一種熱水解和表面活性劑聯(lián)合處理剩余污泥強(qiáng)化水解產(chǎn)酸的方法
【專利摘要】一種熱水解和表面活性劑聯(lián)合處理剩余污泥強(qiáng)化水解產(chǎn)酸的方法，屬于污泥處理與資源化領(lǐng)域。以污水處理廠剩余污泥為底物，添加表面活性劑同時(shí)加熱，促進(jìn)水解及產(chǎn)酸過程。表面活性劑不僅抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，且具有“兩親”和“增溶”的作用，能夠加速水解，聯(lián)合熱水解處理剩余污泥，擊破細(xì)胞壁，進(jìn)一步增強(qiáng)表面活性劑的作用，從而達(dá)到強(qiáng)化剩余污泥水解產(chǎn)酸的目的。因此，本發(fā)明是通過添加表面活性劑和熱水解的聯(lián)合作用，達(dá)到了加快剩余污泥厭氧發(fā)酵水解速度及增強(qiáng)產(chǎn)酸的目的，實(shí)現(xiàn)了剩余污泥的減量化及資源化。
【專利說明】
一種熱水解和表面活性劑聯(lián)合處理剩余污泥強(qiáng)化水解產(chǎn)酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及一種聯(lián)合熱水解和表面活性劑處理剩余污泥強(qiáng)化水解產(chǎn)酸的方法，屬于污泥減量與資源化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前，活性污泥法是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的污水生物處理技術(shù)，但采用活性污泥法處理工藝處理生活污水會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥。傳統(tǒng)的污泥處理主要采用濃縮、脫水和干燥等措施降低污泥的含水率，進(jìn)而減少污泥容積。但這種傳統(tǒng)的污泥末端的處理技術(shù)，不但價(jià)格昂貴，增加污水處理廠的運(yùn)行成本，且無法從源頭上減少污泥的干物質(zhì)量，依然會(huì)為后續(xù)的污泥處置帶來巨大的壓力。同時(shí)由于剩余污泥中存在氮、磷、可生物降解的有機(jī)物等可利用組分。因此，越來越多的研究者著眼于污泥內(nèi)碳源的提取和從源頭上減少剩余污泥的產(chǎn)生量。
[0003]厭氧消化由于其較好的效益而被廣泛采用。它不僅可以產(chǎn)生甲烷等能源物質(zhì)，還可以在厭氧消化過程中產(chǎn)生的十分重要的中間產(chǎn)物有機(jī)酸。特別是揮發(fā)性脂肪酸(Volatile Fatty Acid)，包括乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸等，都有著廣泛的應(yīng)用和許多潛在的工業(yè)用途。因此，對(duì)剩余污泥消化條件進(jìn)行優(yōu)化，最大程度獲取有機(jī)酸，是剩余污泥減量化資源化的一條有效途徑。
[0004]厭氧消化包括水解，產(chǎn)酸，產(chǎn)甲烷三個(gè)階段，而水解過程被公認(rèn)為是整個(gè)消化過程的限速步驟。如果提高了污泥的水解速率，促進(jìn)污泥中顆粒態(tài)的有機(jī)物分解為小分子溶解態(tài)的有機(jī)物，能縮短污泥的水力停留時(shí)間，供后續(xù)的步驟產(chǎn)生更多的有機(jī)酸。目前提高污泥水解速率的方法有熱處理、超聲處理、微波處理、機(jī)械處理、熱化學(xué)處理、酶處理、電處理、表面活性劑處理等。熱水解預(yù)處理可以有效地?fù)羝萍?xì)胞壁，破壞污泥的絮體結(jié)構(gòu)，而表面活性劑則可以進(jìn)一步促進(jìn)剩余污泥釋放有機(jī)物，提高水解速率及溶解性物質(zhì)的含量。由于表面活性劑一部分是由疏水親油的碳?xì)滏溄M成的非極性基團(tuán)，另一部分為親水疏油的極性基的特殊結(jié)構(gòu)，其具有“兩親”作用和“增容”作用。兩親作用使得表面活性劑鏈接于污泥表面的大分子(具有親油性)與水分子之間，在外界攪拌力的作用下，污泥表面的大分子物質(zhì)能夠脫離污泥顆粒;增溶作用指表面活性劑使一些溶解度不大或難容物質(zhì)的溶解度增加的現(xiàn)象。在表面活性劑的作用下，那些脫離污泥表面的大分子物質(zhì)較易溶于水。因此，本方法主要解決的是增加水解速率，從而增加剩余污泥的產(chǎn)酸。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本文針對(duì)現(xiàn)有污泥發(fā)酵過程水解速率慢，產(chǎn)酸量少的問題，提出了一種熱水解和投加表面活性劑聯(lián)合處理剩余污泥的方式，相比較單獨(dú)處理的方法，提高了有機(jī)酸的產(chǎn)量，且熱水解的溫度較單獨(dú)熱預(yù)處理的溫度下降約30?60%，投加的表面活性劑的計(jì)量較單獨(dú)使用表面活性劑的預(yù)處理減少約30?70%，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
[0006]—種熱水解和表面活性劑聯(lián)合處理剩余污泥強(qiáng)化水解產(chǎn)酸的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]將污泥置于反應(yīng)器中，所述污泥為污水生物處理過程的剩余污泥，含水率為90?96%，總懸浮固體了55為10000?3000011^/14!1 = 6.5?7.5;在進(jìn)藥箱中加入濃度為500?1500g/L的表面活性劑;
[0008]利用熱交換器控制反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在50°C?90°C;再通過加藥栗添加表面活性劑，控制反應(yīng)器表面活性劑的濃度為0.015?0.025g/g污泥干重；啟動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌I?4小時(shí)。
[0009]表面活性劑包括但不限于陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或兩性表面活性劑。
[0010]本發(fā)明的主要優(yōu)勢(shì)在于:
[0011 ] (I)應(yīng)用熱水解與表面活性劑聯(lián)合預(yù)處理剩余污泥的方法使污泥發(fā)酵的水解速率增加了 5倍左右。
[0012](2)應(yīng)用熱水解與表面活性劑聯(lián)合預(yù)處理剩余污泥的方法使有機(jī)酸的產(chǎn)量增加了4倍左右，帶來了極大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0013](3)較單獨(dú)熱預(yù)處理的溫度下降約30?60%，投加的表面活性劑的計(jì)量較單獨(dú)使用表面活性劑的預(yù)處理減少約30?70%，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
【附圖說明】
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[0014]圖1為本方法的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖1中:1.熱交換器2取樣口3.CSTR反應(yīng)器4.pH測(cè)定儀5.攪拌器6.進(jìn)藥箱7.儲(chǔ)泥罐
[0016]圖2為本方法進(jìn)行發(fā)酵污泥溶解性多糖含量圖
[0017]圖3為本方法進(jìn)行發(fā)酵污泥溶解性蛋白質(zhì)含量圖
[0018]圖4為本方法進(jìn)行發(fā)酵污泥產(chǎn)酸的效果圖
【具體實(shí)施方式】
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[0019]下面根據(jù)實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更專業(yè)地理解本發(fā)明。試驗(yàn)裝置如圖1所示。
[0020]具體實(shí)驗(yàn)污泥為北京高碑店污水處理廠二沉池剩余污泥，經(jīng)淘洗濃縮后置于儲(chǔ)泥罐中，各項(xiàng)指標(biāo)為含水率=95 %，SS = 20000?30000mg/L，pH = 6.5?7.5。平行設(shè)置五套反應(yīng)裝置，同時(shí)運(yùn)行。第一套裝置再室溫條件下，通過加泥栗向IL反應(yīng)器中投加500ml污泥，開啟攪拌器進(jìn)行攪拌。發(fā)酵兩小時(shí)后，從反應(yīng)器的取樣口取樣，測(cè)定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。第二套裝置開啟熱交換器，使反應(yīng)器內(nèi)管路溫度達(dá)到70°C，通過加泥栗向IL反應(yīng)器中投加500ml污泥，使反應(yīng)器內(nèi)溫度快速穩(wěn)定在70°C。開啟攪拌器進(jìn)行攪拌。發(fā)酵兩小時(shí)后，從反應(yīng)器的取樣口取樣，測(cè)定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。第三套裝置開啟熱交換器，使反應(yīng)器內(nèi)管路溫度達(dá)到70°C，通過加泥栗向IL反應(yīng)器中投加500ml污泥，使反應(yīng)器內(nèi)溫度快速穩(wěn)定在70°C。并開啟加藥栗添加表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，控制表面活性劑的濃度為0.02g/g污泥干重，開啟攪拌器進(jìn)行攪拌。發(fā)酵兩小時(shí)后，從反應(yīng)器的取樣口取樣，測(cè)定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。第四套裝置開啟熱交換器，使反應(yīng)器內(nèi)管路溫度達(dá)到70°C，通過加泥栗向IL反應(yīng)器中投加500ml污泥，使反應(yīng)器內(nèi)溫度快速穩(wěn)定在70°C。并開啟加藥栗添加表面活性劑α-烯烴磺酸鈉(AOS)，控制表面活性劑的濃度為0.02g/g污泥干重，開啟攪拌器進(jìn)行攪拌。發(fā)酵兩小時(shí)后，從反應(yīng)器的取樣口取樣，測(cè)定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。第五套裝置開啟熱交換器，使反應(yīng)器內(nèi)管路溫度達(dá)到70°C，通過加泥栗向IL反應(yīng)器中投加500ml污泥，使反應(yīng)器內(nèi)溫度快速穩(wěn)定在70°C。并開啟加藥栗添加表面活性劑十二烷基硫酸鈉(K12A)，控制表面活性劑的濃度為0.02g/g污泥干重，開啟攪拌器進(jìn)行攪拌。發(fā)酵兩小時(shí)后，從反應(yīng)器的取樣口取樣，測(cè)定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱水解和表面活性劑聯(lián)合處理剩余污泥強(qiáng)化水解產(chǎn)酸的方法，其特征在于，包括以下步驟: 將污泥置于反應(yīng)器中，所述污泥為污水生物處理過程的剩余污泥，含水率為90?96%，總懸浮固體TSS為10000?30000mg/L，pH=6.5?7.5;在進(jìn)藥箱中加入濃度為500?1500g/L的表面活性劑； 利用熱交換器控制反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在50°C?90°C;再通過加藥栗添加表面活性劑，控制反應(yīng)器表面活性劑的濃度為0.015?0.025g/g污泥干重；啟動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌I?4小時(shí)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，表面活性劑為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或兩性表面活性劑。
【文檔編號(hào)】C02F11/04GK105906178SQ201610299292
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月7日
【發(fā)明人】彭永臻, 郭思宇, 李夕耀, 何岳蘭, 高瑤遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)