一種汙泥的處理方法
2023-07-23 02:29:06 1
一種汙泥的處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種汙泥的處理方法，該方法包括：在具有磁性的催化劑顆粒的存在下，將汙泥與含氧氣體進行氧化反應，並將反應後得到的混合物進行磁性分離。採用本發明的所述方法對汙泥進行處理，使得汙泥的COD去除率高達97%以上，從而獲得很好的處理效果。
【專利說明】一種汙泥的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汙泥的處理方法。
【背景技術】
[0002]活性汙泥是二級汙水處理廠處理過程的必然產物，它的數量一般佔總處理汙水量的0.5%至1%,而它的處理費用卻佔汙水處理廠總運行費用40%至50%。傳統上,城市汙水廠汙泥的處置手段主要是:直接農用、堆肥後農用、填埋、海洋處置等。近年來，由於發達國家對汙泥農用施加了越來越多的限制，焚燒已成為主要的處理方法。焚燒的減量化和穩定化效果很好，但存在能量消耗大、二次汙染重等不利因素。汙泥的厭氧消化法由於其動力消耗小、處理成本低、可回收能量等優點，是目前國內普遍採用的汙泥穩定化處理技術，但由於剩餘汙泥的大部分碳素都包裹在微生物的細胞壁內，不易成為厭氧消化的良好碳源，這使得傳統的汙泥厭氧消化工藝不僅效率低，而且停留時間長。因此，發展新的處理技術一直是人們關注的熱點。溼式氧化處理汙泥以其處理效果好、工藝簡單、佔地面積小等特點得到了廣泛的關注。
[0003]例如，CN1405103A公開了一種汙泥的處理方法，該方法包括重力濃縮、化學氧化、厭氧消化、機械脫水和填埋，其中，化學氧化採用溼式氧化法。
[0004]然而，上述方法尚存在處理效果不理想的缺陷，通常只能使汙泥的化學需氧量(COD)去除率達到85-95%。因而有必要開發出更有效的方法來處理汙泥。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了克服現有的汙泥處理方法的處理效果不理想的缺點，提供一種新的汙泥的處理方法。`
[0006]本發明提供了一種汙泥的處理方法，該方法包括:在具有磁性的催化劑顆粒的存在下，將汙泥與含氧氣體進行氧化反應，並將反應後得到的混合物進行磁性分離。
[0007]根據本發明的所述汙泥的處理方法可以獲得較好的處理效果，能夠使汙泥的COD去除率高達97%以上。
[0008]而且，在本發明的所述汙泥的處理方法中，由於使用了具有磁性的催化劑顆粒，因此通過磁性分離過程可以容易地從汙泥中分離出催化劑顆粒，避免了汙泥中帶入催化劑顆粒；同時分離出的催化劑顆粒可以重複使用。
[0009]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0010]根據本發明的所述汙泥的處理方法包括:在具有磁性的催化劑顆粒的存在下，將汙泥與含氧氣體進行氧化反應，並將反應後得到的混合物進行磁性分離。
[0011]在本發明中，所述具有磁性的催化劑顆粒可以含有60-100重量％的磁性金屬組分，優選含有70-100重量％的磁性金屬組分。[0012]為了進一步改善處理效果，以進一步提高汙泥的COD去除率，所述具有磁性的催化劑顆粒優選還含有稀土金屬組分、貴金屬組分和其他金屬組分中的至少一種。在優選情況下，所述具有磁性的催化劑顆粒含有磁性金屬組分、稀土金屬組分、貴金屬組分和其他金屬組分。在上述優選情況下，所述磁性金屬組分、所述稀土金屬組分、所述貴金屬組分和所述其他金屬組分之間的配合作用，能夠大幅提高汙泥的COD去除率，而且還可以縮短所述氧化反應的時間，從而提高處理效率。
[0013]在本發明中，當所述具有磁性的催化劑顆粒同時包含磁性金屬組分、稀土金屬組分、貴金屬組分和其他金屬組分時，在所述具有磁性的催化劑顆粒中，以所述具有磁性的催化劑顆粒的總重量為基準，以金屬元素計，所述磁性金屬組分的含量可以為60-95重量％，所述稀土金屬組分的含量可以為0.1-5重量％，所述貴金屬組分的含量可以為0.05-3重量％，所述其他金屬組分的含量可以為1-35重量％。優選情況下，在所述具有磁性的催化劑顆粒中，以所述具有磁性的催化劑顆粒的總重量為基準，以金屬元素計，所述磁性金屬組分的含量為70-90重量％，所述稀土金屬組分的含量為0.5-3重量％，所述貴金屬組分的含量為0.1-2重量％，所述其他金屬組分的含量為5-25重量％。
[0014]在本發明中，所述磁性金屬組分可以為鐵、鈷、鎳以及它們的化合物中的至少一種。這些金屬(即鐵、鈷和鎳)的化合物可以為它們的氧化物，也可以為它們的鹽。在優選情況下，所述磁性金屬組分為鐵及其化合物中的至少一種。
[0015]在本發明中，所述稀土金屬組分可以為鑭、鈰、鈧、釔、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、鑥以及它們的化合物中的至少一種。這些金屬(即鑭、鋪、鈧、乾、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿和鑥)的化合物可以為它們的氧化物，也可以為它們的鹽。在優選情況下，所述稀土金屬組分為鑭、鈰以及它們的化合物中的至少一種。
[0016]在本發明中，所述貴金屬組分可以為釕、銠、鈀、鋨、銥、鉬以及它們的化合物中的至少一種。這些金屬(即釕、銠、鈀、鋨、銥和鉬)的化合物可以為它們的氧化物，也可以為它們的鹽。在優選情況下，所述貴金屬組分為鉬及其化合物中的至少一種。
[0017]在本發明中，所述其他金屬組分可以為銅、鋅、錳、鋁、鎂、鈦以及它們的化合物中的至少一種。這些金屬(即銅、鋅、錳、鋁、鎂和鈦)的化合物可以為它們的氧化物，也可以為它們的鹽。在優選情況下，所述其他金屬組分為銅及其化合物中的至少一種。
[0018]在一種最優選的實施方式中，所述具有磁性的催化劑顆粒同時包含磁性金屬組分、稀土金屬組分、貴金屬組分和其他金屬組分，而且所述磁性金屬組分為鐵及其化合物中的至少一種，所述稀土金屬組分為鑭、鈰以及它們的化合物中的至少一種，所述貴金屬組分為鉬及其化合物中的至少一種，所述其他金屬組分為銅及其化合物中的至少一種。
[0019]在本發明中，所述具有磁性的催化劑顆粒的顆粒大小可以為50-2000目，優選為100-1000目，更優選為200- 800目。所述顆粒大小是指通過篩分得到該顆粒的篩網的網孔尺寸。
[0020]所述具有磁性的催化劑顆粒可以根據常規的方法製備得到。所述具有磁性的催化劑顆粒的製備方法可以包括:將相應金屬的可溶性鹽配製成溶液，再向得到的溶液中滴加沉澱劑，攪拌反應得到沉澱物，將沉澱物洗滌後進行焙燒，然後研磨成適當大小的顆粒，從而得到所述具有磁性的催化劑顆粒。所述可溶性鹽可以為金屬的氯化物、硫酸鹽和硝酸鹽中的至少一種，優選為金屬的硝酸鹽。所述沉澱劑可以為各種能夠使相應的金屬離子形成沉澱的物質，例如可以為氫氧化鈉。
[0021]在所述方法中，由於只要加入所述具有磁性的催化劑顆粒即可獲得明顯改善的汙泥處理效果，因此本發明對於所述具有磁性的催化劑顆粒的用量沒有特別的限定。然而，為了進一步提高汙泥的COD去除率，相對於100重量份的所述汙泥的用量，所述具有磁性的催化劑顆粒的用量優選為0.01-20重量份，更優選為0.05-10重量份，進一步優選為0.5-5重量份。
[0022]在所述方法中，含氧氣體的用量沒有特別的限定，可以按照常規的溼式氧化處理汙泥的工藝添加含氧氣體，例如，所述含氧氣體中氧氣的含量與所述汙泥的化學需氧量的重量之比可以為1-3:1，優選為1.05-1.5:1。在本發明中，所述含氧氣體可以為氧氣含量為15體積％以上的氣體，例如可以為空氣或氧氣(也即純的氧氣)。
[0023]在所述方法中，所述氧化反應的條件可以按照常規的溼式氧化處理汙泥的工藝條件實施。然而，為了降低處理成本，並確保獲得較好的處理效果，所述氧化反應的條件優選包括:反應溫度為100-250°C，更優選為105-200°C，進一步優選為110-180°C ;反應壓力為
0.l-15MPa，更優選為0.5_7MPa，進一步優選為1-3.5MPa ;反應時間為1-480分鐘，更優選為5-240分鐘，進一步優選為10-120分鐘。
[0024]在本發明中，所述汙泥的處理方法還可以包括將所述磁性分離過程分離出的催化劑顆粒循環用作至少部分所述氧化反應過程中的所述具有磁性的催化劑顆粒。所述磁性分離過程可以在常規的磁性分離裝置中實施。所述磁性分離過程的實施條件可以包括:磁場強度為200-5000GS，優選為1000-4000GS。以所述氧化反應過程中的具有磁性的催化劑顆粒的用量為基準，所述氧化反應過程中的具有磁性的催化劑顆粒可以包含I重量％以上的所述分離出的催化劑顆粒，優選包含5-60重量％的所述分離出的催化劑顆粒。
[0025]在本發明中，所述汙泥可以為各種常規的汙泥，例如可以為源自城市汙水處理廠的汙泥、源自煉油廠的生化汙泥和源自化工廠的生化汙泥中的至少一種。所述汙泥的化學需氧量(COD)通常為2000-50000mg/L，優選為1000-10000mg/L ;所述汙泥的生化需氧量與化學需氧量的比值(B/C)通常為0.35以下，優選為0.01-0.35。
[0026]以下通過實施例對本發明作進一步說明。
[0027]在以下實施例和對比例中，根據以下公式計算汙泥的COD去除率:
[0028]
【權利要求】
1.一種汙泥的處理方法，該方法包括:在具有磁性的催化劑顆粒的存在下，將汙泥與含氧氣體進行氧化反應，並將反應後得到的混合物進行磁性分離。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述具有磁性的催化劑顆粒含有60-100重量％的磁性金屬組分。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述具有磁性的催化劑顆粒含有70-100重量％的磁性金屬組分。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述具有磁性的催化劑顆粒還含有稀土金屬組分、貴金屬組分和其他金屬組分中的至少一種，所述其他金屬組分為銅、鋅、錳、鋁、鎂、鈦以及它們的化合物中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，在所述具有磁性的催化劑顆粒中，以所述具有磁性的催化劑顆粒的總重量為基準，以金屬元素計，所述磁性金屬組分的含量為60-95重量％，所述稀土金屬組分的含量為0.1-5重量％,所述貴金屬組分的含量為0.05-3重量％,所述其他金屬組分的含量為1-35重量％。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，在所述具有磁性的催化劑顆粒中，以所述催化劑顆粒的總重量為基準，以金屬元素計，所述磁性金屬組分的含量為70-90重量％，所述稀土金屬組分的含量為0.5-3重量％，所述貴金屬組分的含量為0.1-2重量％，所述其他金屬組分的含量為5-25重量％。
7.根據權利要求1-6中任意一項所述的方法，其中，所述磁性金屬組分為鐵、鈷、鎳以及它們的化合物中的至少一種。
8.根據權利要求4-6中任意一項所述的方法，其中，所述稀土金屬組分為鑭、鈰、鈧、釔、鐠、釹、鉕、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、錢、鐿、鑥以及它們的化合物中的至少一種。
9.根據權利要求4-6中任意一項所述的方法，其中，所述貴金屬組分為釕、銠、鈀、鋨、銥、鉬以及它們的化合物中的至少一種。
10.根據權利要求4-6中任意一項所述的方法，其中，所述磁性金屬組分為鐵及其化合物中的至少一種，所述稀土金屬組分為鑭、鈰以及它們的化合物中的至少一種，所述貴金屬組分為鉬及其化合物中的至少一種，所述其他金屬組分為銅及其化合物中的至少一種。
11.根據權利要求1-10中任意一項所述的方法，其中，所述具有磁性的催化劑顆粒的顆粒大小為50-2000目。
12.根據權利要求1所述的方法，其中，相對於100重量份的所述汙泥的用量，所述具有磁性的催化劑顆粒的用量為0.01-20重量份。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，相對於100重量份的所述汙泥的用量，所述具有磁性的催化劑顆粒的用量為0.5-5重量份。
14.根據權利要求1所述的方法，其中，所述含氧氣體中氧氣的含量與所述汙泥的化學需氧量的重量之比為1-3:1。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述含氧氣體中氧氣的含量與所述汙泥的化學需氧量的重量之比為1.05-1.5:1。
16.根據權利要求1、14和15中任意一項所述的方法,其中,所述含氧氣體為空氣或氧氣。
17.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氧化反應的條件包括:反應溫度為100-250°C，反應壓力為0.l-15MPa，反應時間為1-480分鐘。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述氧化反應的條件包括:反應溫度為110-180°C，反應壓力為1-3.5MPa，反應時間為10-120分鐘。
19.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括將所述磁性分離過程分離出的催化劑顆粒循環用作至少部分所述氧化反應過程中的所述具有磁性的催化劑顆粒。
20.根據權利要求1所述的方法，其中，所述汙泥的化學需氧量為2000-500000mg/L，生化需氧量與化學需氧量的比 值為0.35以下。
【文檔編號】C02F11/06GK103663894SQ201210350126
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月19日 優先權日:2012年9月19日
【發明者】高峰 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石油化工科學研究院