[发明专利]一种原位电化学氧化-还原调理污泥的方法和一体化装置

说明书

本发明涉及一种原位电化学氧化‑还原调理污泥的方法和一体化装置，所述方法利用电化学电子转移与平衡的特点，在阳极发挥电化学氧化的同时，利用阴极的电化学还原作用将惰性氧化物种(如氯酸盐、亚氯酸盐、锰酸盐等)原位转化为活性物种(如次氯酸钠、二氧化锰、三价锰等)进一步发挥氧化作用，同时避免污泥发生还原反应，提高电化学氧化效率。本发明还提供了实现上述过程的一体化装置。本发明的方法和装置适用于城市污泥以及有机质含量较高的工业污泥调理。

技术领域

本发明涉及一种污泥处理工艺，特别是涉及一种利用原位电化学氧化-还原方法对污泥进行调理的方法，特别应用于市政污泥、高有机质工业污泥等企业产生的污泥处理技术领域。

背景技术

城市污水处理厂运行过程中产生大量剩余污泥，对污泥进行科学、合理、有效的处置是确保污水处理厂效果、避免二次污染的基础。传统的污泥处置方法是进行填埋，但随着城市范围的拓展和城市用地成本的增加，堆肥、产沼气等污泥资源化回用或水泥窑协同处置已经逐渐表现出取代填埋的趋势。此外，即便对填埋处置而言，尽可能降低污泥含水率以实现污泥减量，这也可在一定程度上降低污泥填埋处置成本。

污泥调理是进行污泥后续处理处置的第一道工序，为压滤、堆肥提供减量化的基础。污泥调理一般通过投加化学药剂实现，常用的药剂有石灰、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、三氯化铁等。化学药剂调理的优点是工艺简单、成本低，但是存在污泥增量较高、调理效果难以进一步提升等缺点。对污泥菌胶团进行氧化破壁，可将污泥中结合水、胞内水释放出来，从而提高污泥调理效果、降低含水率。电化学是近年来国内外高度关注的污泥预处理和调理方法，其基本原理是利用电化学过程的电子转移实现氧化-还原以及污染物的净化。电化学氧化可分为电极表面直接电子转移的直接氧化和产生氧化活性物后进行氧化的间接氧化。另外，通过电极表面催化作用还可以实现催化电化学氧化。就污泥电化学调理而言，应尽可能充分发挥氧化作用以实现细胞破壁以及毛细水、结合水、胞内水释放。但是，电化学失电子的氧化必然伴随着得电子的还原过程，还原过程若在同一个反应器中则会明显降低污泥调理效果。若能有效避免这一问题，则可以大幅提高电化学调离污泥效果，降低运行成本。

本发明针对上述问题，提出一种原位电化学氧化-还原调离污泥的方法以及实现上述过程的一体化装置，在污泥调理中具有较好的应用价值。

发明内容

本发明针对城市污水厂剩余污泥调理处置的需求，目的之一是提供一种原位电化学氧化-还原调理污泥的方法；目的之二是提供实现上述过程的一体化装置。

本发明所述的原位电化学氧化-还原调离污泥方法的技术原理在于：在电化学过程中引入氯酸盐、亚氯酸盐等惰性氧化无机盐；电化学阳极失电子使污泥发生氧化作用，氯酸盐、亚氯酸盐、锰酸盐等惰性氧化无机盐则从阴极得电子被原位还原成具有很强氧化活性的活性组分。例如，氯酸盐和亚氯酸盐被还原成次氯酸盐(式1～式2)，锰酸盐被还原成MnO₂或Mn(III)(式3～式4)。上述反应一方面可以避免污泥得电子而被还原，另一方面次氯酸盐、MnO₂或Mn(III)等组分可进一步发挥氧化破壁作用提高调理效果。

ClO₃^-+4H⁺+4e→ClO^-+2H₂O 式1

ClO₂^-+2H⁺+2e→ClO^-+H₂O 式2

MnO₃^-+2H⁺+e→MnO₂+H₂O 式3

MnO₃^-+6H⁺+2e→Mn(III)+3H₂O 式4