[发明专利]一种基于PMS活化的污泥复合调理及高压深度脱水方法

说明书

本发明公开了一种基于PMS活化的污泥复合调理及高压深度脱水方法，包括以下步骤：首先采用浸渍‑水热法制备了铁基生物炭催化剂；将PMS、铁基生物炭催化剂与单宁酸投加到污泥中，进行化学调理反应；再使用高压压滤设备对反应调理后的污泥进行深度脱水。本发明通过复合调理，使最终污泥的含水率降低至47.59％，将此方法应用到污泥调理中，可为污泥深度脱水工艺提供新的思路。

技术领域

本发明属于污泥深度脱水领域，具体涉及一种基于PMS活化的污泥复合调理及高压深度脱水方法。

背景技术

据统计，我国每年生产产生的含水量为80％的污泥4000万吨，市政污泥的处理和处置占污水处理厂总运行成本的40％～60％。污泥脱水是污泥处理的最关键步骤，是降低污泥含水率，减小污泥体积、降低污泥运输和处置费用的核心方法。市政污泥是城市污水处理的主要副产物，具有高含水率(99％)、体积大、有机物多且复杂等特点，仅通过简单的机械压缩过滤很难达到理想的脱水效果，致使污泥处理和后续再利用的成本大大增高。如何改善污泥脱水性能，提高污泥脱水效率成为污水与污泥处理领域的难题。

胞外聚合物(EPS)被认为是污泥脱水性能的最重要的影响因素，是微生物在一定环境条件下产生的包围在微生物细胞壁外的多聚化合物，它是污泥絮体的主要组成部分，主要成分为蛋白质和多糖。其中的蛋白质类物质不利于污泥脱水，蛋白质类物质的减少可以使污泥脱水性能得到提高。考虑到EPS具有很强的持水能力，而且其质量占到活性污泥总质量的80％以上，EPS的降解会大大提高污泥的脱水性能。

现有技术中，高级氧化法(AOPs)调理污泥具有脱水效率高、调理时间短等诸多优点，在污泥调理领域具有广阔的应用前景。基于AOPs法使用过硫酸盐或者过一硫酸盐作为氧化剂已经在污水处理领域和其它环境领域吸引了广泛关注。过一硫酸盐的活化条件为热活化、紫外活化或者过渡金属离子活化，其中过渡金属激活方法较为广泛。如有研究(二价铁活化过一硫酸盐调理改善污泥脱水性能，刘军，湖南大学硕士学位论文，2017)使用二价铁过渡金属离子活化过一硫酸盐，形成Fe-PMS体系改善污泥的脱水性能，调理污泥时，过一硫酸盐在二价铁的活化作用下，产生具有强氧化性的硫酸根自由基，硫酸根自由基作用于EPS特定官能团，导致EPS的分解和聚合物骨架的裂断，从而污泥脱水性能得以提高。但通过对初始pH、Fe/PMS摩尔比以及PMS用量优化后，在最优条件下，其污泥滤饼的含水率最低仍为64％左右，没有达到《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》(GB/T 23485-2009)中规定的脱水污泥含水率应≤60％的要求。

因此，开发一种经济高效的方法改善污泥的脱水性能具有重大的经济价值和应用前景。

发明内容

为了解决现有技术中污泥脱水效率低、成本高的问题，本发明的目的在于提供一种基于PMS活化的污泥复合调理及高压深度脱水方法，用铁基生物炭催化剂活化过硫酸盐联合单宁酸调理污泥，使用高压压滤对调理后的污泥进行深度脱水，有效改善了污泥的脱水性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于PMS活化的污泥复合调理及高压深度脱水方法，包括以下步骤：

S1：将铁基生物炭催化剂、PMS和单宁酸加入污泥中进行反应；

S2：对S1中反应后的污泥进行高压压滤；

其中，S1中所述污泥的pH为4～8；

所述铁基生物炭催化剂以生物炭与铁溶液为原料，通过浸渍-水热法制备得到；所述铁溶液为二价铁盐和三价铁盐的混合溶液。

研究发现，PMS经过活化后，会产生大量的硫酸根自由基(SO^4-·)，而污泥经过基于SO^4-·的高级氧化法调理之后，EPS遭到破坏，释放出束缚的水分，改变污泥的絮体结构，并且使其粘度下降，进而提高污泥的脱水性能。