本發明屬于污泥減量技術領域，具體涉及一種利用鈦白廢酸處理剩余污泥的后置污泥減量方法。
背景技術：
隨著城市化進程的加快，城鎮污水處理行業得到了高速發展。根據國務院《水污染防治行動計劃》要求，到2020年，全國所有縣城和重點鎮具備污水收集處理能力，縣城、城市污水處理率分別達到85%、95%左右。地級及以上城市污泥無害化處理處置率應于2020年底前達到90%以上。截止2015年6月，全國已建成投運污水處理廠3802座，污水日處理能力達到1.61億立方米。但大量污水處理廠的建設投運伴隨大量剩余污泥的產生。據統計，2015年全年污泥產量近3359萬噸（含水率為80%）。面對大量污泥的產生，我國現目前采用的處理方式為衛生填埋、堆肥處理、熱干化與焚燒處理、建筑材料回用等，其中以衛生填埋為主。大量污泥的填埋，占用了大量的土地，使得被填埋土地在幾十年內無法再次回用；同時，污泥中含有大量的細菌、病毒、寄生蟲卵、重金屬等，會對大氣、土壤、水體造成嚴重污染。因此，在現有資金、技術條件下開發一種行之有效、便于推廣的污泥減量化技術，降低污泥的排放量成為今后促進污水處理行業可持續發展亟待解決的問題。
現有的剩余污泥減量技術，如：《環境科學與管理》2014年第4期“探析城市污泥填埋處置的發展趨勢研究”一文中提到國內普遍采用的方法是：將污泥經濃縮機濃縮后送至板框壓濾機，再經流化床焚燒爐焚燒后外運填埋。該方法的主要缺點是：（1）投資大；（2）處理費用高；（3）處理能力有限；（4）有機物燃燒產生二噁英等劇毒物質。該方法考慮到國內企業現有經濟實力及對環境的污染狀況不利于推廣應用。又如《給水排水》2010年S1期 “城鎮污水污泥厭氧消化技術及能源消耗”一文中提到的方法是：將污泥經濃縮后通過換熱器逐步進入一級消化池、二級消化池，最后送至脫水機脫水處理，泥餅外運處置，過程中產生的沼氣用于發電。該法的主要缺點是：（1）設備投入大；（2）消化池占地面積大；（3）對于占污水處理廠總量90%以上的中小型污水處理廠來說，分布較廣，消化后產生的沼氣量少，用于發電不現實；（4）沼氣泄漏導致大氣污染。
技術實現要素：
針對現有技術存在的上述不足，本發明提供一種利用鈦白廢酸處理剩余污泥的后置污泥減量方法，以解決鈦白廢酸的排放對環境產生污染和污水處理過程中產生的剩余污泥量過大的問題，進而達到以廢治廢的目的。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
一種利用鈦白廢酸處理剩余污泥的后置污泥減量方法，該技術是將城市污水處理廠二沉池產生的沉淀污泥利用廢酸制成的芬頓試劑進行氧化處理，以達到減少外排污泥總量的目的。
具體包括以下步驟：
1）污泥預處理：取污水處理廠二沉池產生的沉淀污泥作為剩余污泥，置于4℃的冰箱中保存24h，以增強微生物細胞壁的脆性，便于后續的氧化破解。
2）利用鈦白廢酸芬頓試劑處理：向剩余污泥中加入鈦白廢酸和雙氧水，使鈦白廢酸和雙氧水形成芬頓試劑；同時以60~120r/min的攪拌速率進行攪拌，攪拌時間為90min，得到泥水混合液。其中，鈦白廢酸的加入量按每升剩余污泥中加入的鈦白廢酸中Fe2+的質量與剩余污泥的濃度之比為0.105~0.415：1計算，雙氧水的加入量按每升剩余污泥中加入的H2O2的質量與剩余污泥的濃度之比為0.566~2.339:1計算。
3）脫水處理：將步驟 2）得到的泥水混合液經濃縮后送至脫水機進行脫水處理，以完成氧化預處理。
作為一種改進，步驟2）中鈦白廢酸的加入量按每升剩余污泥中加入的鈦白廢酸中Fe2+的質量與剩余污泥的濃度之比為0.105：1計算，雙氧水的加入量按每升剩余污泥中加入的H2O2的質量與剩余污泥的濃度之比為0.566：1計算；攪拌速率為120r/min，攪拌時間為90min。
作為另一種改進，步驟2）中鈦白廢酸的加入量按每升剩余污泥中加入的鈦白廢酸中Fe2+的質量與剩余污泥的濃度之比為0.183：1計算，雙氧水的加入量按每升剩余污泥中加入的H2O2的質量與剩余污泥的濃度之比為1.979：1計算；攪拌速率為90r/min，攪拌時間為90min。
作為又一種改進，步驟2）中鈦白廢酸的加入量按每升剩余污泥中加入的鈦白廢酸中Fe2+的質量與剩余污泥的濃度之比為0.415：1計算，雙氧水的加入量按每升剩余污泥中加入的H2O2的質量與剩余污泥的濃度之比為2.339：1計算；攪拌速率為60r/min，攪拌時間為90min。
其中，所述沉淀污泥是倒置式A2/O工藝中經二沉池沉淀后的污泥。上述鈦白廢酸為為鈦白粉生產中產生的廢酸溶液，該廢酸溶液中含有硫酸和Fe2+，其中硫酸的質量濃度為20%，Fe2+的質量濃度為3.49%。
本發明利用鈦白廢酸與雙氧水配置成的芬頓試劑進行氧化處理，通過化學試劑直接與處理物質作用，達到釋放污泥內物質，從而實現污泥減量的效果。這是基于利用鈦白廢酸代替芬頓試劑中的H2SO4和Fe2+兩種原料，達到以廢治廢，變廢為寶的目的，為企業有效節約了成本。同時，該法具有無污染、效率高、投入少、作用時間短等優勢。具體而言，由于鈦白廢酸中含有H2SO4和Fe2+，當其與雙氧水混合時，雙氧水成為氧化劑，Fe2+成為催化劑，雙氧水在Fe2+的催化作用下，產生了超強的OH·中間產物，它能夠引發和傳遞鏈的反應，加快有機物和還原物質的氧化反應，能夠有效降解蛋白質和多糖類物質。剩余污泥中含有的胞外聚合物質量占到80%，其主要在組成物質是多聚糖、蛋白質、核酸、脂質及DNA等高分子。當剩余污泥被鈦白廢酸與雙氧水配置的芬頓試劑作用時，胞外聚合物被破解，發生的主要化學反應如下：
(1)H2O2+ Fe2+_____> Fe3++ OH·+ OH－
(2)OH·+ Fe2+_____> Fe3++ OH－
(3)RH+OH·_____>H2O+R·_____> 進一步氧化
(4)R·+Fe3+_____> R++ Fe2+
通過化學試劑氧化破解了胞外聚合物之后，結合水被釋放，污泥顆粒變小，污泥中的有機病原菌和引起異味的硫化物大部分被破壞，污泥的穩定性能提高，污泥外排量大大減少。與現有的技術相比，本發明具有如下有益效果：
1、剩余污泥經鈦白廢酸配置的芬頓試劑處理后，約占污泥總含水量15～25%的毛細結合水得到釋放，胞內外物質被進一步氧化分解。
2、剩余污泥上清液中溶解性COD的增幅為439～2193%，TN增幅為199～516%，TP增幅為9900～17000%，氨氮增幅為425～1315%，剩余污泥減少率達到56.2～63.1%。與用常規芬頓試劑處理剩余污泥相比，污泥處置成本降低了20～28%。本發明普遍適用于活性污泥法工藝的污泥減量化處理，特別適用于源水水質可生化性較差的污水處理廠。
3、鈦白廢酸具有較強的腐蝕性，對大氣、水體、土壤具有極強的破壞力，經采用本技術方案后，將其作為原料應用于污水處理廠產生的剩余污泥的減量化處理，真正實現了變廢為寶，同時又解決了困擾污泥處理廠污泥處理的技術瓶頸。
4、本發明方法中涉及到的聯合處理單元操作簡單，只需把鈦白廢酸、雙氧水與剩余污泥濃度按比例投加到處理裝置中，經濃縮后再通過管路送入脫水機即可。
5、本發明方法中涉及到的鈦白廢酸配置芬頓試劑處理剩余污泥，處理效率高，操作簡單，便于推廣應用。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。以下各實施例中所用沉淀污泥是倒置式A2/O工藝中經二沉池沉淀后的污泥，鈦白廢酸為鈦白粉生產中產生的廢酸溶液，其中硫酸的質量濃度為20%，Fe2+的質量濃度為3.49%；雙氧水為市售的質量分數為30%的雙氧水。
實施例一
采用以下方法處理剩余污泥。
1）污泥預處理：取重慶市某污水處理廠二沉池產生的污泥置于容器中，將該容器放置于4℃的冰箱中保存24h。
2）利用鈦白廢酸芬頓試劑處理：向剩余污泥中加入鈦白廢酸和雙氧水，并以120r/min的攪拌速率進行攪拌，攪拌時間為90min，得到泥水混合液。其中，鈦白廢酸的加入量按每升剩余污泥中加入的Fe2+的質量與剩余污泥的濃度之比為0.105：1計算，雙氧水的加入量按每升剩余污泥中加入的H2O2的質量與剩余污泥的濃度之比為0.566：1計算。
3）脫水處理：將步驟 2得到的泥水混合液經濃縮后送至脫水機進行脫水處理。
經檢測，處理后上清液溶解性COD的增幅為1056%，TN增幅為199%，TP增幅為9900%，氨氮增幅為455%，剩余污泥減少率達到56.2%。與單獨使用鈦白廢酸或雙氧水處理剩余污泥相比，污泥處置成本降低了20%。
實施例二
采用以下方法處理剩余污泥。
1）污泥預處理：取重慶市某污水處理廠二沉池產生的污泥置于容器中，將該容器放置于4℃的冰箱中保存24h。
2）利用鈦白廢酸芬頓試劑處理：向剩余污泥中加入鈦白廢酸和雙氧水，并以90r/min的攪拌速率進行攪拌，攪拌時間為90min，得到泥水混合液。其中，鈦白廢酸的加入量按每升剩余污泥中加入的Fe2+的質量與剩余污泥的濃度之比為0.183：1計算，雙氧水的加入量按每升剩余污泥中加入的H2O2的質量與剩余污泥的濃度之比為1.979：1計算。
3）脫水處理：將步驟 2得到的泥水混合液經濃縮后送至脫水機進行脫水處理。
經檢測，處理后上清液溶解性COD的增幅為2193%，TN增幅為253%，TP增幅為17000%，氨氮增幅為1315%，剩余污泥減少率達到63.1%。與單獨使用鈦白廢酸或雙氧水處理剩余污泥相比，污泥處置成本降低了28%。
實施例三
采用以下方法處理剩余污泥。
1）污泥預處理：取重慶市某污水處理廠二沉池產生的污泥置于容器中，將該容器放置于4℃的冰箱中保存24h。
2）利用鈦白廢酸芬頓試劑處理：向剩余污泥中加入鈦白廢酸和雙氧水，并以60r/min的攪拌速率進行攪拌，攪拌時間為90min，得到泥水混合液。其中，鈦白廢酸的加入量按每升剩余污泥中加入的Fe2+的質量與剩余污泥的濃度之比為0.415：1計算，雙氧水的加入量按每升剩余污泥中加入的H2O2的質量與剩余污泥的濃度之比為2.339：1計算。
3）脫水處理：將步驟2得到的泥水混合液經濃縮后送至脫水機進行脫水處理。
經檢測，處理后上清液溶解性COD的增幅為1654%，TN增幅為238%，TP增幅為16800%，氨氮增幅為1110%，剩余污泥減少率達到63.0%。與單獨使用鈦白廢酸或雙氧水處理剩余污泥相比，污泥處置成本降低了26.3%。
本發明的上述實施例僅僅是為說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。