CN103553286A - 一种电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量方法 - Google Patents

一种电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电化学与ClO2催化氧化联合促进污泥减量***，括依次连接的主反应池、ClO2发生器、循环污泥泵、污泥储箱等，主反应池循环***和生化反应器构成两级处理***，主反应池为电化学和ClO2催化氧化反应发生地点，DSA材质柱状主阳极和不锈钢筒式阴极连同辅助阳极，构成了类似三维电极的电解池形式，ClO2发生器的出气管与所述主反应池的底部连接，并在所述主反应池内设有布气***，主反应池顶端密封，反应后的尾气通过的顶端的导出管与尾气破坏器连接，尾气破坏器设有处理后气体出口。主反应池的下部设有污泥混合液进口、上部设有处理污泥出口。本发明实现了污泥的氧化处理和原位减量。ClO2利用率高、运行能耗低、污泥减量效果好。

Description

一种电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量方法
技术领域
本发明涉及一种污泥处理***，尤其涉及一种电化学/二氧化氯催化氧化相耦合
的污泥减量方法。
背景技术
目前污水处理厂普遍使用的污水处理方法是活性污泥法，在活性污泥法处理污水的过程中，污水中的有机物以及氮磷等污染物质被微生物体吸收，污水得到净化，同时形成新的微生物体，即活性污泥。随着污水处理过程的进行，微生物体不断增加、积累，为保持生物处理***的平衡，需要排出部分污泥，即剩余污泥。城市污水处理厂产生的剩余污泥需要经过浓缩、脱水、消化等处理，而后还需要经过填埋、堆肥或焚烧等处置过程，剩余污泥的处理与处置费用可占到整个运行费用的40％~60％，增加了污水处理厂的负担。城市污水处理厂剩余污泥中含有大量难降解有机物、病原微生物以及寄生虫卵等，如果不加处理，将会造成严重的二次污染。解决剩余污泥相关问题的根本办法就是污泥减量。如何在污泥处理前减少污泥的量并且使其无害化是需要迫切解决的问题。
电化学处理方法目前被广泛的用于污水处理研究。电化学氧化法有不同于其它处理方法的优势：无需投入更多的化学物质、不会带来二次污染、电解过程产生的化学物质氧化性极强、能够处理很多的难生物降解的有机物，而自身的存在时间很短不会对环境造成影响、电解设备占地面积小、***操作简单等。其具有的强氧化性可以破坏生物细胞壁，氧化细胞内物质，杀死微生物体，可用于污泥减量并可杀死污泥中的有害生物。
 ClO2是目前公认的一种高效、低毒***新型灭菌消毒剂，因其无致癌、致畸性、高氧化性是替代氯气消毒的最佳产品，且几乎不和水中有机物生成 THMs 等有毒有机卤化物，在水处理中具有广阔的前景。ClO2具有优良杀菌性能，对水中无机污染物有很强的去除作用，对于水中有机污染物也有很强的氧化作用。
ClO2催化氧化法是一种新型高效的催化氧化技术,它是利用强氧化剂ClO2在非均相催化剂存在条件下，氧化降解废水中的有机污染物，可直接氧化有机污染物为最终产物或将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，提高废水的可生化性。
ClO2催化氧化法特殊的优越性：（1）高效催化剂的使用提高了氧化效率，克服了ClO2对有机物氧化的选择性，处理效果好。（2）对有机物的降解以生成含氧基团的小分子化合物为主，不产生有机卤代烃等二次污染物，且在削减COD的同时提高了BOD5/COD值，为后续生化处理创造了条件。
电化学方法和ClO2催化氧化法二者相联合具有很强的氧化性，首先可凭借直流放电作用迅速使细胞壁和细胞膜破解，然后利用ClO2对有机质进行催化氧化处理，使之变成可以生化降解的小分子物质。既节约电能，又可以大幅降低ClO2用量，还可以提高污泥破解速率。
现有技术中，将电化学技术用于污泥减量处理的工艺还没有，利用ClO2催化氧化方法进行污泥减量处理的相关专利也很少见。
发明内容
 本发明的目的是提供一种效率高、能耗低、污泥减量效果好的电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的电化学/ClO2催化氧化污泥减量***，包括依次连接的主反应池(DSA材质柱状主阳极、不锈钢筒式阴极、附催化剂涂层柱状辅助阳极)、污泥循环泵、污泥存储箱、污泥循环管道等。经过循环处理的剩余污泥，经过污泥泵返回至污水厂生化反应池，作为营养物质被消化，以此达到污泥的原位减量。
本发明的优点是：本发明实施例提供的电化学/ClO2催化氧化污泥减量***，由于在主反应池中设置了多根附有催化剂涂层辅助电极可以同时起到增强电化学反应和ClO2催化氧化的作用。DSA材质柱状主阳极和不锈钢阴极连同辅助阳极，构成了类似三维电极的电解池形式，可以大幅度提升反应效率。另外主反应池、污泥储箱、污泥循环泵可又构成污泥循环反应***，通过污泥的不断循环，提升污泥的处理效果。
附图说明
图1 为本发明电化学/ClO2催化氧化污泥减量装置的结构示意图。
图中:1.主反应池，2.主阳极，3.筒式阴极，4.辅助阳极，5.污泥混合液进口，6，污泥排出口，7.ClO2发生器，8.ClO2布气设备，9.尾气破坏器，10.污泥循环泵，11.污泥储箱，12.污泥排出泵，13.生化反应池。
 
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的电化学/ClO2催化氧化污泥减量***，其较佳的具体实施方式如图1 所示：
包括依次连接的主反应池、污泥循环泵、污泥储箱、污泥排出泵、生化反应池，所述污泥循环***和生化反应***组成污泥减量处理***，实现污泥的氧化处理和原位减量。
所述主反应池为电化学和ClO2催化氧化反应发生地点。DSA材质柱状主阳极和不锈钢阴极连同辅助阳极，构成了类似三维电极的电解池形式，可以大幅度提升电化学催化反应效率。在辅助阳极表面敷设ClO2氧化反应催化剂，可以实现ClO2对污泥的催化氧化反应。电催化氧化和ClO2催化氧化反应可以同时在主反应池中进行。
所述主反应池为密封的空间，主反应池的顶端与所述尾气破坏器连接，所述尾气破坏器设有处理后气体出口。
所述ClO2发生器的出气管与所述接触塔的底部连接，并在所述接触塔内设有布气***。所述ClO2发生器与所述主反应池的连接管道上设有气体流量计。
所述主反应池的下部设有污泥混合液进口、上部设有污泥排出口有排泥口。
本发明的电化学/ClO2催化氧化耦合污泥减量***，剩余污泥通过底部进泥口进入主反应器，同时ClO2发生器产生ClO2气体，由主反应池内部的布气***进入，开始催化氧化反应。通入直流电以后，开始电化学催化反应。污泥循环泵和污泥储箱保证***内污泥以一定的速度和处理量进行循环反应，直到处理污泥达到生化反应要求，经污泥排出泵排入生化反应池进行消解。不仅充分利用ClO2气体，延长了反应时间，也可以保证良好的处理效果。
实施例1：
参照图1，所述污泥处理***，包括污泥主反应池反应1，以及处理后污泥进一步消解的生化反应池13。污水处理厂污泥浓缩池的污泥通过污泥混合液进口5进入主反应池1中，同时***通入直流电，主阳极2、筒式阴极3、辅助阳极4构成的电化学催化***对污泥进行电催化氧化处理。ClO2发生器7产生ClO2气体，通过ClO2布气设备8进入主反应池，在辅助阳极4上催化剂的催化下对污泥发生ClO2催化氧化反应。反应污泥由于污泥循环泵10和污泥储箱11的存在，可以多次循环进入主反应池1进行反应。反应结束后尾气经尾气破坏器9处理排放.达到处理要求的处理污泥经过污泥排出泵12排入生化反应池13作为营养物质被消耗，实现污泥的原位减量。
实施例2：
某污水处理厂污泥混合液，其混合液污泥浓度MLSS=8970mg/L，取20L混合液投入污泥储箱11中，启动污泥循环泵10将污泥输送至主反应池1，通入直流电，主阳极2、筒式阴极3、辅助阳极4构成的电化学催化***对污泥进行电催化氧化处理，ClO2发生器7产生ClO2气体，通过ClO2布气设备8进入主反应池，在辅助阳极4上催化剂的催化下对污泥发生ClO2催化氧化反应，ClO2投加量为0.05gClO2/gMLSS。污泥经过循环设备不停进入主反应池1中进行反应。反应60min后，主反应池1内部的污泥MLSS降至2150mg/L，污泥经离心后所得液体中COD、TP、TN含量均大幅上升。经过处理后的污泥排放入某水厂的生化反应池，未明显影响该生化池的的出水水质，池中微生物性状稳定，实现了污泥的原位减量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
实现了电化学和ClO2催化氧化处理污泥的有机结合，充分利用了两种不同机理污泥氧化方法的优势，极大地提高了污泥氧化破解效果。弥补了各自的不足，降低了能耗，提升了单位时间的处理效率；ClO2得到充分利用，降低运行成本；
污泥在反应体系的循环，保证了污泥处理的良好效果，同时增强了整个***的可调控性。
 主反应池的设计既有利于提升电催化氧化反应，又巧妙地促进了ClO2催化氧化反应。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1. 一种电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量装置，其特征在于；包括依次连接的主反应池、ClO2发生器、循环污泥泵、污泥储箱、尾气破坏器、生化反应器，所述主反应池循环***和生化反应器构成两级处理***，主反应池为电化学和ClO2催化氧化反应发生地点，DSA材质柱状主阳极和不锈钢筒式阴极连同辅助阳极，构成了类似三维电极的电解池形式，所述ClO2发生器的出气管与所述主反应池的底部连接，并在所述主反应池内设有布气***，所述主反应池顶端密封，反应后的尾气通过的顶端的导出管与尾气破坏器连接，所述尾气破坏器设有处理后气体出口，所述主反应池的下部设有污泥混合液进口、上部设有处理污泥出口。
2. 根据权利要求1所述的一种电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量装置，其特征在于：ClO2发生器与所述主反应池的连接管道上设有气体流量计。
3.根据权利要求1所述的一种电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量装置，其特征在于：辅助阳极表面敷设ClO2氧化反应催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量装置，其特征在于：ClO2投加量为0.05gClO2/gMLSS。
5.权利要求1所述电化学/二氧化氯催化氧化相耦合的污泥减量装置的使用方法,污水处理厂污泥浓缩池的污泥通过污泥混合液进口5进入主反应池1中，同时***通入直流电，主阳极2、筒式阴极3、辅助阳极4构成的电化学催化***对污泥进行电催化氧化处理；ClO2发生器7产生ClO2气体，通过ClO2布气设备8进入主反应池，在辅助阳极4上催化剂的催化下对污泥发生ClO2催化氧化反应；
反应污泥由于污泥循环泵10和污泥储箱11的存在，可以多次循环进入主反应池1进行反应，反应结束后尾气经尾气破坏器9处理排放.达到处理要求的处理污泥经过污泥排出泵12排入生化反应池13作为营养物质被消耗，实现污泥的原位减量。
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