CN108931563A

CN108931563A - 基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法

Info

Publication number: CN108931563A
Application number: CN201810410905.4A
Authority: CN
Inventors: 杨家宽; 肖可可; 吕阳; 祝雨薇; 虞文波; 裴康越; 梁莎; 胡敬平; 侯慧杰; 刘冰川
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2018-12-04
Anticipated expiration: 2038-05-02
Also published as: CN108931563B

Abstract

本发明公开了一种基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，该方法是通过测量氧化调理处理对污泥的氧化还原电位ORP的影响，根据测量得出的氧化还原电位ORP的变化，由此来评价经氧化调理处理后污泥的脱水性能；该方法具体是向待处理的污泥体系中引入ORP电极，实时测量氧化还原电位ORP，然后向该待处理的污泥体系中加入氧化调理剂，并根据ORP的变化判断经氧化调理处理后污泥的脱水性能。本发明基于氧化还原电位，能够对氧化化学调理污泥脱水性能指标进行快速有效比较和评价，与现有技术相比能够有效解决评价氧化调理污泥脱水性能的方法存在的操作复杂、耗时长、实验数据重复性差、需要外加药剂等问题。

Description

基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，更具体地，涉及一种基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，该方法能够快速评价氧化化学调理污泥脱水性能。

背景技术

污泥是污水处理的主要副产物，具有含水率高、产量大、处理难度高的特点，给环境工程领域带来了巨大的挑战。我国市政污泥的年产生量高达3000万吨(以含水率80wt％计)。污泥中的水分存在形式大致有间隙水或游离水(约占污泥水分的65-85％)、毛细水(约占污泥水分的15-20％)、吸附水(<10％)和结合水(<10％)四种。由于污泥脱水困难，导致污水处理厂处理处置成本高。提高污泥脱水性能，已成为污泥处理的首要问题。作为污泥主要成分的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances，简称EPS)，具有分支与网状结构，高度水化和带电荷，是造成污泥脱水困难的主要原因。传统污泥调理方法已用于改善污泥脱水性能，如中国专利CN201410481056.3中提到使用聚丙烯酰胺(PAM)高分子絮凝剂，可以加快污泥脱水和沉降速率。中国专利CN201310491976.9中提到使用硫酸亚铁，氧化钙和氧化镁的混合物制备的铁盐可以缩短污泥脱水时间，降低污泥脱水成本。中国专利CN201410235276.8中使用铁盐和铝盐的复合型污泥脱水调理剂用于污泥脱水。但这些传统调理方法无法实现污泥EPS亲水结构破坏及结合水的释放，因此无法达到污泥深度脱水及高效减量的目的。为了实现污泥中EPS亲水结构解离和结合水的释放，在采用絮凝剂调理之前，氧化技术被广泛应用到污泥的预处理过程，目前较常用的氧化剂种类主要包括传统氧化剂(臭氧、双氧水、二氧化氯、高锰酸盐、高铁酸盐等)和高级氧化剂(Fenton试剂(Fe²⁺/H₂O₂)和过硫酸盐(S₂O₈ ^2-))。氧化技术能够有效破解污泥EPS有机亲水基团，促进污泥内部结合水释放，从而起到很好的强化混凝和氧化助凝的效果，以达到提高污泥脱水效率的目的。然而，氧化技术的使用存在控制难的缺点。若投加的氧化剂含量过大，容易造成污泥中有机物的过度释放，导致污泥上清液中溶解态的有机物含量大幅度增加，而污泥固相中生物质资源大量流失。且氧化剂的投加会破坏污泥的胶体结构，使污泥颗粒更加细小，导致液/固分离的过滤性能恶化。若投加的氧化剂含量过小，则氧化效果不明显，无法起到破坏污泥胞外聚合物结构，释放内部水的目的。因此，评价氧化化学调理对污泥脱水性能的影响至关重要。

目前，常规评价污泥脱水性能的指标有比阻和毛细吸水时间，污泥沉降系数，污泥胞外聚合物总含量及蛋白质含量，酪氨酸类蛋白、色氨酸类蛋白、类腐殖质、富里酸类和可溶性微生物代谢副产物类物质含量，结合水含量，脱水泥饼和滤液中铁含量，污泥的粒径，以及Zeta电位等污泥化学性能指标。其中，毛细吸水时间、比阻和沉降系数，粒径和Zeta电位等常规评价污泥脱水性能的指标无法反映出结合水状态的变化以及亲水性有机物质的转化；而结合水的测定实验误差大，重复性差；此外，胞外聚合物的提取和测定存在需要外加化学药剂，耗时长，操作繁琐，定量分析困难的缺点。如中国专利CN 201710315592 X需要使用阳离子树脂进行胞外聚合物的提取。如中国专利CN 101980004 A中采用三维荧光光谱谱图快速表征污泥脱水性能的方法。样品需要先经过离心处理，然后经0.45μm滤膜过滤，过滤后用蒸馏水稀释上清液到总有机碳含量小于10mg L^-1。然后采集稀释后的上清液进行荧光光谱分析，并需要采用Matlab 7.0数据处理软件的DOMFluor工具包对采集到的光谱谱图带入数据库进行平行因子分析，确定激发/发射波长为(220,280)/350nm组分的得分数，再将所得分数乘以样品稀释倍数后带入污泥脱水性能判别关系式，即可表征污泥脱水性能。整个过程操作繁琐、耗时长。

氧化还原电位(Oxidation Reduction Potential,ORP)是指一种物质给出电子的趋势，即某一种化学物质由其还原态向其氧化态流动时的电位差。氧化还原电位越高，则给出电子的趋势越小，反之氧化还原电位越低，则越容易给出电子。体系中的氧化还原电位可以反映该体系中所有能够形成氧化还原电对的化学物质的存在状态，可用于反映除杂过程中杂质离子浓度变化(中国专利CN 105543477 A)，发酵过程中氧化剂或还原剂浓度变化(中国专利CN 101182555 A)，除盐***中二氧化氯浓度的变化(中国专利CN 102167453A)，以及污水脱氮除磷处理过程中污染物浓度变化(中国专利CN 102276119 A)和曝气时间的变化(中国专利CN 103936151 A)。但以上方法主要侧重于反映单一体系里氧化或还原物质浓度的变化，处理对象比较简单。相较于生活污水或者工业污水，污泥成分更加复杂，包含有毒有害物质，各种自然有机物及化学合成有机物，重金属等。此外，氧化调理市政污泥的过程中会发生污泥EPS亲水结构破坏及结合水的释放，这也是污泥氧化脱水性能与一般水处理中氧化还原能力在评价对象之间区别。因此，深入研究ORP测试如何反映市政污泥氧化调理过程中EPS亲水结构以及结合水等其他反映污泥脱水性能指标的变化是需要研究的重点。

综上所述，现有的评价氧化调理污泥脱水性能的方法存在操作复杂，耗时长，实验数据重复性差，需要外加药剂等问题。因此，迫切需要发展一种操作简单、快速及灵敏度高的表征氧化调理过程中污泥脱水性能的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其中通过对该方法整体的流程设计、关键的实测参量的选定等进行改进，与现有技术相比能够有效解决评价氧化调理污泥脱水性能的方法存在的操作复杂、耗时长、实验数据重复性差、需要外加药剂等问题，该方法是基于氧化还原电位，能够对氧化化学调理污泥脱水性能指标进行快速有效比较和评价，本发明能够对氧化调理污泥脱水性能进行测定，避免因不能准确有效评价氧化调理中污泥脱水性能而引起的弱氧化和强氧化问题；并且，本发明还通过对评价判断标准进行进一步优化，利用ΔORP与污泥脱水性能指标之间所满足的关系式，一方面可以直接判断经氧化调理处理后污泥的脱水性能，另一方面，也可以根据期望的氧化调理处理后污泥的脱水性能要求，预先设定与这些要求相应对的ORP的变化值要求(ΔORP)₀，进而判断实验测量得出的ΔORP其对应的实际氧化调理污泥脱水性能是否与期望的氧化调理污泥脱水性能相匹配；利用本发明，能够有效对氧化技术的使用进行控制，避免投加的氧化剂含量过大、或过小的情况出现。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，该方法是通过测量氧化调理处理对污泥的氧化还原电位ORP的影响，根据测量得出的所述氧化还原电位ORP的变化，由此来评价经氧化调理处理后污泥的脱水性能；

该方法具体是向待处理的污泥体系中引入ORP电极，实时测量氧化还原电位ORP，待测量得到的ORP数值稳定后，向该待处理的污泥体系中加入氧化调理剂，并根据该氧化调理剂所引起的污泥体系ORP的变化，判断经氧化调理处理后污泥的脱水性能。

作为本发明的进一步优选，氧化调理剂所引起的污泥体系ORP的变化具体是指在加入氧化调理剂后30s内的ORP的变化ΔORP，并且ΔORP与污泥脱水性能指标之间满足如下关系：

ΔORP＝571.35×SRF-0.88×(TB-TOC)-0.42×(LB-PN)-18.16×D6

其中，ΔORP表示加入氧化调理剂后第30秒时测量得到的ORP数值与加入氧化调理剂时刻测量得到的ORP数值之差，单位为mV；SRF表示比阻，单位为m kg^-1；TB-TOC表示紧密结合型胞外聚合物中总有机碳的含量，单位为mg L^-1；LB-PN表示疏松型胞外聚合物中蛋白质的含量，单位为mg L^-1；D6表示一个样品的累计粒度分布百分数达到6％时所对应的粒径，单位为μm。

作为本发明的进一步优选，氧化调理剂所引起的污泥体系ORP的变化具体是指在加入氧化调理剂后30s内的ORP的变化ΔORP，记预先设定的ORP的变化值为(ΔORP)₀，则当ΔORP满足0.8×(ΔORP)₀≤ΔORP≤1.05×(ΔORP)₀时，则经氧化调理处理后污泥的脱水性能满足预先设定的要求；

优选的，预先设定的(ΔORP)₀满足：

(ΔORP)₀＝571.35×(SRF)₀-0.88×(TB-TOC)₀-0.42×(LB-PN)₀-18.16×(D6)₀

其中，(ΔORP)₀单位为mV；(SRF)₀对应预先设定的比阻要求，单位为m kg^-1；(TB-TOC)₀对应预先设定的紧密结合型胞外聚合物中总有机碳的含量要求，单位为mg L^-1；(LB-PN)₀对应预先设定的疏松型胞外聚合物中蛋白质的含量要求，单位为mg L^-1；(D6)₀对应预先设定的一个样品的累计粒度分布百分数达到6％时所对应的粒径要求，单位为μm。

作为本发明的进一步优选，所述污泥为市政污泥，氧化调理剂所引起的该市政污泥体系ORP的变化具体是指在加入氧化调理剂后30s内的ORP的变化ΔORP，当ΔORP≤387mV时，则经氧化调理处理后污泥的脱水性能满足预先设定的要求。

作为本发明的进一步优选，所述氧化调理剂为过氧化氢(H₂O₂)、氯气(Cl₂)、次氯酸钠(NaClO)、氯胺(NH₂Cl)、二氧化氯(ClO₂)、过氧化钠(Na₂O₂)、过氧碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)、过氧化钙(CaO₂)和过硫酸钾(K₂S₂O₈)中至少一种。

作为本发明的进一步优选，所述测量氧化调理处理对污泥的氧化还原电位ORP的影响，具体是从加入氧化调理剂时刻开始到加入氧化调理剂后第30秒～第60分钟内实时测量氧化还原电位ORP。

作为本发明的进一步优选，在所述向待处理的污泥体系中引入ORP电极之后，还包括启动搅拌器，使搅拌器的转速为300-400rpm，优选为350rpm。

作为本发明的进一步优选，当经氧化调理处理后污泥的脱水性能被判断能够满足预先设定的要求时，需继续进行氧化调理处理，整体氧化调理处理的调理时间为20-60min；整体氧化调理处理均是在搅拌器转速为300-400rpm的条件下搅拌进行的，优选所述搅拌器转速为350rpm；

优选的，在氧化调理处理完毕后，还包括调理污泥的pH为5.0-6.8。

作为本发明的进一步优选，向该待处理的污泥体系中加入氧化调理剂时，所述氧化调理剂的添加比例为0.1-2mmol g^-1VS，其中VS为待处理的污泥中的挥发性固体物质；

优选的，所述待处理的污泥的体积为0.02-20L。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于是通过测定经氧化化学调理污泥的ORP数值来判断氧化性能强弱，进而比较和评价其对污泥脱水性能的改善，具有如下突出的技术特点和有益效果：

1.本发明操作简单、快速。无需特殊的样品预处理，不需要任何化学药剂；通过对氧化还原电位的测定，可在30秒内可以判断出氧化效果的强弱，从而定性比较和评价其对污泥脱水性能的影响。

2.样品需要量少。样品需求量可低至20-200mL,采样过程简单易行。

3.本发明可以为污泥脱水提供近实时的监控条件，便于对污泥脱水调理过程的优化控制，可以节省监测过程的成本和氧化药剂的投加量。

本方法测定的ORP变化值与传统表征污泥氧化过程脱水性能的指标(如比阻和毛细吸水时间，污泥胞外聚合物总含量，蛋白质含量，酪氨酸类蛋白、色氨酸类蛋白、类腐殖质、富里酸类和可溶性微生物代谢副产物类物质含量，脱水泥饼和滤液中铁含量，污泥的粒径，以及Zeta电位)存在一定线性关系，能够给出更加直观的综合评价，实现评价目标。

本发明优选利用ΔORP与污泥脱水性能指标(尤其是SRF、TB-TOC、LB-PN等污泥脱水性能指标)之间所满足的关系式，一方面可以直接判断经氧化调理处理后污泥的脱水性能(如SRF、TB-TOC、LB-PN等)，另一方面，也可以根据期望的氧化调理处理后污泥的脱水性能要求(如SRF、TB-TOC、LB-PN等要求)，预先设定与这些要求相应对的ORP的变化值要求(ΔORP)₀，进而判断实验测量得出的ΔORP其对应的实际氧化调理污泥脱水性能是否与期望的氧化调理污泥脱水性能相匹配。根据本发明，可以评价经氧化调理处理后污泥的脱水性能，即，可以判断经氧化调理处理后污泥的脱水性能是否符合预先设定的要求(例如，比起完全不使用任何氧化调理处理的市政污泥来说，是否能够降低脱水泥饼的含水率)。

本发明适用的污泥种类包括市政污泥、工业污泥等各种类型的污泥。并且基于ΔORP后续具体的评价标准(如ΔORP≤387mV等)，仅与污泥种类相关，与具体测量所针对的污泥的体积，其他宏观形态如样品长度、横截面积等均不相关。除了考虑加入氧化调理剂后30s内的ORP的变化ΔORP外，在加入氧化调理剂后第30秒～第60分钟内其他时刻对应的ORP的变化ΔORP'，也可以用于判断；相似的，ΔORP'与比阻，挥发性固体物质，总固体物质，可溶性胞外聚合物中总有机碳，疏松型胞外聚合物中总有机碳，Zeta电位和泥饼中三价铁含量呈正相关性；而其与紧密结合型胞外聚合物中酪氨酸类蛋白、色氨酸类蛋白和可溶性微生物代谢副产物类物质，样品的累计粒度分布百分数达到3-50％时所对应的粒径均呈现负相关性。

本发明采用氧化还原电位来评价氧化化学调理过程中氧化剂投加对污泥脱水性能的影响。填补了目前采用氧化化学调理污泥，评价污泥脱水性能方法的空缺。针对目前氧化调理剂的性能评价方法各异、指标多样化的现状，本发明选定了一套统一的评价指标，能对氧化过程中污泥的毛细吸水时间，比阻，胞外聚合物含量和成分进行综合的评价和分析。创造性地建立了氧化还原电位变化与污泥脱水性能之间的关系，该法客观，定量，重复性好，具有很好的可操作性和实用性，对污泥氧化调理过程中氧化剂的比较及选用具有直接的指导意义。

基于本发明，可利用氧化还原电位判断氧化化学调理引起的污泥脱水性能的变化，即判断污泥脱水性能变化。本发明是根据氧化化学调理市政污泥的特性，在调理体系中引入了ORP电极，根据氧化剂所引起的市政污泥体系ORP的变化，初步判断污泥脱水性能的变化，确保通过氧化调理能够改善污泥脱水性能。本发明可以快速灵敏地评价和比较氧化作用对污泥脱水性能的影响，检测时不需要额外添加化学试剂，可应用于生活污水、工业污水处理厂产生的各种类型污泥氧化化学处理过程中脱水性能监测。

附图说明

图1本发明的技术路线及数据分析流程。

图2为本发明用于表征过硫酸氢钾复合盐调理污泥后(a)氧化还原电位随时间的变化规律和(b)氧化还原电位变化速率随时间的变化规律；(b)中的插图为(b)的局部放大示意图。

图3为本发明过硫酸氢钾复合盐调理污泥后CST和SRF的变化规律。

图4为过硫酸钾，过硫酸氢钾复合盐和双氧水调理污泥后(a)氧化还原电位随时间的变化规律和(b)氧化还原电位变化速率随时间的变化规律。

图5为过硫酸钾，过硫酸氢钾复合盐和双氧水调理污泥后，脱水泥饼含水率的变化。

具体实施方式

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，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明中基于氧化还原电位，对氧化化学调理污泥脱水性能指标进行测定的方法，包括以下步骤：

步骤1：实验中取200mL污泥(当然也可以采用0.02-20L的其他体积值，后续方法均适用)，通过搅拌机对污泥进行搅拌调理，搅拌速度为350rpm，投加不同含量的过硫酸氢钾复合盐(0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5和0.6mmol g^-1VS)，调理时间为20min。使用ORP测定仪监测调理过程中污泥ORP随时间的变化。

步骤2：测定上述调理过程中，污泥毛细吸水时间，比阻，可溶性胞外聚合物(SB-EPS)，疏松性胞外聚合物(LB-EPS)和紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质和多糖浓度，以及各EPS组分中可溶性有机物的三维荧光强度。此外，也对调理污泥的粒径大小，过滤后泥饼和滤液中铁的含量，Zeta电位进行了测定。

步骤3：采用皮尔逊相关法，建立ORP和污泥胞外聚合物以及污泥脱水性能指标之间的关系。结果表明(表1)，30秒内ORP变化值(ΔORP)与比阻，挥发性固体物质，总固体物质，可溶性胞外聚合物中总有机碳，疏松型胞外聚合物中总有机碳，Zeta电位和泥饼中三价铁含量呈正相关性；而其与紧密结合型胞外聚合物中酪氨酸类蛋白、色氨酸类蛋白和可溶性微生物代谢副产物类物质，样品的累计粒度分布百分数达到3-50％时所对应的粒径均呈现负相关性。

表1. 30秒内ORP变化值(ΔORP)与污泥胞外聚合物以及污泥脱水性能指标之间的相关系数(p<0.05).

注：ΔORP表示30秒ORP和初始(0秒)ORP数值之差；CST表示毛细吸水时间；SRF表示比阻；W_c表示抽滤后泥饼含水率；VS表示挥发性固体物质；TS表示总固体物质；SB-TOC表示可溶性胞外聚合物中总有机碳的含量；LB-TOC表示疏松型胞外聚合物中总有机碳的含量；TB-TOC表示紧密结合型胞外聚合物中总有机碳的含量；SB-PN表示可溶性胞外聚合物中蛋白质的含量；LB-PN表示疏松型胞外聚合物中蛋白质的含量；TB-PN表示紧密结合型胞外聚合物中蛋白质的含量；SI-IV分别表示可溶性胞外聚合物中酪氨酸类蛋白、色氨酸类蛋白、富里酸类、可溶性微生物代谢副产物类物质和类腐殖质；LI-IV分别表示疏松型胞外聚合物中酪氨酸类蛋白、色氨酸类蛋白、富里酸类、可溶性微生物代谢副产物类物质和类腐殖质；TI-IV分别表示紧密结合型胞外聚合物中酪氨酸类蛋白、色氨酸类蛋白、富里酸类、可溶性微生物代谢副产物类物质和类腐殖质；F-Fe(II)和F-Fe(III)分别表示滤液中Fe(II)和Fe(III)含量；C-Fe(II)和C-Fe(III)分别表示泥饼中Fe(II)和Fe(III)含量；D3-D98分别表示一个样品的累计粒度分布百分数达到3-98％时所对应的粒径。

步骤4：采用多元线性回归的方法，建立了30秒内ORP变化值与污泥胞外聚合物以及污泥脱水性能指标之间的回归方程如下：

ΔORP＝571.35×SRF-0.88×(TB-TOC)-0.42×(LB-PN)-18.16×D6

其中，ΔORP的单位为mV(ΔORP由于是30s的ORP数值减去0s的ORP数值，在氧化体系中该ΔORP会一直保持正值)，SRF的单位为m kg^-1，TB-TOC的单位为mg L^-1，LB-PN的单位为mg L^-1，D6表示一个样品的累计粒度分布百分数达到6％时所对应的粒径，D6的单位为μm。

以下为具体实施例：

实施例1

本实施例基于氧化还原电位(ORP)，对同一种氧化剂不同浓度调理污泥时脱水性能进行快速比较和评价，按以下步骤进行：

(1)本实施例中污泥取自于武汉市沙湖污水处理厂浓缩池。污泥样品通过聚丙烯桶采集运回。污泥预先通过1mm标准筛过滤掉大的砂石，放入4℃冰柜中保存。由于污泥易变质，实验都于取泥后3日内完成；

(2)取40mL原泥于50mL离心管中，分别加入0.1-0.6mmol g^-1VS过硫酸氢钾复合盐(Oxone),于水平振荡器中以150rpm转速振荡20min；

(3)测定不同浓度Oxone调理污泥过程中30秒内ORP的变化；

(4)测定不同浓度Oxone调理污泥后污泥毛细吸水时间和比阻；

本实施例的调理污泥ORP随时间的变化见图2中(a)所示。ORP变化率随时间的变化见图2中(b)所示。ORP数值的检测时间范围可以为0-60min。调理污泥后污泥毛细吸水时间和比阻见图3。本实例中30秒内不同药剂调理，ORP变化值(ΔORP)分别为118mV(0.1mmol g^- ¹VS),298mV(0.2mmol g^-1VS),347mV(0.3mmol g^-1VS),387mV(0.4mmol g^-1VS),451mV(0.5mmol g^-1VS)和461mV(0.6mmol g^-1VS)。

实施例2

本实施例基于氧化还原电位(ORP)，对不同氧化剂同一浓度调理污泥时脱水性能进行快速比较和评价，按以下步骤进行：

(1)本实施例中污泥取自于武汉市沙湖污水处理厂浓缩池。污泥样品通过聚丙烯桶采集运回。通过1mm标准筛过滤掉大的砂石，放入4℃冰柜中保存。由于污泥易变质，实验都于取泥后3日内完成；

(2)先将10kg污泥倒入污泥调理罐，分别加入0.9mmol g^-1VS过硫酸钾(K₂S₂O₈),过硫酸氢钾复合盐(Oxone)和双氧水(H₂O₂)，让调理药剂与污泥充分混合反应20分钟。同时测定30秒内ORP的变化值。调理好的污泥通过螺杆泵输送至储泥罐，通过气压将污泥压入板框脱水设备进行脱水(脱水压力为0.8MPa)。进泥结束时，进行隔膜压榨脱水(隔膜压榨压力为1.2MPa)。

(3)脱水结束后，泄压取出泥饼，测定污泥泥饼的含水率。

本实例中30秒内不同药剂调理，ORP变化值分别为374mV(H₂O₂),131mV(K₂S₂O₈)和424mV(Oxone)(图4)。此外，不同药剂调理后污泥板框脱水后的泥饼含水率见图5。

从图2以及表1中可看出，30秒内ORP变化值(ΔORP)与污泥常规脱水性能指标之间存在一定的线性关系。从图3可以看出，当Oxone投加量从0.1mmol g^-1VS增大到0.4mmol g^- ¹VS时，相较于原泥，CST和SRF数值均减小，污泥脱水性能变好(图3)。但继续增大Oxone投加量至0.5mmol^-1gVS和0.6mmol g^-1VS,这种改善污泥脱水性能的现象消失，污泥脱水效果并未显著提高。由此可见，对不同浓度的同一种氧化剂而言，当ΔORP大于387mV时，氧化调理不会改善污泥脱水性能。

通过测定可知，K₂S₂O₈氧化剂调理后污泥30秒内的ORP变化值(ΔORP)最小(图4)。经小试规模板框实验验证可知，经K₂S₂O₈氧化调理后，污泥泥饼的含水率要明显低于经Oxone氧化调理后泥饼含水率(图5)。因此可以判断在K₂S₂O₈，Oxone和H₂O₂三种不同氧化剂中，K₂S₂O₈和H₂O₂氧化剂调理后污泥含水率均比原泥低，污泥脱水性能得到改善，不会产生因过氧化导致过滤性能变差的问题。然而，对于Oxone调理后的污泥，泥饼含水率和原泥相当，并未得到明显改善。可见，对于同一浓度的不同氧化剂而言，同样存在ΔORP大于387mV，氧化调理不会改善污泥脱水性能。

实施例1～2中，针对不同浓度和不同种类的氧化剂，均可以通过30秒内ORP的变化值，来判断污泥脱水性能的变化。此方法操作简单，效果明显，并且与污泥脱水性能指标以及胞外聚合物中有机物的含量和污泥的物理化学指标呈显著性关系。该方法可以在30秒内实现对污泥脱水性能的初步判断，操作简单，可以快速地表征氧化过程中污泥的脱水性能，具有重要的环境意义。

利用本发明，当测试时间为30秒时，即可比较不同浓度氧化剂对污泥脱水性能影响。通过上述实施例，不难看出，为改善污泥脱水性能，采用同种类型不同剂量氧化剂或者同种剂量不同类型氧化剂对污泥进行调理时，以污泥为市政污泥为例，30秒内ORP数值应控制在387mV以下。当然，除了市政污泥外，还可以采用其他种类的污泥，如工业污泥等，但是在同一批对比的若干次调理过程中最好保证用相同性质污泥(即，污泥为相同类型相同性质的污泥)，主要目的是比较氧化剂，避免因污泥性质不同造成的ORP数据差异。

本发明中ORP信号的提取指令过程可以如下：首先将ORP电极***市政污泥中，搅拌器的搅拌速度为350rpm，待信号稳定后，记录ORP数值，视为0秒时ORP的数值。加入氧化剂后，读取30秒的ORP数值。ΔORP表示30秒ORP和初始(0秒)ORP数值之差。

除了上述氧化剂的施加浓度外，氧化剂的施加浓度还可以是其他值，例如0.1-2mmol g^-1VS对应的其他值，当氧化剂浓度高的时候，它的最大值出现的时间也往后推移，此时，在测量氧化调理处理对污泥的氧化还原电位ORP的影响时，可以是从加入氧化调理剂时刻开始到加入氧化调理剂后第30秒～第60分钟内实时测量氧化还原电位ORP，一般可以取ΔORP的变化最大值者ΔORP'对应于上述实施例中的ΔORP，进行相类似的判断评价。

本发明是直接对调理污泥ORP进行测定，而非污泥上清液等其他组分。本发明中的ORP测定仪可市售购得，也可根据已有技术自行组建。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，该方法是通过测量氧化调理处理对污泥的氧化还原电位ORP的影响，根据测量得出的所述氧化还原电位ORP的变化，由此来评价经氧化调理处理后污泥的脱水性能；

2.如权利要求1所述基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，氧化调理剂所引起的污泥体系ORP的变化具体是指在加入氧化调理剂后30s内的ORP的变化ΔORP，并且ΔORP与污泥脱水性能指标之间满足如下关系：

ΔORP＝571.35×SRF-0.88×(TB-TOC)-0.42×(LB-PN)-18.16×D6

3.如权利要求1所述基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，氧化调理剂所引起的污泥体系ORP的变化具体是指在加入氧化调理剂后30s内的ORP的变化ΔORP，记预先设定的ORP的变化值为(ΔORP)₀，则当ΔORP满足0.8×(ΔORP)₀≤ΔORP≤1.05×(ΔORP)₀时，则经氧化调理处理后污泥的脱水性能满足预先设定的要求；

优选的，预先设定的(ΔORP)₀满足：

(ΔORP)₀＝571.35×(SRF)₀-0.88×(TB-TOC)₀-0.42×(LB-PN)₀-18.16×(D6)₀

4.如权利要求1所述基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述污泥为市政污泥，氧化调理剂所引起的该市政污泥体系ORP的变化具体是指在加入氧化调理剂后30s内的ORP的变化ΔORP，当ΔORP≤387mV时，则经氧化调理处理后污泥的脱水性能满足预先设定的要求。

5.如权利要求1所述基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述氧化调理剂为过氧化氢(H₂O₂)、氯气(Cl₂)、次氯酸钠(NaClO)、氯胺(NH₂Cl)、二氧化氯(ClO₂)、过氧化钠(Na₂O₂)、过氧碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)、过氧化钙(CaO₂)和过硫酸钾(K₂S₂O₈)中至少一种。

6.如权利要求1所述基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述测量氧化调理处理对污泥的氧化还原电位ORP的影响，具体是从加入氧化调理剂时刻开始到加入氧化调理剂后第30秒～第60分钟内实时测量氧化还原电位ORP。

7.如权利要求1所述基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，在所述向待处理的污泥体系中引入ORP电极之后，还包括启动搅拌器，使搅拌器的转速为300-400rpm，优选为350rpm。

8.如权利要求3或4所述基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，当经氧化调理处理后污泥的脱水性能被判断能够满足预先设定的要求时，需继续进行氧化调理处理，整体氧化调理处理的调理时间为20-60min；整体氧化调理处理均是在搅拌器转速为300-400rpm的条件下搅拌进行的，优选所述搅拌器转速为350rpm；

9.如权利要求1所述基于氧化还原电位快速评价氧化调理污泥脱水性能的方法，其特征在于，向该待处理的污泥体系中加入氧化调理剂时，所述氧化调理剂的添加比例为0.1-2mmol g^-1VS，其中VS为待处理的污泥中的挥发性固体物质；

优选的，所述待处理的污泥的体积为0.02-20L。