一種aox污染的剩余活性污泥的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程和污染處理工程領(lǐng)域，尤其涉及一種Α0Χ污染的剩余活性污 泥的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鹵化有機(jī)化合物是重要的化工原料、中間體和有機(jī)溶劑，其廣泛應(yīng)用于染料、制 藥、紡織、印染、電子等行業(yè)，在廢水中污染極為廣泛。有機(jī)鹵化物種類繁多，國(guó)際上用可吸 附有機(jī)鹵代物(Α0Χ)來(lái)代表鹵代有機(jī)物的總量。
[0003] Α0Χ脂溶性高，具有"三致"效應(yīng)，難被生物降解，且是類持久性污染物，歐美國(guó)家較 早就對(duì)其訂立了相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。以Α0Χ表征的有機(jī)鹵化物已成為一項(xiàng)國(guó)際性水質(zhì)指標(biāo)。而我 國(guó)對(duì)Α0Χ的研究起步較晚，近幾年我國(guó)才將Α0Χ列入污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)及制漿造紙、雜環(huán)類 農(nóng)藥工業(yè)、紡織染整工業(yè)、麻紡工業(yè)廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0004] 我國(guó)是最大的鹵化有機(jī)化合物生產(chǎn)國(guó)之一，鹵化有機(jī)物在生產(chǎn)過(guò)程中被廣泛使用 而造成大量Α0Χ進(jìn)入廢水，生物法普遍應(yīng)用于工業(yè)廢水及市政污水的治理，由于Α0Χ類物質(zhì) 的脂溶性高，難生物降解易吸附在污泥中而積累，從而污泥中Α0Χ污染也普遍嚴(yán)重。若不妥 善處理處置，勢(shì)必對(duì)環(huán)境造成二次污染。德國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及我國(guó)的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質(zhì)(GB/T2460-2009)》標(biāo)準(zhǔn)中，都規(guī)定污泥Α0Χ低于500mg/kg。
[0005] 在用活性污泥法處理城市污水和工業(yè)廢水時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，這些污 泥的體積龐大，成分復(fù)雜，呈膠體狀的絮體結(jié)構(gòu)，具有高度的親水性和持水性，脫水性能極 差，含水率通常高達(dá)95%~99.5 %。而無(wú)論是衛(wèi)生填埋、干化焚燒、厭氧發(fā)酵，還是堆肥等都 對(duì)污泥含水率做出了嚴(yán)格的技術(shù)界定，因此脫水和減量預(yù)處理是污泥處理和處置過(guò)程中的 重要環(huán)節(jié)。脫水不僅可以減少污泥體積、降低運(yùn)輸成本，同時(shí)也易于后續(xù)處置。
[0006]目前，應(yīng)用最廣泛的處理方法是投加有機(jī)高分子混凝劑輔以機(jī)械脫水，可將污泥 含水率降至70%~80%，但上述方法難以進(jìn)一步降低污泥含水率，仍不利于污泥的后續(xù)處 置。主要原因在于污泥胞外聚合物(EPS)形成的親水性絮體結(jié)構(gòu)可以束縛大量水分，限制了 污泥脫水效果。有機(jī)高分子絮凝劑的投加并沒(méi)有改變EPS在污泥絮體中的形態(tài)、分布和性質(zhì) 等，只能脫除部分自由水，不能提高脫水深度。此外，只是投加混凝劑并不能去除污泥中的 有害物質(zhì)。
[0007] 近些年來(lái)，化學(xué)氧化等技術(shù)也應(yīng)用于改善污泥的脫水性能。芬頓(Fenton)氧化能 降解有機(jī)物，溶解和破解EPS、細(xì)胞壁，實(shí)現(xiàn)污泥的減量并且改善污泥脫水性能。Fenton氧化 調(diào)理剩余污泥其處理效果顯著、氧化降解速率快、適用范圍廣泛、沒(méi)有二次污染，且能降解 污泥中的有毒有害物質(zhì)。但是，F(xiàn)enton反應(yīng)的pH范圍較窄，往往要預(yù)調(diào)污泥pH為酸性。例如： 申請(qǐng)公布號(hào)為CN102180583A的發(fā)明專利申請(qǐng)文獻(xiàn)公開(kāi)了一種芬頓試劑與聚丙烯酰胺協(xié)同 作用污泥調(diào)理技術(shù)，在Fenton反應(yīng)處理濃縮污泥前，要預(yù)先經(jīng)過(guò)酸化處理，但是污泥作為一 個(gè)十分復(fù)雜的緩沖體系，調(diào)酸比較困難且增加處理成本，而且調(diào)酸Fenton反應(yīng)后污泥pH仍 為酸性，直接用聚丙烯酰胺協(xié)同進(jìn)行污泥調(diào)理，不能調(diào)整pH至中性，也容易形成二次污染。 除了Fenton氧化外，過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)調(diào)節(jié)污泥也能取得和Fenton類似的效果，同樣pH在酸性條件下更有利于反應(yīng)的進(jìn)行。而目前對(duì)于受A0X污染剩余活性污泥中有害有機(jī)污 染物的去除和污泥脫水方面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目的且操作簡(jiǎn)便的技術(shù)手段仍較少。
[0008] 而當(dāng)前，尋求合適的方法處理污泥中的有害污染物，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥的深度脫水又 是污泥資源化利用和污泥處理領(lǐng)域的迫切需求。
[0009]粉煤灰是火力發(fā)電廠和城市集中供熱鍋爐的廢物和副產(chǎn)品，世界各國(guó)的粉煤灰排 放量都呈逐年增加的趨勢(shì)。大量粉煤灰的堆放，不僅占用了寶貴的土地資源，其產(chǎn)生的揚(yáng)塵 還會(huì)污染環(huán)境。因此，合理利用粉煤灰，提高粉煤灰的利用率也成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。
[0010] 粉煤灰其主要成份是Al2〇3和Si02,同時(shí)還含有部分炭粒及少量的其它物質(zhì)，作為 一種松散多孔且比表面積較大的固體顆粒，用作廢水處理中的吸附劑或混凝劑，有著價(jià)格 低廉的突出優(yōu)勢(shì)。并且，粉煤灰作為一種"零成本"工業(yè)廢物，用于污泥的調(diào)理，能達(dá)到"以廢 治廢"，既為粉煤灰的利用提供了出路，又可達(dá)到降低污泥調(diào)理成本的目的。然而直接利用 粉煤灰用于污泥調(diào)理，若要達(dá)到較好的效果，存在投加量過(guò)大的弊端，給污泥的后續(xù)處理造 成很大的麻煩，所以必須控制投加量。
[0011] 為此，有必要對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性處理，以提高其應(yīng)用效能，使粉煤灰在改性后，既 能保持其原有特性，又具有新的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明提供了一種Α0Χ污染的剩余活性污泥的處理方法，該方法能夠高效去除剩 余活性污泥中的有機(jī)污染物，并降低污泥的含水量，實(shí)現(xiàn)了污泥的無(wú)害化、減量化處理以及 粉煤灰的資源化綜合利用。
[0013] 一種Α0Χ污染的剩余活性污泥的處理方法，包括：
[0014]向剩余活性污泥中加入負(fù)載鐵錳元素的改性粉煤灰，混合均勻后，再加入氧化劑， 進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)完成后，向反應(yīng)液中加入骨架劑，調(diào)節(jié)pH值為8~9，進(jìn)行板框壓濾，獲得 濾液和污泥濾餅。
[0015]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)鐵錳負(fù)載的改性粉煤灰，能夠有效吸附污泥中的部分污染物，并高效 催化氧化劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基，使污泥中的Α0Χ及其他有機(jī)污染物高效降解，同時(shí)氧化污 泥細(xì)胞，改變污泥結(jié)構(gòu)，降解EPS，從而釋放污泥細(xì)胞內(nèi)部水及EPS表面結(jié)合水，大大提高污 泥的脫水性能。
[0016]通常，芬頓反應(yīng)、類芬頓反應(yīng)或過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化反應(yīng)前需要調(diào)節(jié)pH值，以確保反 應(yīng)的高效進(jìn)行;而本發(fā)明因采用改性粉煤灰，無(wú)需進(jìn)行調(diào)酸，就可高效催化氧化劑。
[0017] 氧化降解過(guò)程中，Α0Χ類物質(zhì)被氧化生成HCl、HBr等無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸和其他產(chǎn)物，而 其他有機(jī)污染物也被礦化或降解成小分子有機(jī)物，部分生成有機(jī)酸，污泥細(xì)胞的破解也能 釋放有機(jī)酸，大量生成的無(wú)機(jī)酸及有機(jī)酸，使污泥pH降低，從而更有利于改性粉煤灰催化氧 化劑氧化降解污泥中有害污染物及污泥本身。
[0018] 此外，pH的降低也使得粉煤灰溶出部分Al3+、Fe3lPH2Si〇3等成分，Al3+、Fe3+可起絮 凝沉降作用，捕收懸浮顆粒，H2Si03對(duì)解體的污泥也能起混凝吸附架橋作用。氧化反應(yīng)結(jié)束 后，再投加骨架劑，并調(diào)節(jié)pH值為8~9,可使反應(yīng)中溶出的Al3+、Fe3+等形成絮凝劑，促進(jìn)解 體污泥的絮凝沉降。加入的骨架劑與改性粉煤灰，起到污泥骨架的作用，進(jìn)一步促進(jìn)污泥脫 水。
[0019] 由于改性粉煤灰能協(xié)同高效催化氧化劑，強(qiáng)氧化污泥細(xì)胞，改變污泥結(jié)構(gòu)，降解 EPS，從而釋放污泥細(xì)胞內(nèi)部水及EPS表面結(jié)合水，可大大提高污泥的脫水性能，所以相比較 傳統(tǒng)的粉煤灰調(diào)理污泥的方法，本方法中改性粉煤灰用量可以大大降低。
[0020] 作為優(yōu)選，所述改性粉煤灰中負(fù)載有納米Fe3〇4和Mn2+。
[0021] 粉煤灰具有高效的吸附催化性能，粉煤灰的主要成份是Al2〇3和Si02,是一種松散 多孔且比表面積較大的固體顆粒，可作為吸附劑或混凝劑；當(dāng)粉煤灰負(fù)載納米Fe3〇4和Mn2+ 后，使粉煤灰反應(yīng)位點(diǎn)更多，吸附性能更強(qiáng)，改性粉煤灰加入活性污泥中和污泥充分接觸 后，可部分吸附污染物。
[0022]此外，粉煤灰本身還含有部分游離的Fe203以及部分C，再加上負(fù)載的納米Fe3〇4(同 時(shí)含有Fe2+和Fe3+)和Mn2+，使改性粉煤灰催化分解氧化劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基的性能更強(qiáng)。 [0023]本發(fā)明中，改性粉煤灰中負(fù)載的納米Fe3〇4生物相容性好，而負(fù)載的Mn2+比較少，在 投加骨架劑并調(diào)節(jié)pH值至8~9后，錳及其他重金屬被穩(wěn)定化，不會(huì)造成二次污染。此外和其 他的鐵氧化物相比，負(fù)載的納米Fe304中含有Fe2+，催化氧化劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化自由基的性能更 強(qiáng)，而Mn2+負(fù)載在粉煤灰或Fe3〇4上，相比較于氧化物形態(tài)，其催化氧化劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化自由基 的性能也更強(qiáng)。
[0024]改性粉煤灰中納米Fe3〇4和Mn2+的負(fù)載量對(duì)改性粉煤灰的吸附能力以及催化能力 均有影響，作為優(yōu)選，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述改性粉煤灰中Fe3〇4的負(fù)載量為1~40 %，Mn2+的負(fù) 載量為0.5~20%。
[0025]更優(yōu)選，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述改性粉煤灰中納米Fe3〇4的負(fù)載量為5~20%，Μη2% 負(fù)載量為1~5%。
[0026]具體地，所述改性粉煤灰的制備方法如下：
[0027] (1)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向粉煤灰中加入Fe3+溶液和Fe2+溶液，分散均勻后，滴加ΝΗ3 · Η20反應(yīng)一段時(shí)間后，獲得負(fù)載納米Fe3〇4的粉煤灰；
[0028] (2)清洗負(fù)載納米Fe304的粉煤灰，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下向其中加入Mn2+溶液，攪拌均勻 后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下烘干材料，研磨，得到負(fù)載Fe3〇4和Mn2+的改性粉煤灰。
[0029]其中，所述的Fe3+溶液為可溶性三價(jià)鐵鹽;所述的Fe2+溶液為可溶性二價(jià)鐵鹽;所 述