[发明专利]一种用于陈旧污泥调理的化学试剂添加量化方法

说明书

本发明公开了一种用于陈旧污泥调理的化学试剂添加量化方法，包括以下步骤：1)针对至少一种陈旧污泥，重新悬浮后，进行有机质含量VS/TS、体积低位粒径D₁₀和离心沉淀物含水量M_T测试；2)进行至少一种陈旧污泥的化学调理和过滤响应面试验，通过试验与分析对泥浆化学试剂优化添加质量组合进行搜寻；3)将步骤2)搜寻到的试剂优化添加质量换算得到泥浆(VS/TS÷D₁₀)×M_T所对应的归一化值，或者将试剂优化添加质量与所对应的泥浆(VS/TS÷D₁₀)×M_T值进行最小二乘法线性回归。其他陈旧污泥按步骤1)处理和测试，并运用得出的归一化值或线性回归方程计算其他陈旧污泥泥浆的试剂添加质量。本发明能够适应物理化学性质复杂的各种陈旧污泥化学氧化调理。

技术领域

本发明涉及环境岩土工程技术领域，特别涉及一种用于陈旧污泥调理的化学试剂添加量化方法。

背景技术

卫生填埋是我国污水处理厂剩余污泥的主要处置方式，过去填埋处置方式占比达到60％。产量日益攀升的剩余污泥虽经一次脱水处理后卫生填埋，然而土地资源有限，填埋仍然占用大量珍贵土地资源，填埋场周边生态、工业、商业环境均受到很大影响，尤其是在生态环境要求高和土地资源较为紧缺的地区。因此，为提升填埋场容纳能力以及治理修复不规范陈旧填埋坑，探索已填埋陈旧污泥的二次深度脱水减容具有重要意义，二次深度脱水也有利于降低后续焚烧处置或资源化利用成本。

由于污泥成分复杂、有机质含量高、呈胶体状，较难深度脱水，出厂剩余污泥含水量占总质量大多在70～80％，填埋的陈旧污泥内部含水率未有显著变化。同时，陈旧污泥在填埋环境中处于一系列复杂的生物化学演化进程。在有氧或无氧的条件下，污泥水分中的可溶性有机物质能被微生物利用而降解，腐殖化程度增加，相对分子量下降。而由于无机颗粒的物理分离、分子间的吸附和逐渐的腐殖化作用，包裹在污泥聚合体内部中的有机物难以被微生物利用。例如，多糖与多价阳离子形成不溶性盐或螯合物，吸附在粘土矿物或氧化物表面；蒙脱石矿物可以吸附蛋白质和其他含氮化合物，使其不易被微生物或酶分解；这些都增强了有机物质的稳定性，腐殖质可以在自然环境中逐渐稳定下来，并且可以存在几十年。在新的扰动条件下，原有的有机物分布平衡将被打破，污泥聚合体中包裹、结合的部分有机质将有机会重新转移至溶液当中，因此一些填埋多年的市政剩余污泥总有机质含量并非降至很低的程度，而其脱水特性依然很差(过滤阶段比阻高于10¹¹m/kg)。因此需要选择综合效益合适的预处理方法对陈旧污泥的脱水性进行改善。

化学氧化技术是预处理污泥以提高其脱水能力的有效方法，当成本控制得当时化学氧化技术与其他方法相比具有很高的竞争潜力。在脱水工程实践中，试剂成本较高，也由于易爆危险试剂现场使用的严格管控，需要对试剂使用量做尽可能准确的计算，同时也需要只通过少量试验，高效地针对不同性质陈旧污泥获取经济性优化的添加质量组合。因此，需要一种高效的试剂添加量的量化方法。之前的专利中曾提出不同的常见量化添加基准。以有效成分在污泥中的体积摩尔浓度(mmol/L)为添加基准(例如，中国专利CN201810149289.1中生物纳米铁-H₂O₂的类芬顿试剂以悬浮液的形式加入到体系中的，悬浮液中铁离子的浓度以摩尔每升为计量)。或预处理污泥时以有效成分在单位污泥体积中的质量百分数(％)(例如，中国专利CN105800909A中三种试剂以污泥总量的体积百分数进行添加)。或相对污泥固体物质的质量(mg/g DS)为计量基准(例如，中国专利CN201110300223.6中芬顿试剂三类组分以污泥干重为基准进行添加；中国专利CN201610976644.3中以每千克绝对干污泥为基准加入芬顿有效成分)。在中国专利CN201611244154.0中认为有机质含量是影响污泥化学调理的关键因子，以有效成分相对污泥有机质的质量(mg/g VS)为基准进行添加。