一种多相催化臭氧处理剩余活性污泥的方法技术

本发明专利技术公开了一种多相催化臭氧处理剩余活性污泥的方法，包括（1）向污泥浓缩池内投加臭氧催化剂，所述臭氧催化剂包括载体和负载在载体上的活性金属组分，其中以过渡金属和稀土金属为活性金属组分，过渡金属选自元素周期表中第4和5周期的非贵金属，载体是以150-300目的活性炭为核、以无定形氧化铝为壳，其中活性炭占载体重量的10%-70%，氧化铝占载体重量的30%-90%；（2）向步骤（1）的污泥浓缩池中通入臭氧，使污泥分解；（3）将步骤（2）处理后污泥进行固液分离，除去水分。本发明专利技术通过向现有污泥浓缩池内投加臭氧催化剂，均匀混合后通入臭氧，可迅速破坏、分解污泥中的有机物，有效减少污泥质量和体积，经济实用，便于操作管理，不会出现二次污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废物处理领域，具体涉及一种利用臭氧以及催化剂共同作用处理剩余活性污泥的方法。该方法可广泛应用于污水处理厂剩余活性污泥处理。
技术介绍
活性污泥法是迄今为止世界上应用最广泛的污水生物处理技术之一，但是它所产生的剩余活性污泥会对环境造成直接或潜在的污染，因此对剩余活性污泥进行处理和处置具有很强的必要性。剩余活性污泥的产量较大，一般占污水处理量的0.5wt%-1wt%(以含水99.5wt%计)。同时，活性污泥处理的投资和运行费用巨大，占整个污水处理厂投资及运行费用的25%-65%，已成为污水处理厂面临的沉重负担。因此，活性污泥处理技术的发展逐渐得到了广泛的重视。污泥减量是指采用适当的工艺过程和处理方法，使污泥中的有机物含量和污泥产量减少的过程。污泥减量化技术一般包括了污泥的浓缩、稳定和脱水干燥三方面的组合技术。污泥的浓缩主要是减缩污泥的间隙水，浓缩后的污泥含水率一般为95wt%-97wt%。经污泥浓缩后的污泥通常含有大量的未稳定的有机物，如果不加以妥善处理与处置，将会对坏境造成直接或潜在的污染。污泥稳定处理的目的是降解污泥中的有机物质，进一步减少污泥的含水量，杀灭污泥中的细菌、病原体以及消除污泥的臭味等。常用的污泥稳定的方法主要有：厌氧消化、好氧消化、湿式氧化、低温热解以及堆肥等新技术。其中，臭氧氧化污泥减量技术可以有效的破坏污泥的结构，减少污泥的质量和体积，经济有效而且便于操作和管理。如CN200910234690.6提出一种臭氧促进污泥减量化的方法，是将污水处理厂剩余污泥经浓缩后通过污泥预处理反应器，由于臭氧的强氧化性，污泥中微生物的细胞壁、细胞膜破碎，大量有机质从细胞中释放出来；经臭氧处理后，污泥进入厌氧消化反应器，在密闭缺氧状态下进行厌氧消化；消化产生的气体经气体净化装置可获得甲烷；厌氧消化后的污泥经絮凝、脱水后得到脱水污泥，进行最终处置，如制作农业肥料、制砖、陶粒或作为燃煤的辅助燃料；厌氧上清液利用生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮，可广泛应用于污水厂的污泥处理工艺。但是，该专利技术中臭氧氧化仅是预处理污泥的手段，虽然能够破坏污泥的细胞壁和细胞膜，但后续还需要进行厌氧消化才能使污泥彻底的减量化，处理流程长且容易造成二次污染。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种多相催化臭氧处理剩余活性污泥的方法。该方法通过向现有污泥浓缩池内投加臭氧催化剂，均匀混合后通入臭氧，可迅速破坏、分解污泥中的有机物，有效减少污泥质量和体积，经济实用，便于操作管理，不会出现二次污染。本专利技术多相催化臭氧处理剩余活性污泥的方法，包括以下步骤：（1）向污泥浓缩池内投加臭氧催化剂，使其与污泥混合均匀；所述臭氧催化剂包括载体和负载在载体上的活性金属组分，其中以过渡金属和稀土金属为活性金属组分，过渡金属选自元素周期表中第4和5周期的非贵金属，载体是以150-300目的活性炭为核、以无定形氧化铝为壳，其中活性炭占载体重量的10%-70%，优选为30%-70%，氧化铝占载体重量的30%-90%，优选为30%-70%；（2）向步骤（1）的污泥浓缩池中通入臭氧，使污泥分解；（3）将步骤（2）处理后的污泥进行固液分离，除去水分。本专利技术中，所述的剩余活性污泥可以是城市污水处理场的剩余活性污泥，也可以是工业废水处理场的剩余活性污泥，污泥的含水率为95wt%-99.8wt%。本专利技术步骤（1）所述催化剂中，过渡金属选自钒、铬、锰、铁、钴、铜和钛中的一种或多种；所述的稀土金属为镧、铈中的一种或多种。以过渡金属和稀土金属为活性金属组分，以催化剂的重量为基准，过渡金属氧化物的含量为1%-15%，稀土金属氧化物的含量为1%-15%。本专利技术步骤（1）所述催化剂中，活性炭的性质如下：比表面积500-3000m2/g，孔容0.5-1.8cm3/g，平均孔半径1-10nm。所述的催化剂是粉末状催化剂，或者是成型催化剂，粉末状催化剂的粒度为0.05-0.2mm，成型催化剂粒度为0.5-8.0mm。所述成型催化剂的性质如下：比表面积为200-1000m2/g，孔容为0.3-1.8cm3/g，磨耗率<3wt%，侧压强度为100-300N/cm。本专利技术步骤（1）所述臭氧催化剂的制备方法为：A、将150-300目的活性炭打浆；B、在无定形氧化铝成胶过程中引入步骤A得到的活性炭浆液；C、步骤B得到的成胶后的物料进行老化、过滤、洗涤、干燥，得到载体材料；D、将步骤C所得的载体材料制成催化剂载体；E、步骤D所得的催化剂载体上浸渍金属组分，然后干燥，在惰性气体保护下焙烧，得到臭氧催化剂。步骤A所使用的活性炭为粉末状活性炭，比表面积500-3000m2/g，孔容0.5-1.8cm3/g，平均孔半径1-10nm。步骤A所使用活性炭先采用糖类处理，然后进行打浆。所述的糖类为碳原子数为3-20的糖类，例如：丙糖、丁糖、戊糖、己糖、麦芽糖、蔗糖中的一种或多种，优选为葡萄糖、蔗糖中的一种或多种。所述的糖类用量占活性炭重量的2%-50%，优选为5%-20%。糖类处理活性炭可以将糖类直接与活性炭混合，也可以将糖类溶于溶剂中再加入活性炭，其中的溶剂为水、低碳醇（即碳原子数为1-5的一元醇）中的一种或多种。糖类处理活性炭时，其液固体积比在10以下，优选在1-5。糖类处理活性炭后，过量的液相最好过滤除去，然后再进行打浆。打浆可采用常规方法进行，一般采用加水、低碳醇中的一种或多种进行打浆，其中低碳醇为碳原子数为1-5的一元醇中的一种或多种。步骤B在无定形氧化铝成胶过程中引入步骤A得到的活性炭浆液；所述的成胶过程在室温-85℃下进行，较适合为40-80℃，优选为50-70℃。所述的成胶过程在一定的pH值条件下进行，典型的pH为6.0-10.0，较适合为7.0-9.5，优选为7.5-9.0。步骤C所述的老化过程条件如下：pH为6.0-10.0，优选为7.0-9.5，老化时间0.25-8小时，较适合在0.5-5小时，优选为1-3小时，老化温度为室温-85℃，优选为40-80℃。老化时的温度和pH与中和时的温度和pH最好相同。所述的物料的洗涤温度应当在室温-90℃的温度范围内，优选50-70℃；一般在pH为1.0-9.0的范围内进行，优选pH为4.0-8.5。物料在洗涤、过滤后，滤饼进行干燥，干燥条件如下：在50-150℃下干燥1-15小时。将步骤C所得的载体材料制成催化剂载体，粉末状催化剂载体的焙烧条件如下：焙烧温度为450-700℃，焙烧时间为1-10小时。在惰性气体保护下进行焙烧，所选的惰性气体一般为氮气或者氩气。步骤E载体浸渍活性金属组分可以是喷浸、也可以是饱和浸渍，也可以是过饱和浸渍。催化剂浸渍后，干燥条件一般为在80-200℃，干燥1-15小时，焙烧温度一般为450-700℃，焙烧时间一般为1-10小时。本专利技术中，步骤（1）所述臭氧催化剂的投加量为0.1-100mg/gVSS（VSS是污泥中可挥发性固体的质量），优选10-25mg/gVSS。本专利技术中，步骤（2）所述臭氧由臭氧发生器提供，进气源为纯氧，臭氧发生量为30g/h，臭氧的投加量为10-120mg/gVSS，优选30-60mg/gVSS，处理时间30-120min。本专利技术中，步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相催化臭氧处理剩余活性污泥的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）向污泥浓缩池内投加臭氧催化剂，使其与污泥混合均匀；所述臭氧催化剂包括载体和负载在载体上的活性金属组分，其中以过渡金属和稀土金属为活性金属组分，过渡金属选自元素周期表中第4和5周期的非贵金属，载体是以150‑300目的活性炭为核、以无定形氧化铝为壳，其中活性炭占载体重量的10%‑70%，氧化铝占载体重量的30%‑90%；（2）向步骤（1）的污泥浓缩池中通入臭氧，使污泥分解；（3）将步骤（2）处理后的污泥进行固液分离，除去水分。

【技术特征摘要】
1.一种多相催化臭氧处理剩余活性污泥的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）向污泥浓缩池内投加臭氧催化剂，使其与污泥混合均匀；所述臭氧催化剂包括载体和负载在载体上的活性金属组分，其中以过渡金属和稀土金属为活性金属组分，过渡金属选自元素周期表中第4和5周期的非贵金属，载体是以150-300目的活性炭为核、以无定形氧化铝为壳，其中活性炭占载体重量的10%-70%，氧化铝占载体重量的30%-90%；（2）向步骤（1）的污泥浓缩池中通入臭氧，使污泥分解；（3）将步骤（2）处理后的污泥进行固液分离，除去水分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的剩余活性污泥是城市污水处理场或工业废水处理场的剩余活性污泥，污泥含水率为95wt%-99.8wt%。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述催化剂中，活性炭占载体重量的30%-70%，氧化铝占载体重量的30%-70%。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述催化剂中，过渡金属选自钒、铬、锰、铁、钴、铜和钛中的一种或多种；稀土金属为镧、铈中的一种或多种；以催化剂的重量为基准，过渡金属氧化物的含量为1%-15%，稀土金属氧化物的含量为1%-15%。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述催化剂中，活性炭的性质如下：比表面积500-3000m2/g，孔容0.5-1.8cm3/g，平均孔半径1-10nm。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述催化剂是粉末状催化剂，或者是成型催化剂，粉末状催化剂的粒度为0.05-0.2mm，成型催化剂粒度为0.5-8.0mm。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述臭氧催化剂的制备方法为：A、将150-300目的活性炭打浆；B、在无定形氧化铝成胶过程中引入步骤A得到的活性炭浆液；C、步骤B得到的成胶后的物料进行老化、过滤、洗涤、干燥，得到载体材料；D、将步骤C所得的载体材料制成催化剂载体；E、步骤D所得的催化剂载体上浸渍金属组分，然后干燥，在惰性气体保护下焙烧，得到臭氧催化剂。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤A所使用的活性炭为粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宁，张蕾，蒋广安，郭宏山，李宝忠，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11