一种通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法

本发明属于污泥处理领域，具体涉及一种通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法，该方法通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥，有效提高含大量微塑料污泥的可生化性以及降解效率，提高污泥稳定性，显著降低污泥体系中微塑料含量，减少环境污染。

背景技术：

1、塑料污染是21世纪人类面临的最紧迫的问题之一。通常将尺寸小于5mm的塑料碎片颗粒定义为微塑料。微塑料能够对生物构成造成严重威胁，在迁移过程中，释放毒素，从而加剧了对生态环境的毒理效应。

2、污水处理厂被普遍认为是微塑料释放到水生环境的主要途径。虽然废水处理过程可以去除进水中90％含量的微塑料，但是研究发现发现主要去除机制是将其从液相转移到固相，因此微塑料更多的被转移到污泥当中去。

3、厌氧发酵技术是剩余污泥常用的处理技术，对污泥减量效果好，稳定化程度高，。在污泥厌氧消化过程中，污泥中的eps和细胞壁衍生物质对水解过程具有抵抗力，导致产生了污泥厌氧消化进程缓慢、有机质转化率低等问题。为解决传统厌氧消化技术处理效率不高等问题，开发了热水解预处理技术，有效破坏胞外聚合物和促进细胞裂解。氢氧化钠作为一种强碱，能够加速细胞裂解和有机质溶出，辅助破解污泥中的大分子物质，增加小分子物质含量浓度，提高污泥中可降解有机质浓度。所以，两者相结合-碱热预处理作为一种高效的污泥预处理技术，能够加速污泥絮体结构解体、细胞破碎和有机物的释放，从而提高污泥的可生化性，提高降解效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法，解决含微塑料污泥体积庞大，处理效率低的技术问题，并且减少处理废渣中微塑料的含量。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法，该方法包括以下步骤：

4、(1)取城市污水处理厂二沉池的污泥进行沉降，过筛，以得到所需的活性污泥；

5、(2)将氢氧化钠和含有微塑料的活性污泥一起注入到反应釜中，在170℃条件下，持续30分钟，反应结束后，将反应釜取出，自然冷却；

6、(3)处理后的污泥以每日进料的形式投入到污泥厌氧反应器中，所有反应器在水浴37℃，120rpm搅拌的条件下运行；

7、(4)每日监测厌氧系统中各种污染物指标，产甲烷量的变化等，并且测定厌氧反应系统出泥中微塑料含量变化。

8、(1)步骤中将水厂取得的污泥在4℃条件下静止24h，排除上清液，取沉淀物经80目筛网过筛作为后续实验的活性污泥。

9、(2)步骤中以200个颗粒/gts污泥的含量向活性污泥中投加微塑料以模拟含大量微塑料污泥；同时氢氧化钠以0.1-0.2g/g ts污泥的含量与含微塑料活性污泥共同投入到反应釜中进行水热预处理。

10、(3)步骤中的厌氧反应器经过两个月的驯化，待反应器稳定运行后向其中投加预处理后的污泥，保持进出泥量相等，调整污泥停留时间为30天，以维持艳阳反应系统的高效稳定运行。所有反应器的反应条件均为37℃水浴，120rpm搅拌。

11、(4)步骤中通过测定反应体系每日出泥的各项指标来检测反应体系的运行情况，污泥降解效率；并且通过集气袋收集每日测定厌氧消化产甲烷量；同时定期提取反应体系中的一定量污泥中的微塑料，以测定其含量变化情况。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、(1)本发明采用氢氧化钠辅助污泥水热预处理，氢氧化钠的添加能够有效的提升了污泥水热预处理的效果。两者结合加速污泥絮体结构解体、细胞破碎和有机物的释放，使得大量有机物释放到液相中，因此污泥系统中scod浓度在处理前后显著提升。加入的氢氧化钠可以通过直接消灭污泥中的革兰氏阳性微生物来分解和溶解污泥，从而达到污泥颗粒尺寸减少，有机物释放增加的效果。从而提高污泥的可生化性，提高降解效率。

14、(2)本发明通过氢氧化钠水热预处理含大量微塑料的污泥，能够高效显著的降低污泥中微塑料的含量，从而减少排放到自然环境当中，避免被水生生物捕食吸收，引起重要器官损伤或炎症，对生物构成造成严重威胁。同时，减少微塑料在环境中迁移转化过程中释放的毒素，以避免加剧对生态环境的毒理效应。

15、(3)本发明工艺简单，装置结构简单，操作容易，且环境友好。并且无需改造设备，只需在现有工艺中对进料污泥进行预处理，既能提高污泥中可降解有机质的含量，提高其可生化性，又能高效去除污泥中微塑料的含量，减少向环境中排放的。具备可操作性强、成本低的特点。

技术特征：

1.一种通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法，其特征在于，(1)步骤中将水厂取得的污泥在4℃条件下静止24h，排除上清液，取沉淀物经80目筛网过筛作为后续实验的活性污泥。

3.根据权利要求1所述的通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法，其特征在于，(2)步骤中以200个颗粒/gts污泥的含量向活性污泥中投加微塑料以模拟含大量微塑料污泥；同时氢氧化钠以0.1-0.2g/g ts污泥的含量与含微塑料活性污泥混合共同投入到反应釜中进行水热预处理。

4.根据权利要求1所述的通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法，其特征在于，(3)步骤中的厌氧反应器经过两个月的驯化，待反应器稳定运行后向其中投加预处理后的污泥，保持进出泥量相等，调整污泥停留时间为30天，以维持艳阳反应系统的高效稳定运行。所有反应器的反应条件均为37℃水浴，120rpm搅拌。

5.根据权利要求1所述的通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法，其特征在于，(4)步骤中通过测定反应体系每日出泥的各项指标来检测反应体系的运行情况，污泥降解效率；并且通过集气袋收集每日测定厌氧消化产甲烷量；同时定期提取反应体系中的一定量污泥中的微塑料，以测定其含量变化情况。

技术总结
本发明公开了一种通过氢氧化钠水热预处理高效降解含大量微塑料污泥的方法。该方法包含以下步骤：将氢氧化钠和含有微塑料的活性污泥一起注入到反应釜中，在170℃条件下，持续30分钟，反应结束后，将反应釜取出，自然冷却。获得的污泥以每日进料的形式投入到污泥厌氧反应器中，所有反应器在水浴37℃，120rpm搅拌的条件下运行，每日监测厌氧系统中各种污染物指标，产甲烷量的变化等。本发明能有效提高含大量微塑料污泥的降解效率，提高污泥稳定性、资源化利用效率，能够显著降低污泥体系中微塑料含量，减少环境污染。

技术研发人员：李相昆,孙彩云,刘改革
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10