申请日2016.06.14
公开(公告)日2016.09.07
IPC分类号C02F11/00
摘要
本发明提供一种污泥处理剂，包括水溶性金属卟啉溶液和氧供体，以体积计所述水溶性金属卟啉溶液和所述氧供体的配比为0.5‑2.0：1.0;所述水溶性金属卟啉溶液中水溶性金属卟啉的浓度为0.2‑0.8g/L。本发明采用水溶性金属卟啉(尤其是水溶性铁卟啉和/或水溶性锰卟啉)与氧供体(优选双氧水或双氧水和空气的组合)的结合，促使污泥处理过程中的催化氧化反应，充分催化氧化污泥中难溶的有机质，使其氧化降解成可溶性物质，提高污泥在后续生物处理工艺中的转化效率，取得突出的技术效果。本发明还提供一种污泥处理方法，整个工艺步骤精简，操作成本低，污泥中有机质的转化效率高，便于污泥后续的生物处理处置。
权利要求书
1.一种污泥处理剂，其特征在于，包括水溶性金属卟啉溶液和氧供体，以体积计所述水溶性金属卟啉溶液和所述氧供体的配比为0.5-2.0：1.0;
所述水溶性金属卟啉溶液中水溶性金属卟啉的浓度为0.2-0.8g/L。
2.根据权利要求1所述的污泥处理剂，其特征在于，所述水溶性金属卟啉溶液为水溶性铁卟啉溶液和/或水溶性锰卟啉溶液;所述水溶性金属卟啉溶液中水溶性金属卟啉的浓度为0.4g/L。
3.根据权利要求2所述的污泥处理剂，其特征在于，所述水溶性金属卟啉溶液的制作方法是：称取10.0mg水溶性铁卟啉或水溶性锰卟啉粉末用去离子水溶解后，倒入容量瓶中加去离子水定容至25mL。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的污泥处理剂，其特征在于，所述氧供体为双氧水或双氧水和空气的组合，所述双氧水与所述空气的体积比为1：1-500。
5.一种污泥处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、取待处理污泥，具体是：将污泥过200目筛除去大颗粒杂质，搅拌均匀即得待处理污泥;
第二步、采用如权利要求1-4任意一项所述的污泥处理剂对第一步所得待处理污泥进行处理，具体是：
步骤A、取第一步所得的待处理污泥放入处理瓶中，先加入水溶性金属卟啉溶液并搅拌均匀，得到第一混合物;
步骤B、在第一混合物中加入氧供体并搅拌均匀，得到第二混合物;
步骤C、采用缓冲溶液将第二混合物调至pH值为6.5的均匀混合物，得到第三混合物;
步骤D、将装有第三混合物的处理瓶密封，放入震荡恒温箱中处理6.0-8.0小时，即得处理后的污泥;
以体积计待处理污泥、水溶性金属卟啉溶液以及氧供体的配比是100：0.5-2.5：1。
6.根据权利要求5所述的污泥处理方法，其特征在于，所述第一步中污泥的含水率为90-98%。
7.根据权利要求5所述的污泥处理方法，其特征在于，所述处理瓶为锥形广口瓶;所述缓冲溶液为PBS缓冲液。
8.根据权利要求5所述的污泥处理方法，其特征在于，所述步骤A、步骤B以及步骤C中的搅拌速率均为200转/分钟，搅拌时间为3.0-10.0分钟;所述步骤D中的震荡恒温箱的温度为30℃-40℃，其转速为100-140转/分钟。
说明书
污泥处理剂及采用此污泥处理剂进行污泥处理的方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥处理剂及采用此污泥处理剂进行污泥处理的方法。
背景技术
近年来，随着城市化进程的不断推进，我国的城镇污水处理厂进入了一个高速增长阶段。据不完全统计2015年全国污水处理厂的污泥产量已突破3000万吨(以80%含水率计)。但我国污水处理厂建设及运营过程中长期存在的“重水轻泥”现象导致污泥处理处置设施严重不足，资源化利用水平普遍不高。由于污泥有机物含量高、易腐化发臭，且含病原体、重金属和持久性有机污染物等有毒有害物质，若未经妥善处理处置，极易对水体、土壤等造成二次污染，威胁环境安全和公共健康。
污泥的生物处理最大限度的实现了污泥中物质及能源的转化与分离，是一种可持续的污泥无害化、资源化处理处置方式。但污泥的生物处理通常受限于固体颗粒中较难破解的细胞壁刚性结构及缓慢的大分子有机物水解过程。针对此问题，学者们展开了一系列的污泥预处理研究，包括超声波破解、臭氧处理、微波调理、热碱处理、生物酶处理等。其中，生物酶预处理因其属于生物处理的强化过程，具有操作简便、条件温和、活化能低等优点而受到了广泛关注。生物酶的酶特性使其具有了鲜明的特点，同时也导致其在实际应用中存在一定的限制条件：(1)易受外界条件影响变性失活，绝大多数的酶是蛋白质，容易受高温、强酸、强碱和重金属的影响而失去活性，而污泥复杂成分中可能存在的有毒有害物质同样会导致生物酶失去活性而难以发挥作用效果;(2)应用成本较高，天然酶的生产成本较高，所以它在污泥中的应用成本也相应提高。
因此，开发一种处理效果好且实用性强的污泥处理剂和处理方法具有非常重要的意义。
发明内容
本发明提供一种污泥处理剂，具体技术方案如下：
一种污泥处理剂，包括水溶性金属卟啉溶液和氧供体，以体积计所述水溶性金属卟啉溶液和所述氧供体的配比为0.5-2.0：1.0;
所述水溶性金属卟啉溶液中水溶性金属卟啉的浓度为0.2-0.8g/L。
以上技术方案中优选的，所述水溶性金属卟啉溶液为水溶性铁卟啉溶液和/或水溶性锰卟啉溶液;所述水溶性金属卟啉溶液中水溶性金属卟啉的浓度为0.4g/L。
以上技术方案中优选的，所述水溶性金属卟啉溶液的制作方法是：称取10.0mg水溶性铁卟啉和/或水溶性锰卟啉粉末用去离子水溶解后，倒入容量瓶中加去离子水定容至25mL。
以上技术方案中优选的，所述氧供体为双氧水或双氧水和空气的组合，所述双氧水与所述空气的体积比为1：1-500。
本发明还提供了一种采用上述污泥处理剂进行污泥处理的方法，包括以下步骤：
第一步、取待处理污泥，具体是：将污泥过200目筛除去大颗粒杂质，搅拌均匀即得待处理污泥;
第二步、采用上述的污泥处理剂对第一步所得待处理污泥进行处理，具体是：
步骤A、取第一步所得的待处理污泥放入处理瓶中，先加入水溶性金属卟啉溶液并搅拌均匀，得到第一混合物;
步骤B、在第一混合物中加入氧供体并搅拌均匀，得到第二混合物;
步骤C、采用缓冲溶液将第二混合物调至pH为6.5的均匀混合物，得到第三混合物;
步骤D、将装有第三混合物的处理瓶进行密封，放入震荡恒温箱中处理6.0-8.0小时，即得处理后的污泥;
以体积计待处理污泥所述、水溶性金属卟啉溶液以及氧供体的配比是100：0.5-2.5：1。
以上技术方案中优选的，所述第一步中污泥的含水率为90-98%。
以上技术方案中优选的，所述处理瓶为锥形广口瓶;所述缓冲溶液为PBS缓冲液。
以上技术方案中优选的，所述步骤A、步骤B以及步骤C中的搅拌速率均为200转/分钟，搅拌时间为3.0-10.0分钟;所述步骤D中的震荡恒温箱的温度为30℃-40℃，其转速为100-140转/分钟。
金属卟啉与细胞色素P450酶的催化基团在结构和功能上具有相似性，其催化活性是以共轭大π键电子体系及金属原子价态的改变为基础。在有机催化反应过程中，金属卟啉能够有效地实现烷烃氧化、烯烃环氧化、含氧、含硫及含氮化合物氧化的催化氧化过程。本发明优选含有水溶性铁卟啉溶液和/或水溶性锰卟啉溶液的污泥处理剂进行污泥处理，模拟微生物氧化代谢的过程，将常规生物酶难于降解的有机物大分子部分氧化分解为易降解的有机分子，从而提高污泥的溶解性能，改善污泥的处理效果;且相比天然生物酶而言其化学性质稳定，受干扰因素少，保持了较高的催化氧化活性，从而达到有效催化氧化有机质的效果。
现有技术中金属卟啉应用时，均是固载在玻璃或纳米材料上，主要的原因是便于回收金属卟啉循环使用，因为金属卟啉在反应当中的作用是催化剂，反应前后它的质量理论上是不变的，能够循环使用的。但是，在目前的技术条件下，固载也有它的缺陷，一是固载率不高(固载方法的问题)，所以它的催化活性相应降低，二是固载的牢固性不强，固载的物质可能会在反应过程中脱落。而本发明所加入的水溶性金属卟啉的量非常小，可以忽略对污泥后续处理工艺的影响;本发明采用水溶性金属卟啉，能够更好地模拟生物酶的催化行为，在实际应用中表现为有更好的催化活性;本发明采用水溶性金属卟啉(尤其是水溶性铁卟啉和/或水溶性锰卟啉)与氧供体(优选双氧水或双氧水和空气的组合)的结合，促使污泥处理过程中的催化氧化反应，充分催化氧化污泥中难溶的有机质，使其氧化降解成可溶性物质，提高污泥在后续生物处理工艺中的转化效率，取得突出的技术效果，处理后的污泥检测结果是：SCOD/TCOD为70.5%，VSS去除率为37.2%。
本发明污泥处理方法，整个工艺步骤精简，操作成本低，污泥中有机质的转化效率高，便于污泥后续的生物处理处置。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。