CN108862992A

CN108862992A - 一种蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法

Info

Publication number: CN108862992A
Application number: CN201810734355.1A
Authority: CN
Inventors: 王伟云; 李学绅; 张进; 杨天华
Original assignee: Shenyang Aerospace University
Current assignee: Shenyang Aerospace University
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本发明涉及到一种蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，属于污泥脱水技术领域。本发明首先调节污泥含水率，对污泥进行酸化处理(pH＝2‑3)，然后加入蛋白酶进行调理，最后经热压力机脱水，其中，蛋白酶调理过程中，蛋白酶的添加量为污泥干重的2～6％，热压力脱水过程中，热压力的加热温度为70～80℃，施加压力为5～7Mpa，脱水作用时间不大于5min。本发明添加蛋白酶会部分降解污泥中的有机质和生物大分子物质，使污泥中的结合水、束缚水脱离化学键的束缚，使絮体结构变的更为松散，增加了污泥颗粒之间的孔隙率，再结合热压力的作用可以实现污泥快速、大量的脱水，污泥体积显著减少，实现污泥的减量化处理。

Description

一种蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法

技术领域

本发明属于污泥脱水技术领域，特别提供了一种蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法。

背景技术

污水污泥通常被称为生物固体，是城市污水处理过程中的主要产物。来自浓缩池的污泥含水率通常为98％左右，通常来说，污泥系统中的水分可分为自由水(约占70％左右)、间隙水(约20％)、吸附水(约7％)和束缚水(约3％)。中国住房和城乡建设部发布的关于城市污水处理厂处理的脱水污泥的最低干固体含量为40％，而常规的机械脱水方法只能去除大部分的自由水，而间隙水、吸附水、束缚水只能通过特殊的方法处理后才能脱除。

目前，常用污泥减量化的方法有堆肥、发酵、燃烧等方法。然而堆肥不但占用土地面积大，而且时间周期较长，污泥处理处置过程缓慢；发酵处理后剩余的污泥产物含水率依然高达80％，还需要进行二次处理，使处置成本提高；燃烧法虽然能使污泥减量化达到显著的效果，但污泥含水率高、热值低，需要投入大量的热能，处置成本高。

公开日期为2013年02月06日，公开号为CN102910793A，申请号为201210449383.1的发明专利公开了一种污泥联合调理脱水方法，提出向酸化后的污泥(pH＝5)中投加H₂O₂和FeSO₄，利用Fenton试剂强氧化作用降解有机物，然后投加表面活性剂CTMAB降低表面张力，再加入聚丙烯酞胺CPAM对污泥颗粒进行絮凝，最后进行离心脱水。该方法添加药剂的种类多，处理成本大，操作过程也较为繁琐。该方法污泥脱水效果较差，仅由87.7％降低到78.2％，含水率依然较高，不能达到污泥深度脱水的处理效果，不利于污泥后续的利用与处理。

公开日期为2016年02月03日，公开号为CN105293845A，申请号为CN201510706063.3的发明专利公开了一种污泥减量化的处理方法，提出将二沉池污泥静置沉降，完成初次浓缩；在进行气浮处理，完成二次浓缩，然后进行pH调节、蒸汽加热、加入强氧化剂，最后进行机械脱水。该方法虽然能一定程度降低污泥的含水率，但需要进行两次浓缩过程，操作周期长；另外蒸汽加热设备要求高，投资大。强氧化剂处理会产生有害气体，二次污染环境。因此，该方法存在一定弊端。

因此，基于以上现状，开发一种经济、高效、节能、快速的污泥脱水方法已势在必行。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，以解决现有污泥脱水方法过程复杂、成本高、脱水效果差等问题。

本发明提供的技术方案是：一种蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，包括如下步骤：

1)、调节含水率

将待处理污泥含水率调节至90％以上；

2)、酸化预处理

向污泥中加入浓HCl，调节污泥的pH值至2～3，得酸化后污泥；

3)、蛋白酶调理

向酸化后污泥中加入蛋白酶，并在55～65℃，150～170r/min的条件下恒温震荡4～6h，得调理后的污泥，其中，蛋白酶的添加量为污泥干重的2～6％；

4)、热压力脱水

利用热压力对调理后的污泥脱水，得脱水后的污泥，其中，热压力的加热温度为70～80℃，施加压力为5～7Mpa，脱水作用时间不大于5min。

优选，步骤3)中，蛋白酶的添加量为污泥干重的4％。

进一步优选，步骤3)中，向酸化后污泥中加入蛋白酶，并在60℃，160r/min的条件下恒温震荡5h，得调理后的污泥。

进一步优选，步骤3)中，加入的蛋白酶为胃蛋白酶。

进一步优选，步骤4)中，用不低于100目的滤布包覆调理后的污泥，之后，进行热压力脱水。

进一步优选，所述滤布为200目滤布。

进一步优选，步骤4)中，热压力的加热温度为75℃，施加压力为6Mpa，脱水作用时间为1min。

进一步优选，污泥干重通过烘干法计算。

本发明提供的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法的有益效果如下：

(1)、用浓HCl调节污泥的pH值，使污泥酸化，在这个过程中污泥絮体结构会受到一定程度的破坏，导致污泥絮体结构不稳定，使污泥絮体渗透性增加，可压缩性降低，使污泥絮体中的水分脱出；

(2)、采用蛋白酶作为污泥脱水的调理剂，由于酶是高效的催化剂，具有极高的生物活性，当与污泥混合时，会部分降解污泥中的有机质和生物大分子物质，使污泥中的结合水、束缚水脱离化学键的束缚，使污泥絮体结构变的更为松散，提高了污泥颗粒间的孔隙率，从而有利于脱水；

(3)、本发明中，将安全、无毒、环境友好型的蛋白酶作为污泥脱水处理的调理剂，不但反应条件温和，还具有高效、快速、节能等优点；

(4)、整个脱水过程工艺简单，设备投资低，不引入二次污染物，污泥脱水性好，有利于污泥进一步的资源化利用。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明提供的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步解释，但并不局限本发明。

如图1所示，本发明提供了一种蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，包括如下步骤：

1)、调节含水率

将待处理污泥的含水率调节至90％以上；

2)、酸化预处理

向污泥中加入浓HCl，调节污泥的pH值至2～3，得酸化后污泥；

3)、蛋白酶调理

4)、热压力脱水

该蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，经济、节能、高效，通过蛋白酶与热压力协同作用处理污泥，可以实现污泥中水分快速、高效地脱除，使污泥含水率降低，体积减小，含固率增加，从而有利于污泥后续的处理处置，为污泥的资源化、能源化利用提供一种途径和方法。

作为技术方案的改进，步骤3)中，蛋白酶的添加量为污泥干重的4％。

作为技术方案的改进，步骤3)中，向酸化后污泥中加入蛋白酶，并在60℃，160r/min的条件下恒温震荡5h，得调理后的污泥。

作为技术方案的改进，步骤3)中，加入的蛋白酶为胃蛋白酶。

作为技术方案的改进，步骤4)中，用不低于100目的滤布包覆调理后的污泥，之后，进行热压力脱水，通过滤布包覆污泥，可以使热压力的热量与压力完全作用于污泥之上，没有中间传质阻力的消耗，能量利用率高。

作为技术方案的改进，所述滤布为200目滤布。

作为技术方案的改进，步骤4)中，热压力的加热温度为75℃，施加压力为6Mpa，脱水作用时间为1min。

作为技术方案的改进，污泥干重通过烘干法计算。

实施例1

取污泥300g(含水率98.17％，折算为干污泥质量为5.49g)(沈阳北部污水处理厂污泥)，向污泥中加入浓HCl，调节pH值为2，得酸化后污泥，之后向酸化后的污泥中加入0.1098g胃蛋白酶(胃蛋白酶质量为干污泥质量的2％)，并在55℃，150r/min的条件下恒温震荡4h，得到调理后污泥。

将热压力机的两块压泥板预先升温至70℃，用100目滤布将调理后的污泥包覆置于热压力机上，并施加5Mpa压力，5min后将滤布包覆的调理后的污泥取下，得到脱水后的污泥。

取部分脱水的后污泥置于105℃的烘箱中烘干，测其含水率。

结果表明，脱水后的污泥含水率为56.68％，与处理前98.17％相比，含水率降低了42.26％，实现了污泥的减量化处理。

实施例2

取污泥300g(含水率98.17％，折算为干污泥质量为5.49g)(沈阳北部污水处理厂污泥)，向污泥中加入浓HCl，调节pH值为2，得酸化后的污泥，之后向酸化后的污泥中加入0.1098g酸性蛋白酶(酸性蛋白酶质量为干污泥质量的2％)，并在55℃，150r/min的条件下恒温震荡4h，得到调理后的污泥。

取部分脱水的后污泥置于105℃的烘箱中烘干，测其含水率。

结果表明，脱水后的污泥含水率为58.32％，与处理前98.17％相比，含水率降低了40.59％，实现了污泥的减量化处理。

实施例3

取污泥300g(含水率97.85％，折算为干污泥质量为6.45g)(大连开发区污水处理厂污泥)，向污泥中加入浓HCl，调节pH值为2.5，得酸化后的污泥，之后向酸化后的污泥中加入0.258g胃蛋白酶(胃蛋白酶质量为干污泥质量的4％)，并在60℃，160r/min的条件下恒温震荡5h，得到调理后的污泥。

将热压力机的两块压泥板预先升温至75℃，用200目滤布将调理后的污泥包覆置于热压力机上，并施加6Mpa压力，1min后将滤布包覆的调理后的污泥取下，得到脱水后的污泥。

取部分脱水后的污泥置于105℃的烘箱中烘干，测其含水率。

结果表明，脱水后的污泥含水率为53.29％，与处理前97.85％相比，含水率降低了45.53％，污泥的减量化处理结果显著。

实施例4

取污泥300g(含水率97.85％，折算为干污泥质量为6.45g)(大连开发区污水处理厂污泥)，向污泥中加入浓HCl，调节pH值为2.5，得酸化后的污泥，之后向酸化后的污泥中加入0.258g酸性蛋白酶(酸性蛋白酶质量为干污泥质量的4％)，并在60℃，160r/min的条件下恒温震荡5h，得到调理后的污泥。

取部分脱水后的污泥置于105℃的烘箱中烘干，测其含水率。

结果表明，脱水后的污泥含水率为55.42％，与处理前97.85％相比，含水率降低了43.36％，污泥的减量化处理结果显著。

实施例5

取污泥300g(含水率97.92％，折算为干污泥质量为6.24g)(沈阳南部污水处理厂污泥)，向污泥中加入浓HCl，调节pH值为3，得酸化后的污泥，之后向酸化后的污泥中加入0.3744g胃蛋白酶(胃蛋白酶质量为干污泥质量的6％)，并在65℃，170r/min的条件下恒温震荡6h，得到调理后的污泥。

将热压力机的两块压泥板预先升温至80℃，用300目滤布将调理后的污泥包覆置于热压力机上，并施加7Mpa压力，3min后将滤布包覆的调理后的污泥取下，得到脱水后的污泥。

取部分脱水后的污泥置于105℃的烘箱中烘干，测其含水率。

结果表明，脱水后的污泥含水率为60.65％，与处理前97.92％相比，含水率降低了38.06％，污泥的减量化处理结果显著。

实施例6

取污泥300g(含水率97.92％，折算为干污泥质量为6.24g)(沈阳南部污水处理厂污泥)，向污泥中加入浓HCl，调节pH值为3，得酸化后的污泥，之后向酸化后的污泥中加入0.3744g酸性蛋白酶(酸性蛋白酶质量为干污泥质量的6％)，并在65℃，170r/min的条件下恒温震荡6h，得到调理后的污泥。

取部分脱水后的污泥置于105℃的烘箱中烘干，测其含水率。

结果表明，脱水后的污泥含水率为62.36％，与处理前97.92％相比，含水率降低了36.31％，污泥的减量化处理结果显著。

从实施例1至实施例6可以看出：

1、实施例3和实施例4的脱水效果较其他实施例更好；

2、蛋白酶的最适添加量为污泥干重的4％；

3、胃蛋白酶的脱水效果比其他蛋白酶的效果更好。

以上所述，仅是本发明技术方案的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、调节含水率

将待处理污泥的含水率调节至90％以上；

2)、酸化预处理

向污泥中加入浓HCl，调节污泥的pH值至2～3，得酸化后污泥；

3)、蛋白酶调理

4)、热压力脱水

2.按照权利要求1所述的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，其特征在于：步骤3)中，蛋白酶的添加量为污泥干重的4％。

3.按照权利要求1所述的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，其特征在于：步骤3)中，向酸化后污泥中加入蛋白酶，并在60℃，160r/min的条件下恒温震荡5h，得调理后的污泥。

4.按照权利要求1所述的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，其特征在于：步骤3)中，加入的蛋白酶为胃蛋白酶。

5.按照权利要求1所述的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，其特征在于：步骤4)中，用不低于100目的滤布包覆调理后的污泥，之后，进行热压力脱水。

6.按照权利要求5所述的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，其特征在于：所述滤布为200目滤布。

7.按照权利要求1所述的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，其特征在于：步骤4)中，热压力的加热温度为75℃，施加压力为6Mpa，脱水作用时间为1min。

8.按照权利要求1所述的蛋白酶联合热压力对污泥脱水的方法，其特征在于：污泥干重通过烘干法计算。