一种用于提升污泥脱水能力的污泥调理方法

本公开涉及环境保护和污泥调理技术领域，尤其是一种用于提升污泥脱水能力的污泥调理方法。

背景技术：

污水处理厂的污水处理过程中会产生大量剩余污泥，其含水率经初步沉降后依旧高于95％，污泥最终的处理手段主要包括焚烧和填埋，二者对污泥的含水率均有严格要求，需低于60％。污泥中的胞外聚合物的存在大大限制了其脱水能力，这使得将剩余污泥直接进行脱水往往不能达到理想的效果，因此，污泥脱水前的调理就显得尤为重要。

目前对污泥进行调理以提升污泥脱水能力的方法主要以化学调理为主，其中应用较多的方式为加入不同种类絮凝剂(以pam为主)，而近年来，基于硫酸根自由基(so4^-·)的高级氧化技术因其较高的适用性被人们广泛研究。硫酸根自由基可氧化破解污泥絮体eps和微生物细胞，致使污泥的结合水大量释放，从而改善污泥脱水效果。

活化过硫酸盐法已被证实可以有效地提高污泥脱水性能，而目前由于成本等因素，应用最为广泛的是以fe²⁺作为催化剂以达到活化其目的，但体系中仍然存在一些问题，主要可概括为以下两点，1.活化过程中fe²⁺被氧化为fe³⁺需大量外源补充，增加了处理成本；2.过量的fe²⁺会与硫酸根自由基so4^-·发生淬灭反应，降低有机物降解效率。

许多研究在活化过硫酸盐体系中引入0价铁代替二价铁作为催化剂改善上述两个问题，但0价铁活化效果较差且其储存成本及购买成本较高，并不适用于大规模的污泥调理。另外一些研究在反应中通以直流电场抑制3价铁的生成，但电能的消耗也使得成本过高。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种用于提升污泥脱水能力的污泥调理方法。

(二)技术方案

本公开提供了一种用于提升污泥脱水能力的污泥调理方法，该方法包括：将柠檬酸与二价铁混合配置成柠檬酸-二价铁溶液；将过硫酸盐投加至污泥中并充分混合，然后加入配置的所述柠檬酸-二价铁溶液，活化过硫酸盐生成硫酸根自由基；利用硫酸根自由基降解污泥中的胞外聚合物，提升污泥的脱水能力。

根据本公开的实施例，在所述将柠檬酸与二价铁混合配置成柠檬酸-二价铁溶液的步骤中，所述柠檬酸与所述二价铁的摩尔比为1∶8～1∶3之间。

根据本公开的实施例，所述柠檬酸与所述二价铁的摩尔比为1∶4。

根据本公开的实施例，所述柠檬酸采用柠檬酸3钠，所述二价铁采用7水合硫酸亚铁或氯化亚铁。

根据本公开的实施例，在所述将过硫酸盐投加至污泥中并充分混合，然后加入配置的所述柠檬酸-二价铁溶液的步骤中，所述过硫酸盐与所述二价铁的摩尔比为1∶2～5∶4之间，所述过硫酸盐投加量为1.0～1.5mmol/g·vs之间。

根据本公开的实施例，所述过硫酸盐与所述二价铁的摩尔比为4∶5，所述过硫酸盐投加量为1.2mmol/g·vs。

根据本公开的实施例，所述过硫酸盐采用过二硫酸钠或过二硫酸钾。

根据本公开的实施例，在所述将过硫酸盐投加至污泥中并充分混合，然后加入配置的所述柠檬酸-二价铁溶液的步骤中，所述污泥通过如下方法得到：将污水处理厂二沉池的污泥自然沉降至少24小时，然后过滤得到所述污泥。

根据本公开的实施例，在所述利用硫酸根自由基降解污泥中的胞外聚合物的步骤中，反应时间大于5分钟，反应温度为20～30℃。

(三)有益效果

根据本公开的实施例，本公开提供的这种用于提升污泥脱水能力的污泥调理方法，通过将柠檬酸(ca)与二价铁离子(fe²⁺)结合，加强了二价铁离子的稳定性，使其活化过二硫酸盐(pds)产生硫酸根自由基(so4^-·)，利用硫酸根自由基降解污泥的胞外聚合物(eps)，从而大大提高了污泥的脱水能力，且成本低、易操作、提高了活化过硫酸盐体系的效率。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了依照本公开实施例的用于提升污泥脱水能力的污泥调理方法的流程图；

图2示出了本公开实施例采用的污泥的基本参数信息。

图3示出了依照本公开实施例的过二硫酸盐(pds)不同投加浓度下毛细吸水时间(cst)值变化。

图4示出了依照本公开实施例的过二硫酸盐(pds)不同投加浓度下含水率(wc)值变化。

图5示出了依照本公开实施例的过二硫酸盐与二价铁(pds/fe²⁺)不同摩尔比下毛细吸水时间(cst)值变化。

图6示出了依照本公开实施例的过二硫酸盐与二价铁(pds/fe²⁺)不同摩尔比下含水率(wc)值变化。

图7示出了依照本公开实施例的柠檬酸与二价铁(ca/fe²⁺)不同摩尔比例下毛细吸水时间(cst)值变化。

图8示出了依照本公开实施例的柠檬酸与二价铁(ca/fe²⁺)不同摩尔比例下含水率(wc)值变化。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

如图1所示，图1示出了依照本公开实施例的用于提升污泥脱水能力的污泥调理方法的流程图，该方法包括：

步骤s1：将柠檬酸与二价铁混合配置成柠檬酸-二价铁溶液；

步骤s2：将过硫酸盐投加至污泥中并充分混合，然后加入配置的所述柠檬酸-二价铁溶液，活化过硫酸盐生成硫酸根自由基；

步骤s3：利用硫酸根自由基降解污泥中的胞外聚合物，提升污泥的脱水能力。

在本公开实施例中，在所述将柠檬酸与二价铁混合配置成柠檬酸-二价铁溶液的步骤s1中，所述柠檬酸与所述二价铁的摩尔比为1∶8～1∶3之间。可选地，所述柠檬酸与所述二价铁的摩尔比为1∶4。所述柠檬酸可采用柠檬酸3钠，所述二价铁采用7水合硫酸亚铁或氯化亚铁等二价铁化合物。

在本公开实施例中，在所述将过硫酸盐投加至污泥中并充分混合，然后加入配置的所述柠檬酸-二价铁溶液的步骤s2中，所述过硫酸盐与所述二价铁的摩尔比为1∶2～5∶4之间，所述过硫酸盐投加量为1.0～1.5mmol/g·vs之间。可选地，所述过硫酸盐与所述二价铁的摩尔比为4∶5，所述过硫酸盐投加量为1.2mmol/g·vs。所述过硫酸盐采用过二硫酸钠或过二硫酸钾等含有过硫酸根离子盐类。

在本公开实施例中，在所述将过硫酸盐投加至污泥中并充分混合，然后加入配置的所述柠檬酸-二价铁溶液的步骤s2中，所述污泥通过如下方法得到：将污水处理厂二沉池的污泥自然沉降至少24小时，然后过滤得到所述污泥。

在本公开实施例中，在所述利用硫酸根自由基降解污泥中的胞外聚合物的步骤s3中，反应时间大于5分钟，反应温度为20～30℃。

实施例：利用柠檬酸强化二价铁活化过硫酸盐对污泥进行调理

步骤1：污泥取自某污水处理厂，经24小时自然沉降后于4℃下密封保存，于实验室停留时间不超过15天；如图2所示，图2示出了本公开实施例采用的污泥的基本参数信息。

步骤2：取200ml污泥于烧杯中，待其冷却至室温20～30摄氏度后加入过二硫酸盐(pds)，例如过硫酸钠，其投加量分别为0.2，0.5，1.0，1.2，1.5，2.0mmol/g·vs，加入后于磁力搅拌器在200rpm转速下搅拌30s。

图3示出了依照本公开实施例的过二硫酸盐(pds)不同投加浓度下毛细吸水时间(cst)值变化；图4示出了依照本公开实施例的过二硫酸盐(pds)不同投加浓度下含水率(wc)值变化。

步骤3：取7水合硫酸亚铁与柠檬酸钠，分别以1∶8，1∶5，1∶4，1∶3，1∶2的摩尔比配置成溶液，过二硫酸盐与二价铁(pds/fe²⁺)的摩尔比分别为1∶4，1∶2，4∶5，1∶1，5∶4，2∶1。

步骤4：上述每组反应30min，分别于2.5，5，10，15，20，30min时取3ml样品于cst测试中测试其cst值。

图5示出了依照本公开实施例的过二硫酸盐与二价铁(pds/fe²⁺)不同摩尔比下毛细吸水时间(cst)值变化；图7示出了依照本公开实施例的柠檬酸与二价铁(ca/fe²⁺)不同摩尔比例下毛细吸水时间(cst)值变化。

步骤5：30min后，取5min污泥于布氏漏斗中，使其在-0.06mpa下进行真空抽滤，1min内漏斗不再有水珠滴下或污泥表面龟裂则可停止抽滤，以质量差法测定其含水率(wc)值。

图6示出了依照本公开实施例的过二硫酸盐与二价铁(pds/fe²⁺)不同摩尔比下含水率(wc)值变化；图8示出了依照本公开实施例的柠檬酸与二价铁(ca/fe²⁺)不同摩尔比例下含水率(wc)值变化。

从图5至图8可知，经处理后污泥毛细吸水时间(cst)值由155.825s降低至24.8s，泥饼含水率(wc)值由87.62％降低至64.11％，大大提高了污泥的脱水能力，且成本低、易操作、提高了活化过硫酸盐体系的效率。

至此，已经结合附图对本公开进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

当然，根据实际需要，本公开还可以包含其他的部分，由于同本公开的创新之处无关，此处不再赘述。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

此外，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。说明书中示例的各个实施例中的技术特征在无冲突的前提下可以进行自由组合形成新的方案，另外每个权利要求可以单独作为一个实施例或者各个权利要求中的技术特征可以进行组合作为新的实施例，且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

除非存在技术障碍或矛盾，本公开的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本公开的保护范围中。

虽然结合附图对本公开进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本公开优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本公开的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本公开的限制。

虽然本公开总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体公开构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。