[發明專利]一種原位電化學氧化-還原調理污泥的方法和一體化裝置

有效

• 申請號: 201810818963.0
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108892344B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 康勇鋒;邵凱
• 申請（專利權）人: 北京中持凈水材料技術有限公司
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/122;C02F11/123;C02F11/127
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 嚴業福

本發明涉及一種原位電化學氧化?還原調理污泥的方法和一體化裝置，所述方法利用電化學電子轉移與平衡的特點，在陽極發揮電化學氧化的同時，利用陰極的電化學還原作用將惰性氧化物種(如氯酸鹽、亞氯酸鹽、錳酸鹽等)原位轉化為活性物種(如次氯酸鈉、二氧化錳、三價錳等)進一步發揮氧化作用，同時避免污泥發生還原反應，提高電化學氧化效率。本發明還提供了實現上述過程的一體化裝置。本發明的方法和裝置適用于城市污泥以及有機質含量較高的工業污泥調理。

技術領域

本發明涉及一種污泥處理工藝，特別是涉及一種利用原位電化學氧化-還原方法對污泥進行調理的方法，特別應用于市政污泥、高有機質工業污泥等企業產生的污泥處理技術領域。

背景技術

城市污水處理廠運行過程中產生大量剩余污泥，對污泥進行科學、合理、有效的處置是確保污水處理廠效果、避免二次污染的基礎。傳統的污泥處置方法是進行填埋，但隨著城市范圍的拓展和城市用地成本的增加，堆肥、產沼氣等污泥資源化回用或水泥窯協同處置已經逐漸表現出取代填埋的趨勢。此外，即便對填埋處置而言，盡可能降低污泥含水率以實現污泥減量，這也可在一定程度上降低污泥填埋處置成本。

污泥調理是進行污泥后續處理處置的第一道工序，為壓濾、堆肥提供減量化的基礎。污泥調理一般通過投加化學藥劑實現，常用的藥劑有石灰、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁、三氯化鐵等。化學藥劑調理的優點是工藝簡單、成本低，但是存在污泥增量較高、調理效果難以進一步提升等缺點。對污泥菌膠團進行氧化破壁，可將污泥中結合水、胞內水釋放出來，從而提高污泥調理效果、降低含水率。電化學是近年來國內外高度關注的污泥預處理和調理方法，其基本原理是利用電化學過程的電子轉移實現氧化-還原以及污染物的凈化。電化學氧化可分為電極表面直接電子轉移的直接氧化和產生氧化活性物后進行氧化的間接氧化。另外，通過電極表面催化作用還可以實現催化電化學氧化。就污泥電化學調理而言，應盡可能充分發揮氧化作用以實現細胞破壁以及毛細水、結合水、胞內水釋放。但是，電化學失電子的氧化必然伴隨著得電子的還原過程，還原過程若在同一個反應器中則會明顯降低污泥調理效果。若能有效避免這一問題，則可以大幅提高電化學調離污泥效果，降低運行成本。

本發明針對上述問題，提出一種原位電化學氧化-還原調離污泥的方法以及實現上述過程的一體化裝置，在污泥調理中具有較好的應用價值。

發明內容

本發明針對城市污水廠剩余污泥調理處置的需求，目的之一是提供一種原位電化學氧化-還原調理污泥的方法；目的之二是提供實現上述過程的一體化裝置。

本發明所述的原位電化學氧化-還原調離污泥方法的技術原理在于：在電化學過程中引入氯酸鹽、亞氯酸鹽等惰性氧化無機鹽；電化學陽極失電子使污泥發生氧化作用，氯酸鹽、亞氯酸鹽、錳酸鹽等惰性氧化無機鹽則從陰極得電子被原位還原成具有很強氧化活性的活性組分。例如，氯酸鹽和亞氯酸鹽被還原成次氯酸鹽(式1～式2)，錳酸鹽被還原成MnO₂或Mn(III)(式3～式4)。上述反應一方面可以避免污泥得電子而被還原，另一方面次氯酸鹽、MnO₂或Mn(III)等組分可進一步發揮氧化破壁作用提高調理效果。

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