基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法，该方法向生活污水厂二沉池剩余污泥中加入腐殖酸、铁催化剂和过碳酸钠，保持室温搅拌，分别完成污泥的脱水和溶解。本发明专利技术所述的方法天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂可以高效快速的促进污泥脱水和溶解，相比于单一的氧化反应更加高效、绿色和可持续。绿色和可持续。绿色和可持续。

【技术实现步骤摘要】
基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法


[0001]本专利技术涉及一种提高污泥脱水和溶解的方法，具体涉及基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法，属于固废处理


技术介绍

[0002]近年来，随着我国工业化和城市化的加剧发展，为了满足快速增长的城镇污水的处理需求，污水处理设施不断增加，污泥作为污水处理过程中的副产物，其产量也随之增加。剩余污泥庞大体量(含水率＞95％)、多污染物(有机微污染物、病原微生物、重金属等)共存的现状，使得其需要较高的处置费用(占污水厂总运行费用的50％左右)，成为污水厂面临的一大难题。
[0003]污泥脱水可以减少污泥体积，便于后续运输和处置。常见的污泥脱水方法包括物理法(机械压滤)、化学法(高级氧化法)和生物法(微生物、厌氧发酵)。其中化学法因其高效、快速而受到广泛的研究。然而，传统的高级氧化如芬顿法，因其铁泥的生成，严格的pH要求(pH＝3)，以及高剂量的化学物质限制了其应用。
[0004]因此亟待开发一种新的高级氧化法用于污泥处理，在较宽的pH范围内反应提高脱水性，并减少了化学品的消耗。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了解决污水厂产生的剩余污泥，本专利技术提供了基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法。
[0006]技术方案：本专利技术提供了一种基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法，包括以下步骤：向污泥中加入腐殖酸、铁催化剂和过碳酸钠，保持室温搅拌，即可完成污泥的脱水和溶解。
[0007]其中，所述铁催化剂包括二价铁、三价铁、铁矿物或零价铁中的一种或几种。
[0008]其中，所述室温搅拌反应时间为59～61min。
[0009]其中，所述过碳酸钠的浓度为0～60mg/g TSS。本专利技术中TSS的含义为污泥总固体含量。
[0010]其中，所述腐殖酸的浓度为0～40mg/g TSS。
[0011]其中，所述铁催化剂中的二价铁离子的浓度为0～40mg/g TSS。
[0012]其中，所述铁催化剂中的三价铁离子浓度为0～40mg/g TSS。
[0013]其中，所述铁矿物为磁铁矿(Fe3O4)。
[0014]其中，所述污泥为生活污水厂二沉池剩余污泥。
[0015]其中，所述污泥的pH为污泥初始pH值，不需要调节。
[0016]所述三价铁离子来源于Fe2(SO4)3·
xH2O。
[0017]作为优选，所述三价铁离子浓度与亚铁离子保持一致为19.8～20mg/g TSS，更为
优选地，所述三价铁离子浓度与亚铁离子保持一致为20mg/g TSS。
[0018]作为优选，加入铁矿物的所含铁离子浓度与亚铁离子保持一致19.9～20.1mg/g TSS。更为优选地，所述磁铁矿的所含铁离子浓度与亚铁离子保持一致为20mg/g TSS。
[0019]脱水机理：亚铁离子可以活化过碳酸钠产生羟基自由基，进而破坏污泥絮体和胞外聚合物，释放结合水和细胞内部水，同时亚铁离子被氧化为三价铁离子作为絮凝剂提高污泥脱水。然而该反应要求严格的酸性条件(pH＝3)，同时消耗的化学品较多，因此本专利技术通过引入天然大分子有机物腐殖酸络合溶解性铁离子，增加亚铁离子和三价铁离子的循环，产生更多的羟基自由基，提高污泥脱水和溶解，同时减少化学品的消耗，拓宽反应体系的pH值范围。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著的优点：本专利技术所述的天然大分子有机物腐殖酸耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法显著的促进污泥脱水和溶解。而且，天然大分子有机物的加入克服了严格的酸性反应条件，增加了亚铁离子和三价铁离子的循环，减少了化学品的投入。该方法效果明显，可行性强，环境友好，具有较好的实际应用价值。
附图说明
[0021]图1为实施例1对污泥脱水促进的效果图；
[0022]图2为实施例2对污泥脱水促进的效果图；
[0023]图3为实施例3对污泥脱水促进的效果图；
[0024]图4为对比例1、对比例2、对比例3、对比例4对污泥脱水促进的效果图；
[0025]图5为对比例5、对比例6、对比例7、对比例8对污泥溶解释放蛋白质促进的效果图；
[0026]图6为对比例5、对比例6、对比例7、对比例8对污泥溶解释放多糖促进的效果图；
[0027]图7为对比例5、对比例6、对比例7、对比例8对污泥溶解释放溶解性有机碳促进的效果图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步说明。
[0029]二沉池污泥来源：取自长沙市某生活污水厂二沉池剩余污泥。取回的污泥沉淀24小时后去除上清液，用60目孔径筛子去除去沙石、砂砾和碎屑，储存在4℃冰箱内，所有实验在一个月内完成。污泥pH为7.2
±
0.1，总固形物含量为33.45
±
0.52g/L，挥发性固形物含量为14.24
±
0.45g/L，污泥比阻为(9.29
±
0.12)
×
10
12
m/kg，含水率为96.69％，毛细吸收时间为123.6
±
1.32s，蛋白质浓度为63.63mg/L，多糖浓度为21mg/L，溶解性有机碳浓度为60.1mg/L，氨氮(NH
4+
)浓度为52.8mg/L，溶解性磷(PO
43
‑
)为浓度9.22mg/L，腐殖酸浓度为50.9mg/L。
[0030]1mo1/L的硫酸配制：用移液管取5.4ml的98％的浓硫酸，用超纯水稀释并定容至100ml。
[0031]腐殖酸溶液的配制：配制腐殖酸的浓度为60g/L。
[0032]亚铁离子以含有铁离子浓的度FeSO4·
7H2O计算加入为0、10、20、40mg/g TSS。
[0033]三价铁离子以含有铁离子浓的度Fe2(SO4)3·
xH2O(分析纯，CAS：15244
‑
10
‑
7)计算
加入为20mg/g TSS。
[0034]零价铁以含有铁离子浓度的还原性铁粉计算加入为20mg/g TSS。
[0035]磁铁矿以含有铁离子浓度的Fe3O4计算加入为20mg/g TSS。
[0036]实施例1基于亚铁离子酸性条件下催化过碳酸钠提高污泥脱水和溶解
[0037]首先量取150ml剩余污泥于体积为250ml的烧杯中，并在室温下进行搅拌，搅拌速度为300转/分钟。持续加入1mol/L的硫酸保持污泥的pH为3，5分钟后加入FeSO4·
7H2O(具体对应亚铁离子浓度为0、10、20、40mg/g TSS，记作S0、S10、S20和S40)，继续搅拌并保持pH为3，5分钟后加入过碳酸钠(对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法，其特征在于，包括以下步骤：向污泥中加入腐殖酸、铁催化剂和过碳酸钠，保持室温搅拌，即可完成污泥的脱水和溶解。2.根据权利要求1所述的基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法，其特征在于，所述铁催化剂包括二价铁、三价铁、铁矿物或零价铁中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法，其特征在于，所述室温搅拌反应时间为59~61 min。4.根据权利要求1所述的基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法，所述过碳酸钠的浓度为0~60mg/g TSS。5.根据权利要求1所述的基于天然大分子有机物耦合铁催化剂催化氧化剂促进污泥脱水和溶解的方法，其特征在于，所述腐殖酸的浓度为0~4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海普，逯登龙，宋阳，刘倩文，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：