CN104973743B - 一种改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的方法，所述方法包括化学药剂CaCl2，研究了其对酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的影响；本发明还公开了CaCl2在调理污泥时的最佳投加量和投加时间。结果表明，化学药剂CaCl2可以改善污泥的脱水性能，最佳投加量为(0.08‑0.12)CaCl2/g干污泥，且其在水解反应前投加比在水解后投加效果更好。当CaCl2在厌氧水解前投加，经4‑5 h水解反应后，污泥毛细吸水时间CST由83.9 s（0 g CaCl2/g干污泥）下降到27.6 s（0.10 g CaCl2/g干污泥），相应地，Zeta电位由‑13.8 mV上升到‑7.14 mV；当CaCl2于水解反应4‑5 h后投加时，CST由84.5 s（0 g CaCl2/g干污泥）降低到65.0 s（0.10 g CaCl2/g干污泥），相应地，Zeta电位由‑13.7 mV上升到‑9.04 mV。该方法拓宽了污泥脱水的途径，可以减量化污泥。

Description

一种改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种化学物质对污泥脱水性能改善的方法。
背景技术
活性污泥法是目前世界上应用最为广泛的污水生物处理技术之一，但此技术最大的弊端就是产生大量的剩余污泥。目前，我国污泥产生量约为2500万吨/年（按含水率85%计算），若不及时进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染。污泥厌氧消化是目前国内外常用的污泥处理方法，以消灭病原菌、减少挥发性固体和去除恶臭，达到污泥稳定化和资源化利用的目的。酶处理技术可以缩短污泥消化时间，提高污泥水解效率，同时污泥水解液可资源化利用，污泥则进一步做脱水处理。研究表明，经厌氧水解处理后的污泥脱水性能变差，从而使污泥的处理处置受到诸多的局限和存在很多的弊端。因此，改善酶法水解处理后污泥的脱水性能是解决酶法水解污泥技术的关键。
目前，在各种污泥的调理方法中，化学方法是较为简单且应用较广的一种方法。金属盐类在污泥絮凝、稳定和脱水过程中起重要作用。二价阳离子通过与带阴离子的相邻细胞表面的架桥作用促进污泥絮体的形成。据报导，Ca2+能够增加细胞壁的通透性，诱导细胞表面脱水。因此，利用Ca2+来调理酶强化污泥水解体系中的污泥，可以改善其脱水性能，在一定程度上减量化污泥。
工业级的CaCl2是比较常见、容易获得、价格低廉的化学药剂，其能明显改善污泥的脱水性能。目前，将石灰作为助凝剂提高絮凝剂的絮凝效率已有相关的报道，但对于使用化学药剂CaCl2来改善酶强化污泥水解体系中污泥的脱水性能，及对其投加剂量和投加时间的研究还鲜有报道。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种经济高效，易控制的调理污泥的方法，该方法拓宽了污泥脱水的途径，可以减量化污泥。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明中所提到的酶强化污泥水解体系即通过投加复合酶（蛋白酶:淀粉酶=3:1）(0.05-0.07) g/g干污泥来强化污泥水解的过程。
本发明是利用化学药剂CaCl2来改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的方法，其特征在于投加复合酶（蛋白酶:淀粉酶=3:1）(0.05-0.07) g/g干污泥的同时，投加CaCl2 (0.08-0.12) g/g干污泥，在厌氧条件下置于50℃水浴上反应4-5 h，有机质不断降解，强化了污泥水解。同时，Ca2+能够增加细胞壁的通透性，诱导细胞表面脱水，从而改善污泥的脱水性能，减量化污泥。
本发明中利用化学药剂CaCl2来改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的流程如图1所示。
下面进一步详述本发明。
污泥：取污水处理厂二沉池剩余污泥沉淀4-5 h后去上清液，再经 0.71 mm筛网过滤去除杂质后，4℃冰箱中保存备用。
酶溶液配制：取1 g蛋白酶溶解于20 mLpH为7.2的磷酸缓冲溶液中，于45~50℃下加温搅拌溶解。因为酶中含杂质较多，溶解效果不佳，1000 r/s离心处理后，取上清液，得到蛋白酶溶液。淀粉酶溶解于19 mL pH为6.8的磷酸缓冲溶液中，再加入1 mL 0.3 %氯化钠溶液，作为淀粉酶的激活剂，其它处理如蛋白酶。
向剩余污泥中投加复合酶（蛋白酶:淀粉酶=3:1）(0.05-0.07) g/g干污泥的同时，投加CaCl2 (0.08-0.12) g/g干污泥，通入氮气约4 min以驱除残留空气，在厌氧条件下，置于50℃水浴振荡器（100 r/min）上反应4-5 h，有机质不断降解，强化了污泥水解，水解液可进一步资源化利用。同时，Ca2+能够增加细胞壁的通透性，诱导细胞表面脱水，污泥脱水性能得到改善，经脱水后，污泥体积降低，减少了污泥运输和后续处理的费用。
分析可知，化学药剂CaCl2可以改善污泥的脱水性能，最佳投加量为0.10 g CaCl2/g干污泥，且其在厌氧水解前投加比在水解后投加效果更好。当CaCl2在污泥厌氧水解前投加，经4-5 h厌氧水解反应后，污泥毛细吸水时间CST由83.9 s（0 g CaCl2/g干污泥）下降到27.6 s（0.10 g CaCl2/g干污泥），Zeta电位由-13.8 mV上升到-7.14 mV；当CaCl2于污泥厌氧水解反应4-5 h后投加时，CST由84.5 s（0 g CaCl2/g干污泥）降低到65.0 s（0.10 gCaCl2/g干污泥），Zeta电位由-13.7 mV上升到-9.04 mV。随CaCl2投加量的增加，污泥离心上清液的浊度不断降低，且CaCl2在污泥厌氧水解反应前投加比反应后投加的浊度更低。CaCl2在污泥厌氧水解反应后投加释放的溶解性碳水化合物和溶解性蛋白质的量更多，而溶解性有机物的释放会影响污泥的脱水性能，由此也可知，CaCl2于厌氧水解过程前投加的脱水效果更好。
附图说明
图1 CaCl2调理酶强化污泥水解体系中污泥的工艺流程图；
图2 CST随CaCl2投加量的变化；
图3 Zeta电位随CaCl2投加量的变化；
图4 溶解性碳水化合物随CaCl2投加量的变化；
图5 溶解性蛋白质随CaCl2投加量的变化。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明作进一步的说明，但不意味着限制本发明的保护范围。
实施例1
（一）CaCl2改善酶强化污泥水解体系中污泥的脱水性能
向剩余污泥中投加复合酶（蛋白酶:淀粉酶=3:1）0.06 g/g干污泥的同时，投加CaCl2 0.10 g/g干污泥，通入氮气约4 min以驱除残留空气，在厌氧条件下，置于50℃水浴振荡器（100 r/min）上反应4 h，取样进行污泥沉降与脱水指标如：污泥CST、Zeta电位、离心上清液浊度、溶解性碳水化合物和溶解性蛋白质等的测定，可知CaCl2可以改善酶法厌氧水解污泥的脱水性能，污泥毛细吸水时间CST由83.9 s（0 g CaCl2/g干污泥）降低到27.6 s（0.10 g CaCl2/g干污泥），Zeta电位由-13.8 mV上升到-7.14 mV；随CaCl2投加量的增加，污泥离心上清液的浊度不断降低。
（二）CaCl2的投加时间
向剩余污泥中投加复合酶（蛋白酶:淀粉酶=3:1）0.06 g/g干污泥的同时，投加CaCl2 0.10 g/g干污泥，经4 h厌氧水解反应后，CST由83.9 s（0 g CaCl2/g干污泥）降低到27.6 s（0.10 g CaCl2/g干污泥），相应地，Zeta电位由-13.8 mV上升到-7.14 mV；向剩余污泥中投加复合酶（蛋白酶:淀粉酶=3:1）0.06 g/g干污泥，经4 h厌氧水解反应后，再向水解体系中投加CaCl2 0.10 g/g干污泥，CST由84.5 s（0 g CaCl2/g干污泥）降低到65.0 s（0.10g CaCl2/g干污泥），相应地，Zeta电位由-13.7 mV上升到-9.04 mV。随CaCl2投加量的增加，污泥离心上清液的浊度不断降低，且CaCl2在厌氧水解反应前投加比反应后投加的浊度更低。CaCl2在厌氧水解反应后投加释放的溶解性碳水化合物和溶解性蛋白质的量更多，而溶解性有机物的释放会影响污泥的脱水性能，由此也可知，CaCl2于厌氧水解反应前投加脱水效果更好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用化学药剂CaCl2改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的方法，其具体步骤为：
(1) 取污水处理厂二沉池剩余污泥沉淀4-5 h后去上清液，再将磷酸缓冲溶液溶解的复合酶投加至剩余污泥中，其投加量为(0.05-0.07) g/g干污泥；
所述复合酶为蛋白酶和淀粉酶溶液的混合液，其中复合酶溶液中蛋白酶和淀粉酶的质量比为3:1；
(2) 再将化学药剂投加至剩余污泥中，其中化学药剂的投加量为(0.08-0.12) g/g干污泥；
所述化学药剂为氯化钙粉末 (CaCl2)；CaCl2应在厌氧水解反应前投加；
(3) 在厌氧条件下，置于50℃水浴上反应4-5 h。
2.根据权利要求1所述的利用化学药剂CaCl2改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的方法，其特征在于所述干污泥是指经105℃烘干不含水的污泥。
3.根据权利要求1所述的利用化学药剂CaCl2改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的方法，其特征在于所述蛋白酶和淀粉酶溶液的配制过程为：取1 g 蛋白酶溶解于20 mLpH为7.2的磷酸缓冲溶液中，于45-50℃下搅拌溶解，离心得上清液，即为蛋白酶溶液；取1 g淀粉酶溶解于19 mL pH为6.8磷酸缓冲溶液中，再加入1 mL 0.3 %氯化钠溶液作为淀粉酶的激活剂，于45-50℃下搅拌溶解，离心得上清液，即为淀粉酶溶液。
4.根据权利要求1所述的利用化学药剂CaCl2改善酶强化污泥水解体系中污泥脱水性能的方法，其特征在于化学药剂CaCl2的最佳投加量为0.10 g CaCl2/g干污泥。
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