CN108623119B - 一种提高污泥热水解效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高污泥热水解效率的方法。所述方法包括步骤：将污泥溶胞促进剂与脱水污泥混合进行污泥热水解。

Description

一种提高污泥热水解效率的方法

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种提高污泥高温热水解过程的效率的方法。

背景技术

脱水污泥是污水处理过程中产生的主要副产物，其不仅含丰富的水分、有机物和微生物，而且可能含有重金属等多种可导致环境污染的有害物质，因此污泥的不当处理很有可能造成二次环境污染。目前关于污水污泥处理技术的研究主要在三个方面：一是促进污泥高效脱水、有机物溶解的预处理技术；二是可实现污泥最终处置的焚烧与卫生填埋技术；三是污泥多种形式的资源回用技术。

污泥高温热水解是其中一种高效的污泥预处理技术。污泥高温热水解预处理工艺流程是以高含固的脱水污泥(含固率10％-20％)为对象，采用高温(155℃-170℃)、高压(-6bar)对污泥进行热水解和闪蒸处理，脱水污泥经高温、高压和压力瞬间释放，迫使污泥分子结构发生变化，使污泥中的胞外聚合物和大分子有机物发生水解，并破解污泥中微生物的细胞壁，强化物料的可生化性能，改善物料的流动性。污泥热水解主要用于(1)改善污泥的脱水性能，降低污泥含水率；(2)提高污泥的厌氧消化性能，提高污泥厌氧消化的沼气产量，进一步降低沼渣的含水率，有利于厌氧消化后沼渣的资源化利用；(3)用于获取反硝化碳源，污泥热水解后的水解液中含有较丰富的挥发性脂肪酸，因此将污泥水解液作为碳源用于反硝化脱氮系统可以节约外加碳源的费用；(4)基于隐性生长的污泥减量。剩余污泥先经过细胞溶化处理，然后返回曝气池作为基质被其他微生物利用，这种基于细胞溶解产物的生长方式称为隐性生长。由于微生物的隐性生长，剩余的活性污泥量大大减少。另外，对含有重金属的污泥，经热水解后，污泥中的重金属主要存在于固相中，主要以残渣态形式存在，迁移性较水解前有明显的降低，可大大降低重金属的危害性。

目前，污泥热水解技术工业化应用中仍存在以下问题需要克服：(1)部分脱水污泥由于粘度增大，无法直接进行热水解预处理，仍需与污水或含水率较高的剩余污泥进一步混合，使热水解反应器固体负荷下降；(2)污泥有机物转化效率不稳定，偏低，导致污泥稳定化效果不理想；(3)由于脱水污泥流态不稳定，给污泥热水解反应器的热效率、传质传热、设备连续运行稳定带来很多困难。因此，本领域迫切需要克服这些问题。

发明内容

本发明旨在提供一种能够高效率进行污泥高温热水解的方法。

本发明提供一种提高污泥热水解效率的方法，所述方法包括步骤：将污泥溶胞促进剂与脱水污泥混合进行污泥热水解。

在另一优选例中，所述污泥溶胞促进剂的加入量为2-5mg/L。

在另一优选例中，所述脱水污泥的含水率不超过80％。

在另一优选例中，所述污泥溶胞促进剂含有下述组分：

其中组分(a)+(b)+(c)+(d)为组合物总重量的80％-100％。

在另一优选例中，其中含有0.5-3重量份的鼠李糖脂；含有0.25-1.5重量份的耐高温复合酶；含有3-8重量份的吸附除臭剂。

在另一优选例中，以所述碱液的总重量计，其中碱的浓度为28％-32％；所述碱选自下述的至少一种：氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠。

在另一优选例中，所述耐高温复合酶包括植酸酶和耐高温淀粉酶；植酸酶和耐高温淀粉酶的重量比为1：0.3-3；更优选为1：0.5-2。

在另一优选例中，所述吸附除臭剂中含有沸石粉和硅藻土；所述沸石粉和硅藻土的用量比为1：2-3。

在另一优选例中，所述污泥溶胞促进剂由下述组分构成：

据此，本发明提供了一种能够高效率进行污泥高温热水解的方法。

附图说明

图1显示了污泥热水解及测试的流程。

具体实施方式

发明人经过广泛而深入的研究，发现可根据污泥热水解高温、高压的特点，通过选择适合该工艺的加碱、加表面活性剂和加酶的配方，进一步提高污泥热水解效率。在此基础上，完成了本发明。

如本发明所用，“污泥高温水解”、“污泥高温热水解”和“污泥热水解”可以互换使用，都是指包括污泥热水解单元的过程，例如依次包括污泥浆化、污泥热水解、污泥泄压闪蒸等步骤；或者任何含有污泥热水解单元的活性污泥法处理系统，如污泥热水解+污泥厌氧消化单元、污泥热水解+污泥压滤单元。

污泥经过高温热水解过程可以达到污泥絮体结构的解体、污泥细胞破碎和有机物的释放、有机物的水解的效果，从而使污泥的脱水性能和溶解性化学需氧量(SCOD)增加。但由于脱水污泥的粘度普遍较高，导致污泥热水解时间较长、热水解效率偏低。

本发明为了提高污泥热水解的效率，向脱水污泥中加入一种污泥溶胞促进剂，以脱水污泥与该污泥溶胞促进剂的总体积计，上述污泥溶胞促进剂的加入量控制在2-5mg/L，所述脱水污泥的含水率不超过80％。

在本发明的一种实施方式中，在脱水污泥进入污泥浆化罐的同时加入所述的污泥溶胞促进剂。

如本发明所用，“促进剂”和“污泥溶胞促进剂”可以互换使用，都是指包括碱液、表面活性剂、耐高温酶和除臭剂的组合物。

其中的碱液是无机碱的水溶液，所述的无机碱包括但不限于以下化合物中的至少一种：氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠；其中的表面活性剂为鼠李糖脂；所述耐高温酶是一种复合酶，在100℃时仍能保持很高酶活，复合酶中包括植酸酶(≥20000U)和耐高温淀粉酶(≥10000U)；除臭剂为一吸附除臭剂，包括沸石粉和硅藻土，其中硅藻土的比表面积一般取30-60m²/g；沸石粉的粒度一般取40-100目。

在本发明的一种实施方式中，所述促进剂中包括：

50重量份的30wt％碱液(以无机碱的水溶液的总重量计)；

0.2-3重量份的鼠李糖脂；

0.1-1.5重量份的耐高温复合酶；和

1-8重量份的吸附除臭剂。

鼠李糖脂的含量优选为0.5-3重量份，更优选为0.5-1.5重量份，最优选为0.8-1.2重量份。

耐高温复合酶的含量优选为0.25-1.5重量份，更优选为0.25-0.75重量份，最优选为0.3-0.6重量份。

吸附除臭剂的含量优选为3-8重量份，更优选为3-5重量份，最优选为3.2-4重量份。

本发明使用的耐高温复合酶中所含有的植酸酶和耐高温淀粉酶的重量比为1：0.3-3，优选为1：0.5-2，更优选为1：0.8-1.5。

本发明使用的吸附除臭剂中沸石粉与硅藻土的用量比为1：2-3。本发明使用的吸附除臭剂对获得的促进剂不仅具有较强的吸附作用，而且吸附容量很大，有助于形成一种“负载型”的复合促进剂，使负载于“载体”上的促进剂在污泥混合液中并不像单纯的促进剂那样会迅速“溶解”，而以相对较低的速率缓慢释放，因此可将这种“负载型”的复合促进剂视作“缓释的”促进剂。这样使得污泥胶团内能获得较高和较长时间的促进剂浓度。

本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。

本发明的主要优点在于：

1、本发明提供的方法使污泥热水解后的溶解性COD(SCOD)大大增加，相同的污泥热水解的反应条件，SCOD可以增加20-60％。

2、本发明提供的方法使污泥粘度大大降低，相同的污泥热水解的反应条件，粘度可以降低80-95％。

3、本发明提供的方法使污泥热水解的反应时间缩短，达到相同的SCOD产出，反应时间仅需常规时间2/3-3/4。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。本发明中的重量体积百分比中的单位是本领域技术人员所熟知的，例如是指在100毫升的溶液中溶质的重量。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

以下各个实施例、对比例和比较例中为污泥高温水解而配制的组合物采用以下方法进行试验测试：

试验的污泥为金山第二工业区污水处理厂经离心脱水后的污泥，污泥的理化性质为：

含固率 17.8％

SCOD 4129.6mg/L

粘度 69.9％

污泥热水解是污泥处理中的一种预处理的方法，目的是将污泥中有机质尽量转化为可生化的、更易处理的小分子物质，通常以SCOD表征，转化率越高越好，同时改善污泥的流动性，以方便后续输送和处理，通常以粘度表征，越流畅越好。

污泥采用批式污泥热水解进行处理，反应流程包括污泥浆化、污泥热水解、污泥泄压闪蒸(参见图1)。浆化罐内温度保持在97℃,反应时间30-60min；污泥热水解过程中，使其温度升至165℃，压力0.6MPa,热水解反应约30-45min；闪蒸过程中，闪蒸罐压力保持在0.1MPa，平衡温度为102℃。

试验反应器处理量为300L/小时。

以下实施例中所用的鼠李糖脂购自河南富茂化工产品有限公司；植酸酶(≥20000U)购自夏盛实业集团有限公司；耐高温淀粉酶(≥10000U)购自河南佑康化工产品有限公司；硅藻土(比表面积30-60m2/g)购自天津市鼎盛鑫化工有限公司；沸石粉(粒度40-100目)购自蓝科净水材料有限公司。

实施例1-12

实施例1-12污泥溶胞促进剂按比例进行配制，其中50重量份30％碱液(氢氧化钠水溶液)，1重量份鼠李糖脂，0.4重量份耐高温复合酶(植酸酶：耐高温淀粉酶＝1：1)，3.5重量份吸附除臭剂(沸石粉：硅藻土＝2：5)。

在上述批式污泥热水解进行处理时，根据表1中的加入量加入污泥溶胞促进剂。

表1和表2中的比较例1-3的污泥热水解处理方式同实施例1-12，除了没有使用污泥溶胞促进剂。

表1

表2

目前污水厂离心出来的污泥含水率通常在80％左右，按照现有的热水解工艺，一般是加水调节到含水率90％(即1吨80％的污泥加1吨水)再进行处理，才能保证后续需要的粘度范围。而针对有机质的转化，现有的做法是调节浆化和热水解时间，以达到所需的转化率，效率比较低下，处理完的污泥粘度还往往大于300cp。

上述结果表明，在同等浆化和热水解时间下，本发明加入溶胞促进剂后，有机质转化效率大幅度提高，同时污泥粘度也得到大幅度改善。

因此，假设有一个污水厂每天出含水率80％的泥100吨，常规污泥热水解需处理量200吨/天污泥(含水率90％)的装置，用本发明的工艺只需处理量100吨/天污泥(含水率80％)的装置，投资成本和运行成本都大幅下降，有机质转化更完全，后续工艺处理更简便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

Claims (7)

1.一种提高污泥热水解效率的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：将污泥溶胞促进剂与脱水污泥混合进行污泥热水解；所述污泥溶胞促进剂的加入量为2-5mg/L；

所述污泥溶胞促进剂含有下述组分：

其中组分(a)+(b)+(c)+(d)为组合物总重量的80％-100％；

所述耐高温复合酶包括植酸酶和耐高温淀粉酶；植酸酶和耐高温淀粉酶的重量比为1：0.3-3；

所述吸附除臭剂中含有沸石粉和硅藻土。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱水污泥的含水率不超过80％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中含有0.5-3重量份的鼠李糖脂；含有0.25-1.5重量份的耐高温复合酶；含有3-8重量份的吸附除臭剂。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述碱液的总重量计，其中碱的浓度为28％-32％；所述碱选自下述的至少一种：氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植酸酶和耐高温淀粉酶的重量比为1：0.5-2。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沸石粉和硅藻土的用量比为1：2-3。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述污泥溶胞促进剂由下述组分构成：

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