申请日2017.09.08
公开(公告)日2017.11.28
IPC分类号C02F11/10; C02F11/06
摘要
本发明涉及一种高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法，包括如下步骤：在反应器内加入一定体积高含固率的剩余污泥;对反应器内污泥进行搅拌并加热，待温度升高到90℃时，将过氧化氢加入反应器;继续搅拌并加热至130℃;(4)温度维持在130℃，持续30min后，预处理过程结束。本发明的效果是利用热水解作用和过氧化氢的氧化作用，促进污泥中有机质的溶出，降低污泥预处理的能耗，改善污泥脱水性能，方法简单，效率高，是一种能耗低、效果好的新型污泥预处理方法。
权利要求书
1.一种高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法，其特征是：该方法采用加热和投加过氧化氢联用，对高含固率剩余污泥进行预处理，通过热水解和氧化作用强化对剩余污泥内有机物溶出，步骤如下：
(1)在反应器内加入一定体积含固率为7.5%～8.5%的剩余污泥;
(2)对反应器内污泥进行搅拌并加热，污泥搅拌的转速为60～100r/min，污泥加热过程中的升温速率为1℃/min，待温度升高到90℃时，将过氧化氢加入反应器;
(3)继续搅拌并将温度加热至130℃;
(4)温度维持在130℃，持续30min后，预处理过程结束;
处理后污泥的溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率大于20%，处理后污泥比阻比处理前降低的百分比大于80%。
2.根据权利要求1所述的高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法，其特征是：所述加入的过氧化氢的质量按照加入反应器污泥的总化学需要量TCOD的0.63倍来计算。
说明书
高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法
技术领域
本发明涉及一种高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法，属于污泥处理技术领域，适用于污水处理厂污泥处理。
背景技术
污泥是污水生物处理后的附属品，主要来源是活性污泥法污水生物处理厂的初次沉淀池和二次沉淀池。其中，由二次沉淀池排出的污泥被称为“剩余污泥”，剩余污泥是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥中不仅含有大量有机物和氮、磷等植物营养元素，而且还有一定量的病原微生物、重金属和难降解的有毒有害物质。如果对污泥处理处置不当，极易对环境造成二次污染，将会对周围环境和人类健康造成危害。
污泥厌氧消化是目前国际上应用最广泛的污泥稳定化和资源化的处理处置方法，可以把污泥内的有机质成分转化为甲烷，可用以发电，从而实现了从污泥中回收能源，并可以降低污泥固体含量，降低污泥的环境危害。但由于我国污水厂污泥有机质含量较低，常常限制污泥厌氧消化过程的甲烷产量。为此，近年来针对改善污泥泥质进行了大量的研究，改善泥质的主要技术有超声波、微波、热水解、加酸碱等预处理技术，也有微波与碱联合预处理、热与碱联合预处理、超声波与碱联合预处理等联合预处理技术。但是大多技术处于研究阶段，部分预处理技术还存在能耗高、用时较长、对设备腐蚀性强、运行费用高等不足，且大多是针对含固率小于6%的低含固率污泥，而污泥含固率越高，污泥的体积就会越小，单位体积污泥的产甲烷量也就越高，因此有必要研发高含固率(含固率大于6%)污泥的预处理技术。此外，前述污泥预处理技术，多用于处理初沉污泥和剩余污泥的混合污泥，由于剩余污泥中微生物残体较多，其中的有机质难以溶出，目前，针对高含固率剩余污泥的有效预处理技术相对较少。
污泥热水解预处理就是对污泥进行加热升温，使得污泥中的一部分细胞物质水解、从大分子转化为小分子物质，释放出有机物，从而便于后续的处理。热水解不仅能提高污泥中有机物的溶出效果，还能促进后续的污泥厌氧消化。但是单独热水解技术常需要将污泥加热至较高温度，例如170℃，能耗较高，因此，可以考虑将热水解和其它技术联合对污泥进行预处理，从而降低加热温度，从而减少能耗，降低运行费用。
发明内容
本发明的目的是为了解决污水预处理能耗高、用时较长、有机溶出率较低的技术难题，提供一种高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法，该方法采用加热和投加过氧化氢联用，对高含固率剩余污泥进行预处理，通过热水解和氧化作用强化对剩余污泥内有机物溶出，步骤如下：
(1)在反应器内加入一定体积含固率为7.5%～8.5%的剩余污泥;
(2)对反应器内污泥进行搅拌并加热，污泥搅拌的转速为60～100r/min，污泥加热过程中的升温速率为1℃/min，待温度升高到90℃时，将过氧化氢加入反应器;
(3)继续搅拌并将温度加热至130℃;
(4)温度维持在130℃，持续30min后，预处理过程结束;
处理后污泥的溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率大于20%，处理后污泥比阻比处理前降低的百分比大于80%。
本发明的效果是采用该方法降低了污泥热水解的温度，减少了加热的能耗，缩短了预处理时间，增加了污泥中有机质的溶出比例，改善了污泥脱水性能。具体体现为：
(1)与单纯污泥热水解所采用的170℃相比，达到同样处理效果，本发明降低了污泥热水解的温度，减少了加热所需的能耗。
(2)与130℃条件下单纯污泥热水解相比，达到同样处理效果，本发明将预处理时间缩短了一半以上。
(3)与130℃条件下单纯污泥热水解相比，同样的处理时间，本发明增加了污泥中有机质的溶出比例大于50%，并改善污泥脱水性能大于60%。
具体实施方式
下面对本发明的高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法进一步说明。
在本发明具体实施方式中，用于处理污水处理厂高含固率(含固率大于6%)的剩余污泥，利用热水解作用和过氧化氢的氧化作用，促进剩余污泥中有机质的溶出，并改善污泥的脱水性能。
本发明的高含固率剩余污泥热水解和过氧化氢联合预处理的方法，该方法采用加热和投加过氧化氢联用，对高含固率剩余污泥进行预处理，通过热水解和氧化作用强化对剩余污泥内有机物溶出，步骤如下：
(1)在反应器内加入一定体积含固率为7.5%～8.5%的剩余污泥;
(2)对反应器内污泥进行搅拌并加热，污泥搅拌的转速为60～100r/min，污泥加热过程中的升温速率为1℃/min，待温度升高到90℃时，将过氧化氢加入反应器;
(3)继续搅拌并将温度加热至130℃;
(4)温度维持在130℃，持续30min后，预处理过程结束;
处理后污泥的溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率大于20%，处理后污泥比阻比处理前降低的百分比大于80%。
所述加入的过氧化氢的质量按照加入反应器污泥的总化学需要量TCOD的0.63倍来计算。
下面结合实例对本发明进一步的说明。
实施例1
天津市某污水处理厂剩余污泥，含固率7.5%，体积500mL，直接进入反应器，有效容积为2L，进行处理，污泥初始总化学需氧量60125mgO2/L，投加30%过氧化氢56.8mL。联合预处理后，溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率为25%，溶解性多糖增加2480mg/L，溶解性蛋白增加285mg/L，挥发性脂肪酸增加1150mg/L，污泥比阻降低了91%。
同样的剩余污泥，同样的反应器，采用单独加热170℃处理，处理时间30分钟，溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率为24%，溶解性多糖增加2390mg/L，溶解性蛋白增加289mg/L，挥发性脂肪酸增加1135mg/L，污泥比阻降低了26%。
实施例2
天津市某污水处理厂剩余污泥，含固率8.1%，体积500mL，直接进入反应器，有效容积2L进行处理，污泥初始总化学需氧量63232mgO2/L，投加30%过氧化氢59.8mL。联合预处理后，溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率为27%，溶解性多糖增加2510mg/L，溶解性蛋白增加296mg/L，挥发性脂肪酸增加1270mg/L，污泥比阻降低了90%。
同样的剩余污泥，同样的反应器，采用单独加热130℃处理，处理时间80分钟，溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率为25%，溶解性多糖增加2460mg/L，溶解性蛋白增加280mg/L，挥发性脂肪酸增加1120mg/L，污泥比阻降低了30%。
实施例3
天津市某污水处理厂剩余污泥，含固率8.5%，体积500mL，直接进入反应器，有效容积2L进行处理，污泥初始总化学需氧量64375mgO2/L，投加30%过氧化氢60.8mL。联合预处理后，溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率为28%，溶解性多糖增加2630mg/L，溶解性蛋白增加318mg/L，挥发性脂肪酸增加1320mg/L，污泥比阻降低了89%。
同样的剩余污泥，同样的反应器，采用单独加热130℃处理，处理时间30分钟，溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率为10%，溶解性多糖增加980mg/L，溶解性蛋白增加110mg/L，挥发性脂肪酸增加320mg/L，污泥比阻降低了8%。
实施例结果表明，本发明处理的方法将热水解与过氧化氢联合预处理剩余污泥，可有效促进污泥中有机质的溶出，不仅缩短了预处理时间，降低了加热温度，减少了能耗，还提高了处理效率，改善了污泥沉降性能。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下，可以做出若干简单修改或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。