[發明專利]一種利用離子交換樹脂調理污泥的裝置及方法

在審

• 申請號: 202210375026.9
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114772879A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 戴曉虎;耿慧;許穎;楊殿海
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳天寶

本發明涉及一種利用離子交換樹脂調理污泥的裝置及方法，裝置包括反應池和設于反應池上的進料口和出料口，所述反應池中沿污泥流向平行設有多個樹脂層，所述樹脂層包括立體篩籠和填充于立體篩籠中的樹脂填料，污泥與每個樹脂層中的離子交換樹脂發生反應，降低污泥中多價態金屬離子含量。與現有技術相比，本發明不僅實現污泥與離子交換樹脂的充分混合反應，而且使得后續離子交換樹脂與污泥的分離更加便捷，避免堵塞離子交換樹脂層，增加了實際工程應用的可行性；同時；離子交換樹脂層是固定于反應池的凹槽中，易于對離子交換樹脂層進行再生、更換；具備利用離子交換樹脂調理污泥提高污泥厭氧消化性能的工程應用前景。

技術領域

本發明涉及污泥資源化利用領域，尤其是涉及一種利用離子交換樹脂調理污泥的裝置及方法。

背景技術

厭氧消化技術在減小污泥污染的同時回收生物質能，成為世界上備受青睞的污泥處理技術。但是，污泥的半剛性結構和復雜性質不利于污泥中有機質降解，造成污泥厭氧消化效率低，如反應周期長、有機物降解率低以及甲烷產量低，成為限制污泥厭氧消化技術發展的瓶頸。為突破污泥厭氧消化的瓶頸問題，有不少研究人員利用離子交換樹脂預處理污泥，以此破壞污泥結構，提升污泥厭氧消化效率。離子交換樹脂具有可回收、可再生且成本低的優勢，在水處理領域被廣泛應用。樹脂柱是離子交換樹脂處理水的主要裝置，但是，在污泥領域，很難將樹脂柱應用于污泥的處理，這主要是由于污泥是一種半固態流體，傳統樹脂柱易出現被固態污泥顆粒堵塞等問題，從而導致樹脂預處理污泥的效率低下。

當前的研究常用篩網或者僅將污泥上清液過樹脂柱的手段，例如，專利CN113003909A公開了一種強化剩余污泥厭氧發酵效能的聯合預處理方法，先將鈉型陽離子交換樹脂與污泥進行攪拌、反應，然后加入溶菌酶進一步反應，最終將混合物過篩，分離樹脂與剩余混合物；專利CN103043875A公開了一種污泥強化預處理方法，將反應器中污泥沉淀后進行固液分離，上清液進入樹脂軟化器，經樹脂處理后的上清液以及沉淀的污泥再回流至反應器。然而，這些利用樹脂處理污泥的方法均存在一些不足。利用篩網分離樹脂與污泥在實驗室規模中是可行的，但不能連續處理，因而不利于工程應用推廣；樹脂軟化污泥上清液雖可以避免樹脂柱堵塞的問題，但忽視了樹脂對污泥固相的作用，不利于破壞整個污泥體系的穩定結構，污泥厭氧消化產甲烷并未得到改善。

因此，需要設計一種可操作性高、對污泥結構破壞性強且有利于工程應用推廣的污泥調理裝置。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種利用離子交換樹脂調理污泥提升厭氧消化的裝置及方法，突破了傳統樹脂柱易被污泥固態顆粒堵塞以及篩網難以大規模應用的難題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明的第一個目的是提供一種利用離子交換樹脂調理污泥的裝置，包括反應池和設于反應池上的進料口和出料口，所述反應池中沿污泥流向平行設有多個樹脂層，所述樹脂層包括立體篩籠和填充于立體篩籠中的樹脂填料。

進一步地，所述進料口和出料口設于反應池的兩端，多個樹脂層以等間距的形式設于進料口和出料口之間，進出料方向與樹脂層固定方向互相垂直。

進一步地，所述反應池兩側設有多對凹槽，所述樹脂層的兩側卡設于凹槽中，構成可拆卸結構。

進一步地，樹脂層是通過將樹脂填充至立體篩網至一定高度獲得，保證樹脂與污泥的充分接觸，樹脂填料為陽離子交換樹脂，

所述陽離子交換樹脂包括大孔強酸性陽離子交換樹脂、大孔弱酸性陽離子交換樹脂、凝膠型強酸性陽離子交換樹脂、凝膠型弱酸性陽離子交換樹脂中的一種或多種的組合。

進一步地，所述樹脂填料的活化形式為鈉型。

進一步地，所述陽離子交換樹脂的粒度范圍為0.4～0.7mm，以此確保樹脂與污泥充分接觸。

進一步地，所述樹脂層的厚度為樹脂層高的1/4～2/3。