一种热水解和表面活性剂联合处理剩余污泥强化水解产酸的方法
【专利摘要】一种热水解和表面活性剂联合处理剩余污泥强化水解产酸的方法，属于污泥处理与资源化领域。以污水处理厂剩余污泥为底物，添加表面活性剂同时加热，促进水解及产酸过程。表面活性剂不仅抑制产甲烷菌的活性，且具有“两亲”和“增溶”的作用，能够加速水解，联合热水解处理剩余污泥，击破细胞壁，进一步增强表面活性剂的作用，从而达到强化剩余污泥水解产酸的目的。因此，本发明是通过添加表面活性剂和热水解的联合作用，达到了加快剩余污泥厌氧发酵水解速度及增强产酸的目的，实现了剩余污泥的减量化及资源化。
【专利说明】
一种热水解和表面活性剂联合处理剩余污泥强化水解产酸的方法
技术领域
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[0001]本发明涉及一种联合热水解和表面活性剂处理剩余污泥强化水解产酸的方法，属于污泥减量与资源化领域。
【背景技术】
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[0002]目前，活性污泥法是我国应用最广泛的污水生物处理技术，但采用活性污泥法处理工艺处理生活污水会产生大量的剩余污泥。传统的污泥处理主要采用浓缩、脱水和干燥等措施降低污泥的含水率，进而减少污泥容积。但这种传统的污泥末端的处理技术，不但价格昂贵，增加污水处理厂的运行成本，且无法从源头上减少污泥的干物质量，依然会为后续的污泥处置带来巨大的压力。同时由于剩余污泥中存在氮、磷、可生物降解的有机物等可利用组分。因此，越来越多的研究者着眼于污泥内碳源的提取和从源头上减少剩余污泥的产生量。
[0003]厌氧消化由于其较好的效益而被广泛采用。它不仅可以产生甲烷等能源物质，还可以在厌氧消化过程中产生的十分重要的中间产物有机酸。特别是挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acid)，包括乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸等，都有着广泛的应用和许多潜在的工业用途。因此，对剩余污泥消化条件进行优化，最大程度获取有机酸，是剩余污泥减量化资源化的一条有效途径。
[0004]厌氧消化包括水解，产酸，产甲烷三个阶段，而水解过程被公认为是整个消化过程的限速步骤。如果提高了污泥的水解速率，促进污泥中颗粒态的有机物分解为小分子溶解态的有机物，能缩短污泥的水力停留时间，供后续的步骤产生更多的有机酸。目前提高污泥水解速率的方法有热处理、超声处理、微波处理、机械处理、热化学处理、酶处理、电处理、表面活性剂处理等。热水解预处理可以有效地击破细胞壁，破坏污泥的絮体结构，而表面活性剂则可以进一步促进剩余污泥释放有机物，提高水解速率及溶解性物质的含量。由于表面活性剂一部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部分为亲水疏油的极性基的特殊结构，其具有“两亲”作用和“增容”作用。两亲作用使得表面活性剂链接于污泥表面的大分子(具有亲油性)与水分子之间，在外界搅拌力的作用下，污泥表面的大分子物质能够脱离污泥颗粒;增溶作用指表面活性剂使一些溶解度不大或难容物质的溶解度增加的现象。在表面活性剂的作用下，那些脱离污泥表面的大分子物质较易溶于水。因此，本方法主要解决的是增加水解速率，从而增加剩余污泥的产酸。
【发明内容】
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[0005]本文针对现有污泥发酵过程水解速率慢，产酸量少的问题，提出了一种热水解和投加表面活性剂联合处理剩余污泥的方式，相比较单独处理的方法，提高了有机酸的产量，且热水解的温度较单独热预处理的温度下降约30?60%，投加的表面活性剂的计量较单独使用表面活性剂的预处理减少约30?70%，经济环保。
[0006]—种热水解和表面活性剂联合处理剩余污泥强化水解产酸的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]将污泥置于反应器中，所述污泥为污水生物处理过程的剩余污泥，含水率为90?96%，总悬浮固体了55为10000?3000011^/14!1 = 6.5?7.5;在进药箱中加入浓度为500?1500g/L的表面活性剂;
[0008]利用热交换器控制反应器内温度保持在50°C?90°C;再通过加药栗添加表面活性剂，控制反应器表面活性剂的浓度为0.015?0.025g/g污泥干重；启动搅拌器进行搅拌I?4小时。
[0009]表面活性剂包括但不限于阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或两性表面活性剂。
[0010]本发明的主要优势在于:
[0011 ] (I)应用热水解与表面活性剂联合预处理剩余污泥的方法使污泥发酵的水解速率增加了 5倍左右。
[0012](2)应用热水解与表面活性剂联合预处理剩余污泥的方法使有机酸的产量增加了4倍左右，带来了极大的经济效益。
[0013](3)较单独热预处理的温度下降约30?60%，投加的表面活性剂的计量较单独使用表面活性剂的预处理减少约30?70%，经济环保。
【附图说明】
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[0014]图1为本方法的试验装置结构示意图。
[0015]图1中:1.热交换器2取样口3.CSTR反应器4.pH测定仪5.搅拌器6.进药箱7.储泥罐
[0016]图2为本方法进行发酵污泥溶解性多糖含量图
[0017]图3为本方法进行发酵污泥溶解性蛋白质含量图
[0018]图4为本方法进行发酵污泥产酸的效果图
【具体实施方式】
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[0019]下面根据实例对本发明做进一步说明，可以使本专业的技术人员更专业地理解本发明。试验装置如图1所示。
[0020]具体实验污泥为北京高碑店污水处理厂二沉池剩余污泥，经淘洗浓缩后置于储泥罐中，各项指标为含水率=95 %，SS = 20000?30000mg/L，pH = 6.5?7.5。平行设置五套反应装置，同时运行。第一套装置再室温条件下，通过加泥栗向IL反应器中投加500ml污泥，开启搅拌器进行搅拌。发酵两小时后，从反应器的取样口取样，测定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。第二套装置开启热交换器，使反应器内管路温度达到70°C，通过加泥栗向IL反应器中投加500ml污泥，使反应器内温度快速稳定在70°C。开启搅拌器进行搅拌。发酵两小时后，从反应器的取样口取样，测定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。第三套装置开启热交换器，使反应器内管路温度达到70°C，通过加泥栗向IL反应器中投加500ml污泥，使反应器内温度快速稳定在70°C。并开启加药栗添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，控制表面活性剂的浓度为0.02g/g污泥干重，开启搅拌器进行搅拌。发酵两小时后，从反应器的取样口取样，测定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。第四套装置开启热交换器，使反应器内管路温度达到70°C，通过加泥栗向IL反应器中投加500ml污泥，使反应器内温度快速稳定在70°C。并开启加药栗添加表面活性剂α-烯烃磺酸钠(AOS)，控制表面活性剂的浓度为0.02g/g污泥干重，开启搅拌器进行搅拌。发酵两小时后，从反应器的取样口取样，测定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。第五套装置开启热交换器，使反应器内管路温度达到70°C，通过加泥栗向IL反应器中投加500ml污泥，使反应器内温度快速稳定在70°C。并开启加药栗添加表面活性剂十二烷基硫酸钠(K12A)，控制表面活性剂的浓度为0.02g/g污泥干重，开启搅拌器进行搅拌。发酵两小时后，从反应器的取样口取样，测定剩余污泥的多糖，蛋白和VFA的含量。
【主权项】
1.一种热水解和表面活性剂联合处理剩余污泥强化水解产酸的方法，其特征在于，包括以下步骤: 将污泥置于反应器中，所述污泥为污水生物处理过程的剩余污泥，含水率为90?96%，总悬浮固体TSS为10000?30000mg/L，pH=6.5?7.5;在进药箱中加入浓度为500?1500g/L的表面活性剂； 利用热交换器控制反应器内温度保持在50°C?90°C;再通过加药栗添加表面活性剂，控制反应器表面活性剂的浓度为0.015?0.025g/g污泥干重；启动搅拌器进行搅拌I?4小时。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或两性表面活性剂。
【文档编号】C02F11/04GK105906178SQ201610299292
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月7日
【发明人】彭永臻, 郭思宇, 李夕耀, 何岳兰, 高瑶远
【申请人】北京工业大学