[发明专利]用于剩余污泥处理的耦合Fenton氧化和厌氧消化的反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程及固废处理工程领域，尤其是涉及一种联合运用Fenton氧化和厌氧消化实现剩余污泥减量化的方法。

背景技术

污水处理厂所产生的剩余污泥，一般含有大量的有机物，丰富的氮、磷、钾和微量元素，可以有效利用；但是，未处理的污泥中也含有重金属、病原菌、寄生虫以及某些难分解的有机毒物，如果处理不当，排放后会对环境造成严重的危害。污泥处理包括浓缩、消化(生物法消化、污泥堆肥、热解和化学稳定)、脱水、干燥等；污泥处置目前常见的方法有填埋法、海洋投弃、污泥焚烧、土地利用、建筑材料利用、污泥燃料化、污泥制动物饲料、污泥改性制吸附剂等。但污泥处理处置费用仍很高，其费用占污水处理的25％-65％。

剩余污泥生物法消化技术主要有厌氧和好氧消化，好氧消化由于能耗高，相对停留时间也很长(15-30天)，而污泥厌氧消化处理技术具有不需曝气，动力消耗少，降低了使用成本；但厌氧消化是一个较缓慢的过程，消化时间很长，水解是限制污泥厌氧消化反应速率的主要步骤。为了改善污泥的厌氧消化性能，人们利用各种物理和化学技术预处理污泥，以辅助提高污泥水解速率，为更高效、节能地处理污泥探索新的途径。污泥预处理技术很多，目前主要包括如超声波处理、酸碱处理、臭氧处理、热处理、Fenton氧化等。

1894年，英国人H.J.H.Fenton发现采用Fe²⁺／H₂O₂体系能氧化多种有机物。后人为纪念他将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂，它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物，其实质是Fe²⁺催化分解H₂O₂，生成强氧化性的羟基自由基(·OH)，·OH可与大多数有机物作用使其降解，将废水中的大分子有机物分解成小分子物质，提升废水后续生化处理的效果。

近些年来关于Fenton预处理污泥的研究，主要在以下一些方面展开：强氧化性破解污泥中的胞外聚合物(EPS)，使污泥脱水性能显著提高；去除污泥中部分有机物，提高污泥的稳定性；杀灭病原菌、去除污泥中重金属、同时除掉污泥的恶臭、提高污泥利用的安全性；在改善污泥品质的同时，为污泥的后续资源化利用奠定基础等。

利用厌氧工艺处理有机废水时，如果废水中含有一定浓度的硫酸盐，硫酸盐还原菌(SRB)就会不可避免地繁殖起来，进行硫酸盐还原反应，会给正常的厌氧消化带来不利影响，一是SRB和产甲烷细菌(MPB)竞争有机底物而降低废水的厌氧消化产甲烷效率；二是当硫酸盐的浓度很高时，硫酸盐的还原产物硫化氢会达到一定的浓度，对MPB产生抑制作用而导致厌氧工艺的恶化，甚至有时会导致厌氧反应系统的崩溃。专利CN102910793A提出向无机酸化(pH＝5)后的污泥中投加H₂O₂和FeSO₄，溶解和破解污泥中微生物细胞和胞外聚合物。专利CN102503006A，提出超声波耦合Fenton破解污泥的方法，是使用盐酸(氯离子对Fenton催化氧化性能有明显抑制作用)和FeSO₄作为Fenton试剂。但仍无联合采用Fenton氧化与厌氧消化实现剩余污泥减量的文献报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有Fenton处理污泥的缺陷和不足，为剩余污泥处理和资源化利用提供一种联合运用Fenton氧化和厌氧消化实现剩余污泥减量化的方法，以达到充分利用Fenton氧化和厌氧消化产沼气实现污泥减量和资源化效果的用于剩余污泥处理的耦合Fenton氧化和厌氧消化的反应装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于剩余污泥处理的耦合Fenton氧化和厌氧消化的反应装置，其特征在于，该装置包括：

折流板Fenton反应器，该折流板Fenton反应器由隔板分隔成5个反应池，分别为：加酸池、加亚铁池、Fenton主反应池、加碱池和加PAM池，其中加酸池内设有加酸装置、加亚铁池内设置加亚铁装置、Fenton主反应池内设置加H₂O₂装置、加碱池内设置加碱装置、加PAM池内设置加絮凝剂PAM装置；所述的Fenton主反应池、加碱池和加PAM池底部均设有鼓风曝气口，各鼓风曝气口均连接曝气风机；

沉淀池，该沉淀池连接折流板Fenton反应器，沉淀池含铁污泥部分压滤外运，部分通过回流泵回流至加酸池循环使用；