一種催化臭氧處理剩餘活性汙泥的方法
2023-08-08 20:20:01 2
一種催化臭氧處理剩餘活性汙泥的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於固體廢物處理領域，涉及一種處理剩餘活性汙泥的方法，具體地說涉及一種催化臭氧使剩餘活性汙泥減量化的處理工藝。該方法可以廣泛應用於汙水處理廠剩餘活性汙泥的處理。
【背景技術】
[0002]活性汙泥法是迄今為止世界上應用最廣泛的汙水生物處理技術之一，但是它所產生剩餘汙泥會對環境造成直接或潛在的汙染，因此對剩餘汙泥進行處理和處置具有很強的必要性。剩餘汙泥的產量較大，一般佔汙水處理量的0.5~1 w%(以含水99.5w%計)。同時，汙泥處理的投資和運行費用巨大，佔整個汙水處理廠投資及運行費用的25。/『65%，已成為汙水處理廠面臨的沉重負擔。因此，汙泥處理技術的發展逐漸得到了廣泛的重視。
[0003]汙泥減量化是指採用適當的工藝過程和處理方法，使汙泥中的有機物含量和汙泥產量減少的過程。臭氧具有強氧化性，能氧化汙泥微生物細胞壁、細胞膜，導致細胞溶解。臭氧化汙泥減量技術正是在這一基礎上發展而來的。細胞溶解後細胞內的蛋白質、多糖等釋放到汙泥的上清液中，作為二次基質重新回流到生物系統中，重新被活性汙泥系統中的生物所利用。在此過程中也會有新增的生物物質生成，但從整個汙水處理系統來看，生物處理系統向外排放的生物量有效減少，從而強化了汙泥的隱性生長，實現了汙泥減量。
[0004]CN102583724A公開一種利用活性汙泥、臭氧、磁場使汙泥減量的方法，其主要內容包括:將取自二沉池的部分汙泥加入到臭氧反應器中進行臭氧破碎，然後把破碎後的汙泥加入到磁化池，通過磁場對微生物的作用，強化磁化池中微生物的酶活性，促進臭氧破碎後難降解片段和死亡微生物菌體的不斷再分解，同時磁化池中產生的高活性酶隨汙泥進入曝氣池,刺激曝氣池中的微生物再生活化,並將死亡微生物菌體消除。所述臭氧的投加量為
0.01-0.05 g03/gSS，磁化池中磁場的強度為50-600GS ;曝氣方式是採用曝氣頭曝氣，溶解氧濃度為2ppm。
[0005]綜上所述，現有技術中的汙泥減量化均會涉及到臭氧化汙泥減量技術。但是目前的臭氧化汙泥減量技術在汙泥減量效率、臭氧利用率等諸多方面仍有待進一步提高。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明提供一種利用臭氧化汙泥減量技術處理剩餘活性汙泥的方法，該方法能夠明顯促進汙泥減量效率、提高臭氧利用率。
[0007]一種處理剩餘活性汙泥的方法，所述剩餘活性汙泥在臭氧和負載過渡金屬氧化物的活性炭的共同作用下進行減量化處理，所述臭氧的投加量為2~20 mg/gSS，優選為8~16mg/gSS,進一步優選為9~11 mg/gSS,負載過渡金屬氧化物的活性炭的投加量為1~20 mg/gSS，優選為5~15 mg/gSS，進一步優選為7.5~12 mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭中過渡金屬氧化物的重量含量為0.01~10%，優選為0.1-1.2%，進一步優選為0.3-0.5%，剩餘活性汙泥停留時間為10~30 min，優選15~25 min。 本發明方法中，所述的剩餘汙泥可以是城市汙水處理場的剩餘汙泥，也可以是工業廢水處理場的剩餘汙泥，汙泥的含水率為95%~99.8w%。
[0008]本發明方法中，所述的過渡金屬氧化物包括Fe、Mn、Co、N1、Cu、La、Ce中的一種或幾種，優選N1、Cu、Mn中的一種或幾種。
[0009]本發明方法中，所述的負載過渡金屬氧化物的活性炭可以採用市售商品，如北京碧水源科技股份有限公司生產的活性炭催化劑，或者採用現有技術進行製備，例如採用常規的浸潰法將過渡金屬氧化物負載到活性炭上，過體積浸潰或者等體積浸潰均可。
[0010]本發明方法中，所述的負載過渡金屬氧化物的活性炭採用如下方法製備:
a)向去離子水中加入可溶性過渡金屬鹽,然後用鹼液調解使其形成膠體溶液；
b)將活性炭加入到步驟a)的膠體溶液中打漿成活性炭漿液，攪拌1~6小時；
c)然後用鹼液調節活性炭漿液pH值至11~12，繼續攪拌0.5-3小時，經過濾、洗滌、惰性氣氛保護下焙燒後製得負載過渡金屬氧化物的活性炭。
[0011 ] 上述方法中，所述的可溶性過渡金屬鹽包括過渡金屬硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽中的一種或幾種混合。
[0012]上述方法中，所述的活性炭漿液中活性炭與水的質量比為1:5~20，優選為1:5?15。
[0013]上述方法中，所述的鹼液為NaOH、NaCO3^NaHCO3, KOH、KCO3, KHCO3, (NH2) 2C0 的一種或任意幾種的混合，鹼液的質量百分比濃度為0.1-30 %。
[0014]與現有技術相比，本發明一種處理剩餘活性汙泥的方法具有如下優點:
(I)在臭氧化汙泥減量技術中加入負載過渡金屬氧化物的活性炭，可以有效減少.0H和.H的複合，提高臭氧的利用效率，充分的破壞汙泥絮體結構和汙泥中微生物的細胞壁，進一步促使大分子細胞組織發生破碎並分解，釋放出胞內的物質和水分，與常規臭氧化汙泥減量技術相比，可提高臭氧利用效率30%以上，縮短10%的反應時間，能耗小，運行成本低。
[0015](2)本發明方法採用特定製備工藝製備的負載過渡金屬氧化物的活性炭，同現有的市售商品或現有技術製備的負載過渡金屬氧化物的活性炭相比，具有更佳的汙泥減量效率及臭氧利用率。
【具體實施方式】
[0016]以下通過實施例及比較例來進一步說明本發明方法的過程和效果，實施例及比較例中如無特殊說明《1%均為質量分數，自製的負載過渡金屬氧化物的活性炭，活性炭採購於上海吉寶活性炭有限公司，活性炭的性質如下:大於90%的活性炭粒徑範圍在0.63-2.0mm,裝填密度450~550 g/L，強度為94。
[0017]實施例1
剩餘活性汙泥取自撫順三寶屯汙水處理廠二沉池，汙泥含水率為99%，MLSS為10.2 g/L，pH為6.8，批次處理50 L剩餘汙泥，其汙泥質量約510 gSS。臭氧的投加量為8 mg/gSS,負載氧化錳的活性炭的投加量為10 mg/gSS，負載氧化錳的活性炭中氧化錳的重量含量為
0.1%，剩餘活性汙泥停留時間為10 min。負載氧化錳的活性炭採購於北京碧水源科技股份有限公司。處理後汙泥質量為300 gSS，減量41%。
[0018]實施例2
剩餘活性汙泥取自撫順三寶屯汙水處理廠二沉池，汙泥含水率為98.5%，MLSS為15.8g/L, pH為7.4，批次處理50 L剩餘汙泥，其汙泥質量約790 gSS。臭氧的投加量為16 mg/gSS，負載氧化銅的活性炭的投加量為15 mg/gSS，負載氧化銅的活性炭中氧化銅的重量含量為1.2%，剩餘活性汙泥停留時間為30 min。負載氧化銅的活性炭採用常規的等體積浸潰法製備。處理後汙泥質量為435 gSS，減量45%。
[0019]實施例3
剩餘活性汙泥取自撫順三寶屯汙水處理廠二沉池，汙泥含水率為99.5%，MLSS為6.2g/L，pH為7.15，批次處理50 L剩餘汙泥，其汙泥質量約310 gSS。臭氧的投加量為10 mg/gSS，負載氧化鎳的活性炭的投加量為12 mg/gSS，負載氧化鎳的活性炭中氧化鎳的重量含量為0.35%，剩餘活性汙泥停留時間為15 min。負載氧化鎳的活性炭採用常規的等體積浸潰法製備。處理後汙泥質量為150 gSS，減量52%。
[0020]實施例4
同實施例1，只是負載氧化錳(負載量同實施例1)的活性炭採用如下方法製備:向去離子水中加入硝酸錳，然後質量濃度為5%的氫氧化鈉調解使其pH值為8形成膠體溶液；
將活性炭加入膠體溶液中打漿成活性炭漿液，活性炭與水的質量比為1:5，攪拌2小時；然後用氫氧化鈉溶液繼續調節活性炭漿液PH值至12，繼續攪拌I小時，經過濾、洗滌、氮氣氣氛保護下焙燒後製得。處理後汙泥質量為205 gSS，減量60%。
[0021]實施例5
同實施例2，只是負載氧化銅(負載量同實施例2)的活性炭採用如下方法製備:向去離子水中加入硝酸銅，然後質量濃度為25%的氫氧化鈉調解使其pH值為9形成膠體溶液；將活性炭加入膠體溶液中打漿成活性炭漿液，活性炭與水的質量比為1:15，攪拌5小時；然後用氫氧化鈉溶液繼續調節活性炭漿液PH值至11，繼續攪拌2小時，經過濾、洗滌、氮氣氣氛保護下焙燒後製得。處理後汙泥質量為282 gSS，減量64%。
[0022]實施例6
同實施例3，只是負載氧化鎳(負載量同實施例3)的活性炭採用如下方法製備:向去離子水中加入硝酸鎳，然後質量濃度為15%的氫氧化鈉調解使其pH值為8.5形成膠體溶液；將活性炭加入膠體溶液中打漿成活性炭漿液，活性炭與水的質量比為1:10，攪拌3.5小時；然後用氫氧化鈉溶液繼續調節活性炭漿液PH值至10.5，繼續攪拌2小時，經過濾、洗滌、氮氣氣氛保護下焙燒後製得。處理後汙泥質量為95 gSS，減量69%。
[0023]比較例I
同實施例1，只是不加入負載氧化錳的活性炭。處理後汙泥質量為380 gSS，減量25%。
[0024]比較例2
同實施例3，只是僅僅加入活性炭(不負載氧化鎳)。處理後汙泥質量為366 gSS，減量
28%。
【主權項】
1.一種處理剩餘活性汙泥的方法，其特徵在於:所述剩餘活性汙泥在臭氧和負載過渡金屬氧化物的活性炭的共同作用下進行減量化處理，所述臭氧的投加量為2~20 mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭的投加量為1~20 mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭中過渡金屬氧化物的重量含量為0.01~10%，剩餘活性汙泥停留時間為10~30 min02.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述臭氧的投加量為8~16mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭的投加量為5~15 mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭中過渡金屬氧化物的重量含量為0.1-1.2%，剩餘活性汙泥停留時間為15~25 min。3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:所述臭氧的投加量為9~11mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭的投加量為7.5-12 mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭中過渡金屬氧化物的重量含量為0.3-0.5%。4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述的剩餘汙泥為城市汙水處理場的剩餘汙泥或者為工業廢水處理場的剩餘汙泥，汙泥的含水率為95°/『99.8w%。5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述的過渡金屬氧化物包括Fe、Mn、Co、N1、Cu、La、Ce中的一種或幾種。6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述的過渡金屬氧化物為N1、Cu、Mn中的一種或幾種。7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述的負載過渡金屬氧化物的活性炭採用市售商品或者採用現有技術進行製備。8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述的負載過渡金屬氧化物的活性炭採用如下方法製備: a)向去離子水中加入可溶性過渡金屬鹽,然後用鹼液調解使其形成膠體溶液； b)將活性炭加入到步驟a)的膠體溶液中打漿成活性炭漿液，攪拌1~6小時； c)然後用鹼液調節活性炭漿液pH值至11~12，繼續攪拌0.5-3小時，經過濾、洗滌、惰性氣氛保護下焙燒後製得負載過渡金屬氧化物的活性炭。9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於:所述的可溶性過渡金屬鹽包括過渡金屬硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽中的一種或幾種混合。10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於:所述的活性炭漿液中活性炭與水的質量比為1:5~20，優選為1:5~15。11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於:所述的活性炭漿液中活性炭與水的質量比為1:5~15。12.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於:所述的鹼液為NaOH、NaCO3、NaHC03、K0H、KC03、KHC03、(NH2)2CO的一種或任意幾種的混合，鹼液的質量百分比濃度為0.1-30 %。
【專利摘要】本發明公開一種處理剩餘活性汙泥的方法，所述剩餘活性汙泥在臭氧和負載過渡金屬氧化物的活性炭的共同作用下進行減量化處理，所述臭氧的投加量為2~20mg/gSS，優選為8~16mg/gSS，進一步優選為9~11mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭的投加量為1~20mg/gSS，優選為5~15mg/gSS，進一步優選為7.5~12mg/gSS，負載過渡金屬氧化物的活性炭中過渡金屬氧化物的重量含量為0.01~10%，優選為0.1~1.2%，進一步優選為0.3~0.5%，剩餘活性汙泥停留時間為10~30min，優選15~25min。該方法能夠明顯促進汙泥減量效率、提高臭氧利用率。
【IPC分類】B01J23/34, B01J23/72, C02F11/06, B01J23/755
【公開號】CN105712601
【申請號】CN201410723966
【發明人】張蕾, 馬寧, 郭宏山, 李寶忠, 朱衛
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院