CN111635113A - 一种利用过氧化钙进行污泥脱水调理的方法 - Google Patents

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柴晓利
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丁可
周政
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Abstract

本发明公开一种利用过氧化钙进行污泥脱水调理的技术方法：用盐酸调节污泥初始pH值至酸性范围，在恒速搅拌条件下，先投加均相催化剂硫酸亚铁，混合搅拌均匀后，再投加过氧化钙，充分反应后测定污泥毛细吸水时间和比阻的变化情况。采用3mol/L盐酸调节污泥初始pH值至2～6，在恒速搅拌条件下，先投加0.125～1.25mmol/g污泥干基质量的均相催化剂硫酸亚铁，混合搅拌均匀后，再投加0.025～0.15g/g污泥干基质量的过氧化钙，充分反应后即可实现污泥脱水性能的有效提升。

Description

一种利用过氧化钙进行污泥脱水调理的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种利用过氧化钙进行污泥脱水调理的方法。
背景技术
污泥是污水生物处理的必然副产物，其含有大量病原菌、重金属及毒害性有机物，如不妥善处置，将会成为环境污染的源头。随着我国经济建设与城镇化水平的快速发展，污泥产生量日益增大。脱水可以有效实现污泥减容、降低流动性、提高焚烧热值，因此是污泥处理处置的首要步骤，然而，污泥呈现胶状絮体，高度亲水、脱水性能极差，混凝、絮凝、超声处理、微波辐射、冻融、电解等技术手段均被证实能有效提高污泥脱水性能，但药剂投加量过高、污泥增容比大、反应条件苛刻等问题限制了上述技术手段的广泛应用。
高级氧化可以破坏污泥的稳定絮体结构，避免胶状絮体对污泥脱水性能的不利影响。芬顿、类芬顿以及臭氧是最为常见的高级氧化试剂，但是上述液态或气态高级氧化试剂运输不便，且过量的臭氧和过氧化氢可能会捕捉羟基自由基，降低氧化性自由基的产生效率，同时过氧化氢在复杂有机体系中的稳定性较差，会分解为水和氧气，限制了羟基自由基的有效产生。过氧化钙是一种安全的多用途无机过氧化物，其在水相中会逐渐溶解、缓释释放过氧化氢，将过氧化钙用于污泥脱水调理，既避免了高浓度、集中投加的过氧化氢在污泥复杂有机体系中稳定性较差的问题，也可以利用溶出的钙离子中和污泥表面负电荷，实现污泥颗粒的凝聚，排出颗粒间隙水，提高脱水性能。
本发明提供了一种利用过氧化钙进行污泥脱水调理的技术方法，通过固态过氧化钙溶解过程中的过氧化氢缓释效应，在污泥复杂有机体系中形成持续稳定的羟基自由基氧化能力，同时利用钙离子与污泥胞外聚合物的亲和性能，有效强化对污泥固体颗粒的混凝反应，凭借氧化和混凝两种作用同步提升污泥脱水性能，为污泥高效脱水调理提供新的技术选择途径。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种能够高效提升污泥脱水性能的固态高级氧化试剂——过氧化钙。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
利用过氧化钙进行污泥脱水调理的方法：采用盐酸调节污泥初始pH值至酸性范围，在恒速搅拌条件下，先投加均相催化剂硫酸亚铁(FeSO4)，混合搅拌均匀后，再投加过氧化钙。如反应式(1)所示，酸性pH值有利于CaO2的溶解产生H2O2，H2O2在Fe2+催化下产生·OH(见反应式2～5)，·OH氧化裂解、矿化污泥有机质提升脱水性能。待调理剂与污泥的反应充分完成后测定污泥毛细吸水时间和比阻的变化情况。
CaO2+2H+＝Ca2++H2O2(1)
H2O2+Fe2+＝·OH+OH-+Fe3+(2)
Fe3++H2O2＝Fe2++HO2·+H+(3)
HO2·＝O2·-+H+(pKa＝4.8)(4)
O2·-+Fe3+＝Fe2++O2(5)
进一步地，所述污泥的含水率≥95％。
较佳地，所述用于调节污泥初始pH值的盐酸浓度为1～3mol/L。
较佳地，所述经盐酸调节后的污泥pH值为2～6。
较佳地，所述硫酸亚铁的投加量为0.125～1.25mmol/g污泥干基质量。
较佳地，所述过氧化钙的投加量为0.025～0.15g/g污泥干基质量。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明公开的污泥脱水调理技术方法所选用的原材料易得，投加量低、反应条件温和，既可以通过自由基氧化反应裂解污泥胞外聚合物，破坏胞外聚合物聚集体的持水性能，也可以通过钙离子的絮凝效应有效增加污泥固体、液体的密度差，促进污泥间隙水等难脱除水分的有效排出，强化提升污泥脱水性能，具有广阔的市场应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例利用过氧化钙处理污泥的方法，包括以下步骤：
(1)取上海某城市污水处理厂的二沉池污泥，采用盐酸调节污泥pH，；
(2)在恒速搅拌条件下，先投加均相催化剂硫酸亚铁，混合搅拌均匀后，再投加过氧化钙，充分反应后测定污泥毛细吸水时间和比阻的变化情况。
在步骤(1)中，所述调节前污泥的含水率为97.5％，所述用于调节污泥初始pH值的盐酸浓度为3mol/L。
在步骤(1)中，所述经盐酸调节后的污泥pH值为2，pH值调节至酸性便于CaO2的溶解反应。
在步骤(2)中，所述硫酸亚铁的投加量为0.625mmol/g污泥干基质量，所述过氧化钙的投加量为0.05g/g污泥干基质量，即1g污泥质量需配置0.625mmol硫酸亚铁和0.05g过氧化钙，CaO2溶解产生H2O2再在FeSO4催化下产生·OH，·OH氧化裂解、矿化污泥有机质提升脱水性能。
充分反应后，根据《城市污水处理厂污泥检验方法CJ/T221-2005》中的标准方法测定污泥毛细吸水时间和比阻。调理后污泥较调理前原污泥相比，毛细吸水时间削减率达85.7％，比阻削减率达90.8％，污泥脱水性能大幅提升。
实施例2：
本实施例利用过氧化钙处理污泥的方法，包括以下步骤：
(1)取上海某城市污水处理厂的二沉池污泥，采用盐酸调节污泥pH，；
(2)在恒速搅拌条件下，先投加均相催化剂硫酸亚铁，混合搅拌均匀后，再投加过氧化钙，充分反应后测定污泥毛细吸水时间和比阻的变化情况。
在步骤(1)中，所述调节前污泥的含水率为97.18％，所述用于调节污泥初始pH值的盐酸浓度为1mol/L。
在步骤(1)中，所述经盐酸调节后的污泥pH值为3，pH值调节至酸性便于CaO2的溶解反应。
在步骤(2)中，所述硫酸亚铁的投加量为1.25mmol/g污泥干基质量，所述过氧化钙的投加量为0.05g/g污泥干基质量。CaO2溶解产生H2O2再在FeSO4催化下产生·OH，·OH氧化裂解、矿化污泥有机质提升脱水性能。
充分反应后，根据《城市污水处理厂污泥检验方法CJ/T221-2005》中的标准方法测定污泥毛细吸水时间和比阻。调理后污泥较调理前原污泥相比，污泥毛细吸水时间削减率达74.2％，比阻削减率达84.1％，污泥脱水性能大幅提升。
实施例3
本实施例利用过氧化钙处理污泥的方法，包括以下步骤：
(1)取上海某城市污水处理厂的二沉池污泥，采用盐酸调节污泥pH，；
(2)在恒速搅拌条件下，先投加均相催化剂硫酸亚铁，混合搅拌均匀后，再投加过氧化钙，充分反应后测定污泥毛细吸水时间和比阻的变化情况。
在步骤(1)中，所述调节前污泥的含水率为96.42％，所述用于调节污泥初始pH值的盐酸浓度为2mol/L。
在步骤(1)中，所述经盐酸调节后的污泥pH值为6，pH值调节至酸性便于CaO2的溶解反应。
在步骤(2)中，所述硫酸亚铁的投加量为0.125mmol/g污泥干基质量，所述过氧化钙的投加量为0.15g/g污泥干基质量，CaO2溶解产生H2O2再在FeSO4催化下产生·OH，·OH氧化裂解、矿化污泥有机质提升脱水性能。
充分反应后，根据《城市污水处理厂污泥检验方法CJ/T221-2005》中的标准方法测定污泥毛细吸水时间和比阻。调理后污泥较调理前原污泥相比，污泥毛细吸水时间削减率达46.6％，比阻削减率达29.2％，污泥脱水性能有效提升。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用过氧化钙处理污泥的方法，其特征在于：包括以下步骤：采用盐酸调节污泥初始pH值至酸性范围，在恒速搅拌条件下，先投加均相催化剂硫酸亚铁，混合搅拌均匀后，再投加过氧化钙，充分反应后测定污泥毛细吸水时间和比阻的变化情况。
2.根据权利要求1所述的利用过氧化钙处理污泥的方法，其特征在于：所述污泥的含水率≥95％。
3.根据权利要求1所述的利用过氧化钙处理污泥的方法，其特征在于：用于调节污泥初始pH值的所述盐酸浓度为1～3mol/L。
4.根据权利要求1所述的利用过氧化钙处理污泥的方法，其特征在于：经盐酸调节后的所述污泥pH值为2～6。
5.根据权利要求1所述的利用过氧化钙处理污泥的方法，其特征在于：所述硫酸亚铁的投加量为0.125～1.25mmol/g所述污泥干基质量。
6.根据权利要求1所述的利用过氧化钙处理污泥的方法，其特征在于：所述过氧化钙的投加量为0.025～0.15g/g所述污泥干基质量。
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