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一种利用新型双氧化剂系统改善污泥脱水性能的方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201611144493.1

申请日:

2016.12.13

公开号:

CN106746478A

公开日:

2017.05.31

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):C02F 11/14申请日:20161213|||公开
IPC分类号: C02F11/14; C02F11/06; C02F101/30(2006.01)N 主分类号: C02F11/14
申请人: 浙江工业大学
发明人: 邓靖; 林翰; 蔡显威; 单依雯; 纪景卉
地址: 310014 浙江省杭州市下城区潮王路18号
优先权:
专利代理机构: 杭州赛科专利代理事务所(普通合伙) 33230 代理人: 陈杰
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611144493.1

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.06.23|||2017.05.31

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及污泥脱水领域,公开了一种以利用新型双氧化剂系统改善污泥脱水性能的方法。本发明通过以下步骤来实现:一、配制KMnO4水溶液和KHSO5水溶液;二、向活性污泥中投加KMnO4溶液,混合搅拌30~60??min;三、投加KHSO5溶液,反应240~360??min,即可完成新型双氧化剂系统改善污泥脱水性能的方法。使用本发明的KMnO4和KHSO5双氧化剂系统能够氧化活性污泥中的有机物,提高活性污泥的脱水性能。所使用的两种氧化剂价格低廉、绿色环保,具备在给水处理厂和污水处理厂推广应用的潜力,具备良好的社会效益。

权利要求书

1.一种利用新型双氧化剂系统改善污泥脱水性能的方法,其特征在于,包括如下步骤:
一、配制1 mol/L KMnO4水溶液和1 mol/L 过硫酸氢钾(PMS)水溶液;
二、向活性污泥中投加KMnO4溶液:将配制好的KMnO4溶液加到活性污泥中,混合搅拌30~
60 min;
三、向活性污泥中投加过硫酸氢钾溶液:将配制好的过硫酸氢钾溶液加到活性污泥中,
反应240~360 min。
2.如权利要求1所述的方法,其特征于,步骤二中所述KMnO4在活性污泥中的浓度为2.0~
4.0 mmol/g 挥发性悬浮固体。
3.如权利要求1所述的方法,其特征于,步骤三中PMS在活性污泥中的浓度为1.0~2.0
mmol/g挥发性悬浮固体。

说明书

一种利用新型双氧化剂系统改善污泥脱水性能的方法

(一)技术领域

本发明属于污泥脱水技术领域,具体涉及一种利用新型双氧化剂系统改善污泥脱水性
能的方法。

(二)背景技术

人类生活与工业生产所产生和排放的污水必须经过处理达标后才能排放到自然水体
中。污水处理的方法繁多,其中活性污泥法是使用最广泛的污水生化处理主流技术。其广泛
使用不可避免地会产生大量的剩余活性污泥,我国2015年产生剩余活性污泥3512.5万吨。
虽然不同来源的污水产生不同组成和性质的活性污泥,但其排放的剩余活性污泥中大都含
有重金属、病原菌、病毒微生物等,这些物质对生态环境和人类健康具有一定的危害性,因
此,必须安全合理地处理处置剩余活性污泥。当前,我国剩余活性污泥处理率不高、处理技
术亟待提高,迫切需要提高剩余活性污泥的处理处置水平和综合利用技术。在污泥处理与
处置中,污泥调理是必不可少的一步,其主要是通过化学、物理和生物方法改变污泥性质,
调整污泥胶体粒子的排列状态,克服典型排斥力,减少其与水的亲合力,增大絮体凝聚力、
颗粒尺寸,从而改善污泥脱水性能,提高最终滤饼含固率。相对于物理调理和生物调理,化
学调理因操作简单、对设备要求低、成本较低等优点而往往成为首选。

近年来,基于硫酸根自由基(SO4-·)高级氧化技术在广泛应用于水中有机物的去
除。与·OH(E0=+1.8-2.7 V)相比,中性条件下SO4-·具备更高的标准还原电位(E0=+2.5-
3.1 V),对目标污染物具有更强的选择性。此外,SO4-·具有更长的半衰期(4 s,·OH的半衰
期为1 μs),可延长其与目标污染物的持续接触太阳城集团,从而更高程度地氧化目标污染物。
SO4-·可以通过活化过一硫酸氢钾复合盐Oxone(其主要活性物质是过硫酸氢钾KHSO5
(Peroxymonosulfate,PMS))产生。PMS属于H2O2的衍生物,标准还原电位E0=+1.82 V,高于
H2O2(E0=+1.76 V)和KMnO4(E0=+1.68 V),是一种较强的氧化剂,广泛应用于游泳池水的消
毒。在未活化的情况下,Oxone对有机污染物的氧化能力有限,但在过渡金属离子等存在的
条件下可以产生强氧化活性的SO4-·,高效去除有机污染物。

(三)发明内容

本发明首次将KMnO4和PMS双氧化剂系统应用于改善活性污泥的脱水性能,能有效氧化
活性污泥中的有机物,从而提高活性污泥的脱水性能。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为:

一种利用新型双氧化剂系统改善污泥脱水性能的方法,具体按以下步骤进行:

一、配制1 mol/L KMnO4水溶液和1 mol/L 过硫酸氢钾(PMS)水溶液;

二、向活性污泥中投加KMnO4水溶液:将配制好的KMnO4水溶液加到活性污泥中,混合搅
拌30~60 min;

二、向活性污泥中投加过硫酸氢钾(PMS)水溶液:将配制好的PMS水溶液加到活性污泥
中,反应240~360 min。

作为优选,步骤二中KMnO4在活性污泥中的浓度为2.0~4.0 mmol/g挥发性悬浮固
体(Volatile Suspended Solid, VSS)。

作为优选,步骤三中PMS在活性污泥中的浓度为1.0~2.0 mmol/g VSS。

锰氧化物对PMS具备良好的催化活性,不同金属氧化物在PMS溶液中的催化活性符
合如下规律:Mn3O4 > Co3O4 > Fe3O4. 不同氧化状态的锰氧化物对PMS表现出不同的催化性
能,并符合Mn2O3 > MnO > Mn3O4 >MnO2的规律。锰氧化物的对PMS的催化活性还取决于其形
貌和晶相。众所周知,KMnO4在氧化有机物的过程中能够生成新生态水合二氧化锰。新生态
二氧化锰具有很高的活性、良好的吸附特性和一定的混凝除浊效果。基于此,我们尝试将
KMnO4和PMS双氧化剂联合使用,应用于改善污泥的脱水性能。通过KMnO4在氧化污泥中有机
物和胞外聚合物过程中形成的新生态水合二氧化锰,能够高效催化PMS产生强氧化活性的
SO4-·从而改善污泥的脱水性能。所使用的两种氧化剂价格低廉、绿色环保,具备良好的市
场应用前景。

本专利的机理是利用KMnO4在氧化有机物和胞外聚合物的过程中形成的新生态水
合二氧化锰活化PMS产生强氧化活性的SO4-·,从而提高活性污泥的脱水性能。

本发明有益效果如下:

1. KMnO4在氧化过程中形成的新生态水合二氧化锰对PMS具备高效的催化活性,产生
SO4-·能够氧化活性污泥中的有机物,提高活性污泥的脱水性能。

2. KMnO4和PMS价格低廉、绿色环保,具备在给水处理厂和污水处理厂推广应用的
潜力,具备良好的社会效益。

(四)附图说明

图1为实施例1、比较例1~2中活性污泥脱水效果随反应太阳城集团的变化曲线图。

(五)具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下例举具体实施方法,还包括各具体实施方式间的任意组
合。为了验证本发明的有益效果,以杭州市七格污水处理厂活性污泥作为处理对象,选择污
泥毛细吸水太阳城集团(CST)为评价指标进行以下实验:

实施例1:利用KMnO4和PMS对活性污泥进行脱水的实验,按以下方法进行:

先将配制好的KMnO4水溶液加到活性污泥中,KMnO4在活性污泥中浓度为2.0 mmol/g
VSS,混合搅拌30 min;然后将配制好的PMS水溶液加到活性污泥中,PMS在活性污泥中浓度
为1.0 mmol/g VSS,反应240 min。

比较例1:利用KMnO4对活性污泥进行脱水的实验,按以下方法进行:

将配制好的KMnO4溶液加到活性污泥中,KMnO4在活性污泥中浓度为2.0 mmol/g VSS,
混合搅拌30 min。

比较例2:利用PMS对活性污泥进行脱水的实验,按以下方法进行:

将配制好的PMS溶液加到活性污泥中,PMS在活性污泥中浓度为1.0 mmol/g VSS,混合
搅拌30 min。

实施例1、比较例1~2中活性污泥脱水效果随反应太阳城集团的变化曲线图见图1。从图中
可以看出,单独投加KMnO4或者PMS,活性污泥的脱水性能并没有边线变化;而将KMnO4和PMS
联合使用可以显著提高活性污泥的脱水性能。由此可见,KMnO4和PMS双氧化剂系统可以明
显改善活性污泥的脱水性能,具有良好的应用前景。

以上仅列举了本发明的优选实施方案,本发明的保护范围并不限制于此,本领域
技术人员在本发明权利要求范围内所作的任何改变均落入本发明保护范围内。

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一种 利用 新型 氧化剂 系统 改善 污泥 脱水 性能 方法
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