CN109293189B - 一种促进污泥水解酸化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种促进污泥水解酸化的方法。本发明采用海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂作为复合表面活性剂，一方面具有良好的增溶作用，使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度提高，另一方面能够促进溶解性产酸基质的生成，大量积累有机酸，为产酸菌提供丰富的发酵底物，从而较大程度促进污泥的水解和酸化，且安全无毒，无二次污染。纤维素的添加对污泥颗粒物中有机质的释放有明显的促进作用，能够提高SCOD含量。

Description

一种促进污泥水解酸化的方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种促进污泥水解酸化的方法。
背景技术
污泥，又称作污水污泥，是一种组成结构复杂的泥水混合物，市政工程、工业生产制造以及居民生活等都会产生大量的污水，由此产生污泥的量也很大。污泥作为污水净化处理过程的副产物，主要包含大量的水分、有机物、无机物和微生物，含水率高是其显著特点。污泥经过初步脱水后含水率仍在80％以上，是一种呈胶羽结构的悬浮固体，具有结构松散，外形不规则的特点。污泥富集了污水处理过程中留下的大部分病原物，主要是细菌、病毒和虫卵等。例如，细菌类有沙门氏菌，致病性大肠杆菌等，病毒有呼吸肠病毒、轮状病毒等，虫卵有蛔虫卵、绦虫卵等，这些细菌、病毒、虫卵如果不经过处理而直接流入江河湖泊中，将会对水质安全带来隐患。除了病原物之外，污泥还富集了污水中的绝大部分重金属，这些重金属是以吸附或沉淀的方式转移到污泥中，未经处理而直接排放到自然环境，将会来带一系列的安全隐患，重金属以土壤渗滤液的形式进入到土壤中，污染地下水水质，造成二次污染；重金属处理不慎还会被植物吸收，并通过食物链的形式进入到人体中，危害人体安全。此外，污泥中还存在一些有机污染物，例如具有致癌作用的二噁英，会严重危害人体健康。
污泥处理是为了实现污泥减量化、无害化、稳定化的目标，对污泥进行资源化与能源化利用已成为全球关注的热点。污泥的厌氧消化过程主要可分为三个阶段，即污泥中颗粒态有机物的水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，促进水解酸化能够在实现污泥资源化的同时，可实现污泥的减量化和稳定化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种促进污泥水解酸化的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为80％～95％的浓缩污泥；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量5％～25％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量0.1％～2％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为200～500W，超声频率为80～120kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为5～30d，获得发酵后的水解酸化体系。
不同的表面活性剂促进污泥水解酸化的效果不同，本发明选择采用海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂作为复合表面活性剂，安全无毒，无二次污染，且海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂一方面具有良好的增溶作用，使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度提高，另一方面能够促进溶解性产酸基质的生成，大量积累有机酸，为产酸菌提供丰富的发酵底物，从而较大程度促进污泥的水解和酸化。本发明采用分次加入海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖能够促使面活性剂与污泥的混合均匀，促进污泥的水解和酸化。超声对污泥具有破解作用，有利于提高污泥在水解酸化过程中SCOD含量。
纤维素的添加对污泥颗粒物中有机质的释放有明显的促进作用，能够提高可溶性化学需氧量(SCOD)含量。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述复合表面活性剂中海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂的质量比1～4:0.5:1。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述复合表面活性剂中海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂的质量比2:0.5:1。
上述技术方案通过调整海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂的比例，可有效促进污泥的水解酸化。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量10％～20％。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量16％。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，纤维素的加入量为浓缩污泥质量0.1％～1％。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，复合表面活性剂的第一次加入量为总复合表面活性剂质量的60％～70％。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述浓缩污泥的pH控制为6～7。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，超声功率为400W，超声频率为100～120kHz。
作为本发明所述促进污泥水解酸化的方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，发酵时间为20～25d。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂作为复合表面活性剂一方面具有良好的增溶作用，使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度提高，另一方面能够促进溶解性产酸基质的生成，大量积累有机酸，为产酸菌提供丰富的发酵底物，从而较大程度促进污泥的水解和酸化，且安全无毒，无二次污染。纤维素的添加对污泥颗粒物中有机质的释放有明显的促进作用，能够提高SCOD含量。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
以下实验所用污泥取自江门某污水处理厂。
实施例1
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为88.5％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂按质量比1:0.25:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的60％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量10％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量1％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为400W，超声频率为80kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为20d，获得发酵后的水解酸化体系。
实施例2
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为80.3％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂按质量比1:0.5:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的60％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量10％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量1％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为400W，超声频率为100kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为25d，获得发酵后的水解酸化体系。
实施例3
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为88.3％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂按质量比2:0.5:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的60％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量10％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量1％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为400W，超声频率为120kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为25d，获得发酵后的水解酸化体系。
实施例4
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为82.8％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂按质量比4:0.0.5:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的60％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量10％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量1％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为200W，超声频率为100kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为25d，获得发酵后的水解酸化体系。
实施例5
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为91.0％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂按质量比2:0.5:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的60％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量5％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量0.1％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为500W，超声频率为80kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为25d，获得发酵后的水解酸化体系。
实施例6
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为94.7％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂按质量比2:0.5:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的60％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量16％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量1％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为500W，超声频率为100kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为30d，获得发酵后的水解酸化体系。
实施例7
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为93.6％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂按质量比2:0.5:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的65％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量25％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量0.5％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为200W，超声频率为100kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为30d，获得发酵后的水解酸化体系。
实施例8
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为93.6％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂按质量比2:0.5:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的70％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量25％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量2％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为200W，超声频率为100kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为5d，获得发酵后的水解酸化体系。
对比例1
一种促进污泥水解酸化的方法，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为88.3％的浓缩污泥，浓缩污泥的pH控制为6～7；
(2)将海藻糖脂和鼠李糖脂按质量比2:1混合均匀，得到复合表面活性剂；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，加入量为总复合表面活性剂质量的60％，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量10％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量1％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为400W，超声频率为120kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为25d，获得发酵后的水解酸化体系。
离心后取污泥离心液进行以下测试：
污泥离心液先经孔径为0.45μm滤膜过滤后采用重铬酸钾法测定溶解性化学需氧量(SCOD)；用过硫酸钾-紫外分光度法测定TN；用钼锑抗分光光度法测定TP、PO3 -4-P；将实验污泥稀释一定的倍数后分别采用与污泥清液中同样指标的测定方法不过滤直接测定污泥的污泥总化学需氧量(TCOD)、TN和TP，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0001887345800000081
由以上结果可知，与对比例相比，海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂的复合添加作为表面活性剂可有效促进污泥的水解酸化，在复合表面活性剂用量相同的情况下，藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂的配比变化会影响SCOD、TCOD含量等，综合考虑，藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂的质量比为2:0.5:1时，体系具有较高的发酵产酸能力；且在水解酸化过程中，SCOD含量随复合表面活性剂的用量增大，而呈现先增大后趋于稳定的趋势，因此复合表面活性剂的用量选择16％较为合适。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)污泥通过沉降与浓缩，得到含水量为80％～95％的浓缩污泥；
(2)将海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂混合均匀，得到复合表面活性剂；所述复合表面活性剂中海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂的质量比1～4:0.5:1；
(3)将部分复合表面活性剂加入浓缩污泥中，以800～1200rpm的转速搅拌30～45min后，加入剩余复合表面活性剂，继续搅拌20～30min后，加入纤维素，以500～1000rpm的转速搅拌均匀，得到混合污泥，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量5％～16％，纤维素的加入量为浓缩污泥质量0.1％～2％；
(4)将混合污泥进行超声处理1～3h，超声功率为200～500W，超声频率为80～120kHz，转移至水解酸化装置中进行水解酸化，发酵条件控制厌氧，温度为25～30℃，转速为100～200rpm，发酵时间为5～30d，获得发酵后的水解酸化体系。
2.根据权利要求1所述促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，所述复合表面活性剂中海藻糖脂、纤维二糖脂和鼠李糖脂的质量比2:0.5:1。
3.根据权利要求1所述促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量10％～20％。
4.根据权利要求3所述促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，复合表面活性剂的加入量为浓缩污泥质量16％。
5.根据权利要求1所述促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，纤维素的加入量为浓缩污泥质量0.1％～1％。
6.根据权利要求1所述促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，复合表面活性剂的第一次加入量为总复合表面活性剂质量的60％～70％。
7.根据权利要求1所述促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，所述浓缩污泥的pH控制为6～7。
8.根据权利要求1所述促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，超声功率为400W，超声频率为100～120kHz。
9.根据权利要求1～8任一项所述促进污泥水解酸化的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，发酵时间为20～25d。
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