7，用1mol/L的H₂SO₄溶液与10g/L的NaOH溶液调节其pH为7.0，将1000mL污泥样品分装于10个容量为100mL的密封样品瓶中，每个容量瓶装100mL污泥样品。将10个装有污泥样品的容量瓶分为第1组和第2组，每组5个，其中第1组5个容量瓶分别标号1-1,1-2,1-3,1-4和1-5号，其中第2组5个容量瓶分别标号2-1,2-2,2-3,2-4,2-5号。

（2）在第1组1-1,1-2,1-3,1-4和1-5号样品瓶中分别加入0.02g直径为10nm的CaTiO₃粉末，并手动震荡摇匀。

（3）将第1组样品和第2组样品置于γ辐照中心孔道进行辐照处理，其中1-1、2-1号容量瓶辐照时间为2h，1-2、2-2号容量瓶辐照时间为4h，1-3、2-3号容量瓶辐照时间为6h，1-4、2-4号容量瓶辐照时间为8h，1-5、2-5号容量瓶辐照时间为10h，其辐射源为Co-60，活度为30万居里，中心孔道内吸收剂量率为0.75kGy/h。

（4）用定压过滤的方法分别测定经辐照后第1组和第2组容量瓶中的污泥比阻。污泥比阻越小，表明污泥脱水性能越好。

（5）测定结果如图1所示。

实施例2：

（1）取剩余污泥样品1000mL，其含水率为85%，其污泥比阻为5.864×10¹¹m/kg，pH为6.7，用1mol/L的H₂SO₄溶液与10g/L的NaOH溶液调节其pH为10.0，将1000mL污泥样品分装于10个容量为100mL的密封样品瓶中，每个容量瓶装100mL污泥样品。将10个装有污泥样品的容量瓶分为第1组和第2组，每组5个，其中第1组5个容量瓶分别标号1-1,1-2,1-3,1-4和1-5号，其中第2组5个容量瓶分别标号2-1,2-2,2-3,2-4,2-5号。

（2）在第1组1-1,1-2,1-3,1-4和1-5号样品瓶中分别加入0.02g直径为10nm的CaTiO₃粉末，并手动震荡摇匀。

（3）将第1组样品和第2组样品置于γ辐照中心孔道进行辐照处理，其中1-1、2-1号容量瓶辐照时间为2h，1-2、2-2号容量瓶辐照时间为4h，1-3、2-3号容量瓶辐照时间为6h，1-4、2-4号容量瓶辐照时间为8h，1-5、2-5号容量瓶辐照时间为10h，其辐射源为Co-60，活度为30万居里，中心孔道内吸收剂量率为0.75kGy/h。

（4）用定压过滤的方法分别测定经辐照后第1组和第2组容量瓶中的污泥比阻。污泥比阻越小，表明污泥脱水性能越好。

（5）测定结果如图2所示，与实施例1相比，同辐照吸收剂量下污泥比阻较高，说明实施例2中将污泥的ph值调节到10以后污泥脱水性能不如实施例1。

实施例3：

（1）取剩余污泥样品1000mL，其含水率为85%，其污泥比阻为5.864×10¹¹m/kg，pH为6.7，用1mol/L的H₂SO₄溶液与10g/L的NaOH溶液调节其pH为7.0，将1000mL污泥样品分装于10个容量为100mL的密封样品瓶中，每个容量瓶装100mL污泥样品。将10个装有污泥样品的容量瓶分为第1组和第2组，每组5个，其中第1组5个容量瓶分别标号1-1,1-2,1-3,1-4和1-5号，其中第2组5个容量瓶分别标号2-1,2-2,2-3,2-4,2-5号。

（2）在第1组1-1,1-2,1-3,1-4和1-5号样品瓶中分别加入0.02g直径为100nm的CaTiO₃粉末，并手动震荡摇匀。

（3）将第1组样品和第2组样品置于γ辐照中心孔道进行辐照处理，其中1-1、2-1号容量瓶辐照时间为2h，1-2、2-2号容量瓶辐照时间为4h，1-3、2-3号容量瓶辐照时间为6h，1-4、2-4号容量瓶辐照时间为8h，1-5、2-5号容量瓶辐照时间为10h，其辐射源为Co-60，活度为30万居里，中心孔道内吸收剂量率为0.75kGy/h。

（4）用定压过滤的方法分别测定经辐照后第1组和第2组容量瓶中的污泥比阻。污泥比阻越小，表明污泥脱水性能越好。

（5）测定结果如图3所示，与实施例1相比，同辐照吸收剂量下污泥比阻较高，说明实施例3中将加入的CaTiO₃粉末的直径从10nm改为100nm后污泥脱水性能不如实施例1。

实施例4：

（1）取剩余污泥样品1000mL，其含水率为85%，其污泥比阻为5.864×10¹¹m/kg，pH为6.7，用1mol/L的H₂SO₄溶液与10g/L的NaOH溶液调节其pH为7.0，将1000mL污泥样品分装于10个容量为100mL的密封样品瓶中，每个容量瓶装100mL污泥样品。将10个装有污泥样品的容量瓶分为第1组和第2组，每组5个，其中第1组5个容量瓶分别标号1-1,1-2,1-3,1-4和1-5号，其中第2组5个容量瓶分别标号2-1,2-2,2-3,2-4,2-5号。

（2）在第1组1-1,1-2,1-3,1-4和1-5号样品瓶中分别加入0.05g直径为10nm的CaTiO₃粉末，并手动震荡摇匀。

（3）将第1组样品和第2组样品置于γ辐照中心孔道进行辐照处理，其中1-1、2-1号容量瓶辐照时间为2h，1-2、2-2号容量瓶辐照时间为4h，1-3、2-3号容量瓶辐照时间为6h，1-4、2-4号容量瓶辐照时间为8h，1-5、2-5号容量瓶辐照时间为10h，其辐射源为Co-60，活度为30万居里，中心孔道内吸收剂量率为0.75kGy/h。

（4）用定压过滤的方法分别测定经辐照后第1组和第2组容量瓶中的污泥比阻。污泥比阻越小，表明污泥脱水性能越好。

（5）测定结果如图4所示，与实施例1相比，同辐照吸收剂量下污泥比阻较低，但并没有明显的增益效果，说明实施例4中将CaTiO₃的添加量从0.02g增加到0.05g后污泥脱水性能并无明显提升。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。