CN102775036A - 一种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工业废水剩余污泥处理技术领域，公开一种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，包括如下重量份的组分：酶1份、有机酸2～5份、无机盐营养剂4～9份、海藻素2～4份。这种好氧污泥消减加速剂能加快好氧污泥消减的速度，促进有机物的分解，达到工业废水剩余污泥的减量化与无害化。

Description

一种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂及其制备方法
技术领域
本发明属于工业废水剩余污泥处理技术领域，具体涉及到一种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂。 
背景技术
活性污泥法是目前全世界城市污水和工业废水处理厂使用最为广泛的生物处理技术,但在运行过程中会产生大量的剩余污泥。一般传统活性污泥工艺每去除1kgBOD5所产生的剩余污泥量约为15~100L,其含水率超过95%。剩余污泥的处理与处置费用占污水处理厂总运行费用的20%~40%,所以无害化、减量化和资源化处理剩余污泥一直是大家关注的热点.工业废水处理厂产生的剩余污泥比城市污水厂产生的剩余污泥的毒害性要强,含有更多种类更多数量的有机物,处理难度也较大.采用较为普遍的污泥浓缩脱水工艺,在处理工业废水处理厂产生的污泥所消耗的药剂费用也较高,如果可以将浓缩过的剩余污泥中的有机成分降低,既可以推进污泥处理的无害化和减量化,也可以降低脱水的各项成本. 
目前采用较多的处理浓缩污泥的生物工艺有好氧消化与厌氧消化.与现在城市污水处理厂普遍采用的污泥厌氧消化相比，好氧消化具有下列优点： 
(1)对悬浮固体的去除率与厌氧法大致相等； 
(2)上清液中的bod浓度较低（10mg／l以下）； 
(3)处理后的产物无臭、类似腐殖质，肥效较高； 
(4)运行安全、管理方便； 
(5)处理效率高，需要的处理设施体积小，投资较少。 
由于污泥好氧消化工艺具有上述优点，因此在中小型污水处理厂颇受青睐,因此在工业污水处理厂更适合采用好氧消化。 
但是仅仅依靠好氧消化，存在污泥的停留时间长，消化效率低，消化不彻底等问题。而使用了好氧污泥消减加速剂，再对污泥进行长时间曝气，一般只需5～7天即可消化，相对于常规中温污泥好氧消化周期20～28天，大大减少。无论投资规模和建成后的运行费用都将会得到大幅度降低。 
好氧污泥消减加速剂的加入，一方面由于加速剂螯合了多种微量元素和生长荷尔蒙的有机酸，能够有效促进细胞壁的渗透性，加速细胞的营养过程和代谢过程。另一方面加速内源呼吸，导致更为彻底的可挥发性悬浮物的降解。所以通过加入好氧污泥消减加速剂可以加快污泥消减和节约成本。 
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够促进工业废水处理系统中剩余污泥好氧消化，使剩余污泥达到减量化,无害化处理要求的好氧污泥消减加速剂。 
本发明技术方案为，一种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，包括以下重量份的组分： 
酶                1份 
有机酸            2～5份； 
无机盐营养剂      4～9份 
海藻素            2～4份。 
优选的组分为： 
酶                1份； 
有机酸            2～3.5份 
无机盐营养剂      4～5份； 
海藻素            2～3份。 
所述的酶为蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶和溶酶菌中的一种或几种。 
所述海藻素中，所含海藻酸含量大于12%，有机质含量大于30%。 
所述有机酸为黄腐酸、腐殖酸或富里酸中的一种或几种。 
所述的无机盐营养剂为硝酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物；营养剂还含有铵根离子、铁离子、锌离子和锰离子； 
优选的，无机盐营养剂中，无机盐营养剂中磷元素（磷酸盐、磷酸氢盐或磷酸二氢盐中的磷元素总和）、氮元素（硝酸盐、铵根离子中氮元素的总和）、铁元素、锰元素、锌元素与酶的用量比为15～30mol：10～30mol：0.4～2mol：0.4～2mol：0.4～1.5mol：1kg；更优选的，上述用量比为18～25mol：15～24mol：0.6～1mol：0.6～1mol：0.5～0.8mol：1kg。 
这种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂中还含有水，酶、无机盐营养剂、海藻素和有机酸的总重量与水的重量比为1：0.1～1：50。 
更优选的，这种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，含有以下重量比的组分： 
酶            3%～5%
有机酸        10%～15% 
无机盐营养剂  20%～25% 
海藻素        10%～12% 
水            43%～57%。 
上述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂的制备方法，包括以下步骤：将酶与水混合，加入有机酸、营养剂、海藻素，混合搅拌，搅拌时间1～8小时。 
上述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，投加到剩余污泥好氧消化池（投加量5～50ppm），一方面由于加速剂螯合了多种微量元素和生长荷尔蒙的有机酸，能够有效促进细胞壁的渗透性，加速细胞的营养过程和代谢过程。另一方面加速内源呼吸，导致更为彻底的可挥发性悬浮物的降解。所以通过加速剂可以加快污泥消减和节约成本。 
本发明的作用机理是： 
在剩余污泥排入好氧消化池后，其中的微生物首先要氧化分解剩余污泥中还未被分解的有机物，这时加速剂中的营养剂，海藻素，有机酸能够有效促进细胞壁的渗透性，加速细胞的营养过程和代谢过程。 
在消化反应进行到第三、第四天是污泥降解速率较快时期，当基质(或食料)缺乏时，微生物开始消耗自己的原生质以获得细胞生存反应的能量，此时，微生物处于内源呼吸阶段，理论上，细胞质可以全部氧化成CO2、H2O和NO3，实际氧化过程中，仅有75％～80％的细胞质可以被氧化，剩余的20％～25％为细胞中惰性成分和不可生物降解的有机物质。这时加速剂中的酶就发挥了促进内源呼吸的功能从而加速有机体分解。 
随着国内经济的发展、生活水平的提高、环境压力逐步增加，污水处理的总量将会大幅度增长，污泥的产量也将进一步增加，污泥的最终处置问题将日益摆在我们面前。随着填埋场库容的减少，污泥处置必须走“无害化、减量化、资源化”的道路。对于污水处理能力规模中等的工业污水处理场站，对污泥消化减量是污泥处理途径不可或缺的环节，厌氧工艺的投资成本和运营的安全性制约，使得好氧消化工艺成为相当部分污水处理企业（日处理能力在5万吨/天左右）经济实用选择，本发明的好氧污泥消减加速剂中螯合了多种微量元素和生长荷尔蒙的有机酸，能够有效促进细胞壁的渗透性，加速细胞的代谢过程，加速内源呼吸，导致更为彻底的有机物的降解。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细、完整地说明： 
实施例1 
首先准备下列原料: 
1)5kg溶菌酶 
2)15kg的富里酸 
3)20kg的无机盐营养剂，具体为:Fe(NO3)3·9H2O 1500g（3.75mol）、Na3PO4 12000g（73.2mol）、Mn(NO3)2·4H2O 1000g（3.98mol）、(NH4)2HPO4 4500g（34.1mol）、ZnCO3 1000g（2.92mol）。 
4）10kg海藻素（其中海藻酸含量12%～14%，有机质含量32%～35%） 
5）50kg的水。 
将1）溶菌酶与5）水混合，依次加入2）、3）、4）然后连续搅拌8小时即可。 
实施例2 
首先准备下列原料： 
1)4kg溶菌酶，1kg纤维素酶 
2)2kg的腐殖酸，12kg富里酸 
3)21kg的无机盐营养剂，具体为:Fe(NO3)3·9H2O 1500g（3.75mol）、Na3PO4 12000g（73.2mol）、Mn(NO3)2·4H2O 1000g（3.98mol）、(NH4)2HPO4 5500g（41.7mol）、ZnCO3 1000g（342.23，2.92mol）。 
4）11kg海藻素（其中海藻酸含量12%～14%，有机质含量30%～35%） 
5）49kg的水。将1）与5）混合，依次加入2）、3）、4），然后连续搅拌6小时即可。 
实施例3 
将实施例1配好的加速剂投加到取自工业废水处理厂的剩余污泥中，进行好氧消化，表1中列出了使用加速剂与不使用加速剂好氧消化剩余污泥的数据比较，其中的对照空白样为不加入加速剂的常规好氧消化。投加量是15ppm。 
表1工业废水处理厂的剩余污泥好氧促生消化效果对比 
Figure BDA00001937575100051
从表1数据统计看，在消化反应进行到第三、第四天是污泥降解速率较快时期，在pH监测记录看，在此期间pH下降速度较快，因此对碱度的调节是保证污泥降解速率的关键因素，平均12小时要补充2g/L的Na2CO3；在试验的过程中第 一天的pH变化最为明显平均每6小时下降0.3主要原因是当基质(或食料)缺乏时，微生物开始消耗自己的原生质以获得细胞生存反应的能量，此时，微生物处于内源呼吸阶段，理论上，细胞质可以全部氧化成CO2、H2O和NO3，实际氧化过程中，仅有75％～80％的细胞质可以被氧化，剩余的20％～25％为细胞中惰性成分和不可生物降解的有机物质。 
另外，加入加速剂的污泥消化速度很明显的要比没有投加的快得多，加入加速剂的污泥去除率一周达到45%，而没有加的才10.08%，从数据上也可以看出，加入加速剂的污泥浓度，平均每天减少近1300mg/L,而没有加入加速剂的污泥浓度消解，平均每天减少还不到350mg/L。由于时间关系，我们不知道没有投加加速剂的，去除率要达到投加加速剂的一周的水平所需要的准确时间，但按这种趋势分析，得需要将近4周的时间。 
从常规的好氧消化理论分析，处理后的污泥存在脱水性能差、污泥含水率高的问题；主要是由于好氧消化时间长造成污泥的结构紧密，细胞表面的结合水比例增加的缘故。采用加速剂的好氧消化工艺，由于消化时间大幅度减少（6～7天），只有常规消化时间（20天）的三分之一，因而细胞间的结合程度同正常的剩余污泥相比变化不大，在脱水机脱水后的污泥含水仍然是只有细胞内的水，而细胞间的结合水比较容易的同胞体分离。 

Claims (9)

1.一种用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
酶            1份；
有机酸        2～5份；
无机盐营养剂  4～9份；
海藻素        2～4份；
所述的酶为蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶和溶酶菌中的一种或几种；
所述的无机盐营养剂为硝酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物；营养剂还含有铵根离子、铁离子、锌离子和锰离子。
2.权利要求1所述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，其特征在于，含有以下重量份的组分：
酶            1份；
有机酸        2～3.5份
无机盐营养剂  4～5份；
海藻素        2～3份。
3.权利要求1所述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，其特征在于，所述无机盐营养剂中，磷元素、氮元素、铁元素、锰元素、锌元素与酶的用量比为15～30mol：10～30mol：0.4～2mol：0.4～2mol：0.4～1.5mol：1kg。
4.权利要求1所述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，其特征在于，所述无机盐营养剂中，磷元素、氮元素、铁元素、锰元素、锌元素与酶的用量比为18～25mol：15～24mol：0.6～1mol：0.6～1mol：0.5～0.8mol：1kg。
5.权利要求1所述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，其特征在于，所述海藻素中，所含海藻酸含量大于12%，有机质含量大于30%。
6.权利要求1所述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，其特征在于，所述有机酸为黄腐酸、腐殖酸或富里酸中的一种或几种。
7.权利要求1所述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，其特征在于，还含有水；酶、无机盐营养剂、海藻素和有机酸的总重量与水的重量比为1：0.1～1：50。
8.权利要求1所述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂，其特征在于，含有以下重量比的组分：
酶3%～5%；
有机酸10%～15%；
无机盐营养剂10%～25%；
海藻素10%～12%；
水43%～57%。
9.权利要求1～8任一项所述用于工业废水剩余污泥处理的好氧污泥消减加速剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将酶溶解于水，加入有机酸、营养剂、海藻素混合搅拌。
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