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CN111718105B - 一种基于臭氧氧化与双氧水联合降解含油污泥的处理装置和方法 - Google Patents

一种基于臭氧氧化与双氧水联合降解含油污泥的处理装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理装置，包括臭氧反应发生器以及双氧水反应器，先通过十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)作为表面活性剂使含油污泥油水渣三相分离进行预处理，再通过臭氧氧化与双氧水氧化联合氧化降解含油污泥。其中臭氧氧化装置内部以胶管连接，接口相连处设置有阀门。本发明装置可对含油污泥进行有机物缓释无害化处理，将污泥转化为有机肥料，实现污泥的资源化利用，集成臭氧氧化和双氧水氧化处理技术于一体，使用方便，便于实验运用。

Description

一种基于臭氧氧化与双氧水联合降解含油污泥的处理装置和 方法
技术领域
本发明涉及含油污泥降解技术领域，具体为一种基于臭氧氧化与双氧水联合降解含油污泥的技术及降解装置。
背景技术
石化污泥中含有大量的原油，而目前很多单位对含油污泥的处理方法仅仅是简单的脱水后干化，甚至简单的露天堆放或填埋，将其作为废物处理；一方面污染了环境，另一方面污泥中的价值也没有得到有效的利用；而含油污泥作为危险固体弃物，按照我国的规定，排放到环境中还必须缴纳1000元/t的排污费，污泥的不恰当处理为此付出了巨大的经济代价。本项目提出采用表面活性剂预处理，并通过H2O2与臭氧的联用，强化H2O2中羟基自由基的产生浓度，进而提高H2O2的氧化性能，提升含油污泥的处理效率。经检索发现中国专利公开号为CN201610722000.1的，公开日期为2016-08-25名《一种含油污泥的处理工艺》的专利，公开了一种用于含油污泥的处理工艺，其原理为：1)向含油泥污加水并调节pH值至8-10，充分匀质；(2)匀质后的含油污泥在催化剂的作用下用臭氧进行氧化；(3)经过氧化处理后，对含油污泥进行沉降分层，将上层油相与下层水相分离；(4)向步骤(3)分离得到的下层水相加入絮凝剂，然后固液分离，分离出的清液回收用于步骤(1)。该专利虽然能达到降解含油污泥的作用，但由于单纯的臭氧氧化氧化降解能力较低，并且未对处理后的污泥进一步资源化，造成了一定的经济损失。中国专利号为CN201320746945.9的，公开日期为2014-06-04名为《一种针对气田含油污泥处理装置》的专利，公开了一种含油污泥处理装置，其原理为：泥水罐连接1#泥浆泵，1#泥浆泵的一端连接2#反应罐、1#反应罐，1#反应罐和2#反应罐分别连接2#泥浆泵、臭氧发生装置、氧化钙加药装置、氢氧化钠加药装置和1#絮凝剂加药装置，2#泥浆泵的一端连接2#絮凝剂加药装置和稀浆罐，稀浆罐的一端连接螺压脱水机，泥水罐中有第一搅拌装置，1#反应罐中有第二搅拌装置，2#反应罐中有第三搅拌装置，稀浆罐中有第四搅拌装置，2#絮凝剂加药装置中有第五搅拌装置。该专利提出的含油污泥处理装置虽然可以减少含油污泥的排放量，但却不能进一步降解含油污泥，产生的含油污泥还是会对环境造成一定的污染。
发明内容
为了克服上述现有的技术不足，本发明提供了一种基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理装置，包括臭氧反应发生器以及双氧水反应器；其中，所述臭氧反应发生器包括臭氧反应仓，所述臭氧反应仓顶部设有臭氧尾气排出口以及污泥加入口，所述臭氧反应仓中部设有臭氧加注口，且该臭氧加注口与臭氧反应仓内部均布的臭氧排放孔通过管路对接；所述臭氧反应仓底部设有污泥排出口；
所述双氧水反应器包括双氧反应仓，所述双氧水反应仓内侧壁设有保温层，所述双氧水反应仓内设有搅拌器以及布气筛网，且所述双氧水反应仓壁上设有与仓内导通的进料口、取样口、出料口、补水口、进气口、出气口、沥出液收集口、温度传感器，以及氧浓度传感器；所述布气筛网与进气口管路对接。
优选地，所述出料口处设有快装盲板。
优选地，所述进料口、补水口、出气口设于双氧水反应仓中上部，所述取样口、温度传感器以及氧浓度传感器设于双氧水反应仓中部，所述出料口、进气口设于双氧水反应仓中下部，所述沥出液收集口设于双氧水反应仓底部。
优选地，所述臭氧反应发生器还包括臭氧尾气吸收装置、臭氧供给装置以及供电电源；其中，所述臭氧尾气吸收装置与臭氧反应仓的臭氧尾气排出口通过管道对接，所述臭氧反应仓的臭氧加注口与臭氧供给装置管道对接；所述供电电源分别与臭氧反应发生器、双氧水反应器、臭氧尾气吸收装置、臭氧供给装置电控制开关连接。
优选地，所述臭氧反应发生器还包括臭氧补给控制装置，所述臭氧补给控制装置包括PLC控制系统；其中，所述臭氧反应仓的臭氧加注口与臭氧补给控制装置通过管道对接，所述臭氧补给控制装置与臭氧供给装置管道对接；所述供电电源与臭氧补给控制装置电控制开关连接。
一种基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理方法，首先通过十六烷基三甲基氯化铵作为表面活性剂使含油污泥油水渣三相分离，对于回流的活性污泥通入曝气池，曝气6小时左右，将回流污泥通入二沉池中沉淀，将回流污泥进行臭氧化处理，利用臭氧的强氧化性，降解微生物难以分解利用的细胞壁和细胞膜；对于臭氧氧化后的回流污泥进一步利用双氧水技术，再次对回流污泥进行脱水处理，然后将其加入发酵池中，经过翻倒机的翻倒及曝气系统的曝气，使得回流污泥充分发酵，最后在发酵槽尾部将污泥运出，实现污泥减量技术的集成化。
与现有含油污泥处理技术相比，本发明的有益效果是：
1、提出用十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)作为表面活性剂使含油污泥油水渣三相分离。
2、将表面活性剂与臭氧，双氧水联合处理污泥，进行污泥脱水，解决了以前研究中双氧水调理污泥时污泥比阻相对较大的情况，而且可以进一步降低污泥泥饼含水率，三种药剂联用具有一定的协同作用并提出臭氧氧化与双氧水氧化联合处理含油污泥的污泥资源化技术。
3、本项目创新性的将含油污泥的三相分离、臭氧氧化和双氧水氧化这三个过程整合于一个反应装置中，实现了含油污泥高效降解与污泥的资源化应用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图1是本发明实施例的基于臭氧氧化与双氧水联合降解含油污泥的处理装置的结构示意图。
图2是本发明实施例的双氧水反应器的正视图。
图3是本发明实施例的双氧水反应器的侧视图。
图中1、反应仓，2、搅拌系统，3、进料口，4、取样口，5、布气筛网，6、快装盲板，7、出料口，8、保温层，9、进气口，10、补水口，11、出气口，12、温度传感器，13、氧浓度传感器，14、沥出液收集口，15、支撑底板，16、臭氧反应发生器，17、臭氧供给控制装置，18、臭氧尾气吸收装置，19-臭氧供给装置，20、电源装置，21、双氧水氧化反应器。
具体实施方式
实施例1
如图1-3所示，本发明公开了一种基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理装置，包括臭氧反应发生器16以及双氧水反应器21；其中，所述臭氧反应发生器16包括臭氧反应仓，所述臭氧反应仓顶部设有臭氧尾气排出口以及污泥加入口，所述臭氧反应仓中部设有臭氧加注口，且该臭氧加注口与臭氧反应仓内部均布的臭氧排放孔通过管路对接；所述臭氧反应仓底部设有污泥排出口；
所述双氧水反应器包括双氧反应仓1，所述双氧水反应仓1内侧壁设有保温层8，所述双氧水反应仓内内设有搅拌器2以及布气筛网5，且所述双氧水反应仓壁上设有与仓内导通的进料口3、取样口4、出料口7、补水口10、进气口9、出气口11、沥出液收集口14、温度传感器12，以及氧浓度传感器13；所述双氧水反应仓的进料口3与所述臭氧反应仓的污泥排出口管路对接或履带联动；所述布气筛网5与进气口9管路对接。
所述出料口处设有快装盲板6。
所述进料口3、补水口10、出气口11设于双氧水反应仓中上部，所述取样口4、温度传感器12以及氧浓度传感器13设于双氧水反应仓中部，所述出料口7、进气口9设于双氧水反应仓1中下部，所述沥出液收集口14设于双氧水反应仓底部。
所述臭氧反应发生器还包括臭氧尾气吸收装置18、臭氧供给装置19(即是用于臭氧生成的原材料的供给和传送，可以用直接的小型空气泵外加贮存容器组成)以及供电电源20；其中，所述臭氧尾气吸收装置18与臭氧反应仓的臭氧尾气排出口通过管道对接，所述臭氧反应仓的臭氧加注口与臭氧供给装置19管道对接；所述供电电源20分别与臭氧反应发生器16、双氧水反应器21、臭氧尾气吸收装置18、臭氧供给装置19电控制开关连接。
所述臭氧反应发生器还包括臭氧补给控制装置17(可以使用PLC控制系统)；其中，所述臭氧反应仓的臭氧加注口与臭氧补给控制装置17通过管道对接，所述臭氧补给控制装置17与臭氧供给装置19管道对接；所述供电电源20与臭氧补给控制装置17电控制开关连接。
实验例：
本发明采用的实验方案为：方案一：首先通过十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)作为表面活性剂使含油污泥油水渣三相分离，考察CTAC的加入量对油水渣分离效果的影响。借助SEM等分析CTAC对油水渣高效分离的作用原理。然后先使使臭氧和双氧水反应，强化双氧水中的羟基自由基的产生，进一步加强双氧水的氧化作用。最后，对于回流的活性污泥通入曝气池，曝气6小时左右，将回流污泥通入二沉池中沉淀，将回流污泥进行臭氧化处理，利用臭氧的强氧化性，降解微生物难以分解利用的细胞壁和细胞膜，使得回流污泥的可生化性很大程度地提高。对于臭氧氧化后的回流污泥进一步利用双氧水技术，再次对回流污泥进行脱水处理，然后将其加入发酵池中，经过翻倒机的翻倒及曝气系统的曝气，使得回流污泥充分发酵，最后在发酵槽尾部将污泥运出，实现污泥减量技术的集成化。考察双氧水浓度、臭氧量、温度、pH、负荷等对有机物降解的影响；优化过程参数，实现烃类、酚类、苯系物、蒽、芘等的高效降解。借助FTIR、XPS、色谱等仪器深入研究臭氧和双氧水作用下有机物的降解机理。
方案二：先通过十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)作为表面活性剂使含油污泥油水渣三相分离。考察CTAC的加入量对油水渣分离效果的影响。借助SEM等分析CTAC对油水渣高效分离的作用原理。臭氧和双氧水同步加入污泥中，双氧水从上向下流，臭氧从下向上运动，增加臭氧与双氧水的接触反应时间，增强氧化作用。最后，再通过含油污泥的常规生物处置技术实现污泥的最终发酵与减量化。考察双氧水浓度、臭氧量、温度、pH、负荷等对有机物降解的影响；优化过程参数，实现烃类、酚类、苯系物、蒽、芘等的高效降解。借助FTIR、XPS、色谱等仪器深入研究臭氧和双氧水作用下有机物的降解机理。
将臭氧氧化和双氧水联合技术处理污泥所生产的新型有机肥料在模拟田中进行试施用，通过农作物的生长状况对新型有机肥料的性能做出理论性评估。
通过实验例验证了十六烷基三甲基氯化铵、臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的机理，实验证明对含油污泥有很好的降解效果，所生产的新型有机肥料肥力好，完全实现了废物再利用。
本发明提供了一种基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理装置，包括臭氧氧化发生装置和双氧水氧化反应发生装置，先通过十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)作为表面活性剂使含油污泥油水渣三相分离进行预处理，再通过臭氧氧化与双氧水氧化联合氧化降解含油污泥。其中臭氧氧化装置内部以胶管连接，接口相连处设置有阀门。本发明装置可对含油污泥进行有机物缓释无害化处理，将污泥转化为有机肥料，实现污泥的资源化利用，集成臭氧氧化和双氧水氧化处理技术于一体，使用方便，便于实验运用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理方法，其特征在于，包括臭氧反应发生器以及双氧水反应器；其中，所述臭氧反应发生器包括臭氧反应仓，所述臭氧反应仓顶部设有臭氧尾气排出口以及污泥加入口，所述臭氧反应仓中部设有臭氧加注口，且该臭氧加注口与臭氧反应仓内部均布的臭氧排放孔通过管路对接；所述臭氧反应仓底部设有污泥排出口；
所述双氧水反应器包括双氧水反应仓，所述双氧水反应仓内侧壁设有保温层，所述双氧水反应仓内设有搅拌器以及布气筛网，且所述双氧水反应仓壁上设有与仓内导通的进料口、取样口、出料口、补水口、进气口、出气口、沥出液收集口、温度传感器，以及氧浓度传感器；所述双氧水反应仓的进料口与所述臭氧反应仓的污泥排出口管路对接或履带联动；所述布气筛网与进气口管路对接；
一种基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理方法，包括，首先通过十六烷基三甲基氯化铵作为表面活性剂使含油污泥油水渣三相分离，对于回流的活性污泥通入曝气池，曝气 6 小时，将回流污泥通入二沉池中沉淀，将回流污泥进行臭氧化处理，利用臭氧的强氧化性，降解微生物难以分解利用的细胞壁和细胞膜；对于臭氧氧化后的回流污泥进一步利用双氧水技术，再次对回流污泥进行脱水处理，然后将其加入发酵池中，经过翻倒机的翻倒及曝气系统的曝气，使得回流污泥充分发酵，最后在发酵槽尾部将污泥运出，实现污泥减量技术的集成化。
2.根据权利要求 1 所述的基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理方法，其特征在于，所述出料口处设有快装盲板。
3.根据权利要求 2 所述的基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理方法，其特征在于，所述进料口、补水口、出气口设于双氧水反应仓中上部，所述取样口、温度传感器以及氧浓度传感器设于双氧水反应仓中部，所述出料口、 进气口设于双氧水反应仓中下部，所述沥出液收集口设于双氧水反应仓底部。
4.根据权利要求3 所述的基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理方法，其特征在于，所述臭氧反应发生器还包括臭氧尾气吸收装置、臭氧供给装置以及供电电源；其中，所述臭氧尾气吸收装置与臭氧反应仓的臭氧尾气排出口通过管道对接，所述臭氧反应仓的臭氧加注口与臭氧供给装置管道对接；所述供电电源分别与臭氧反应发生器、双氧水反应器、臭氧尾气吸收装置、臭氧供给装置电控制开关连接。
5.根据权利要求 4 所述的基于臭氧氧化和双氧水氧化联合降解含油污泥的处理方法，其特征在于，所述臭氧反应发生器还包括臭氧补给控制装置，所述臭氧补给控制装置包括PLC 控制系统；其中，所述臭氧反应仓的臭氧加注口与臭氧补给控制装置通过管道对接，所述臭氧补给控制装置与臭氧供给装置管道对接；所述供电电源与臭氧补给控制装置电控制开关连接。
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