公布日：2024.04.19
申请日：2024.01.22
分类号：C02F11/00(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C02F11/143(2019.01)I;C02F11/145(2019.01)I
摘要
本发明公开了一种污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，包括如下步骤：向剩余污泥中加入钙系调理剂，搅拌调理后进行一次热水解反应，反应温度100~150℃；对一次热水解反应后的污泥进行脱水，获得一次污泥破解液及一次脱水污泥；向一次脱水污泥中加入氢氧化钠，搅拌调理后进行二次热水解反应，反应温度130~170℃；对二次热水解反应后的污泥进行脱水，获得低含水率污泥及可作为污水处理用碳源的二次污泥破解液。本发明通过钙系调理剂和氢氧化钠的二次碱热水解处理，可获得含水率低于40%的污泥以及含高COD、低总氮的污泥二次破解液，使二次污泥破解液更适合用于污水处理用的碳源。
权利要求书
1.一种污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，包括如下步骤：（1）一次碱热水解：向剩余污泥中加入钙系调理剂，搅拌调理后进行一次热水解反应，反应温度100~150℃；（2）一次脱水：对一次热水解反应后的污泥进行脱水，获得一次污泥破解液及一次脱水污泥；（3）二次碱热水解：向一次脱水污泥中加入氢氧化钠，搅拌调理后进行二次热水解反应，反应温度130~170℃；（4）二次脱水：对二次热水解反应后的污泥进行脱水，获得低含水率污泥及可作为污水处理用碳源的二次污泥破解液。
2.根据权利要求1所述的污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，步骤（1）中所述的钙系调理剂为氢氧化钙和/或氧化钙，钙系调理剂的添加量为污泥干重的10%~30%。
3.根据权利要求1或2所述的污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，步骤（1）中的搅拌调理时间为10~20min。
4.根据权利要求1或2所述的污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，步骤（1）中一次热水解反应的时间为30~60min。
5.根据权利要求1或2所述的污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，步骤（1）中先加水将剩余污泥含水率调整至95±3wt%，然后再加入钙系调理剂。
6.根据权利要求1所述的污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，步骤（3）中氢氧化钠的添加量为污泥干重的5%~20%。
7.根据权利要求1或6所述的污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，步骤（3）中的搅拌调理时间为10~20min。
8.根据权利要求1或6所述的污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，步骤（3）中二次热水解反应的时间为30~60min。
9.根据权利要求1或6所述的污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，其特征是，步骤（3）中先向一次脱水污泥中加水将其含水率调整至95±3wt%，然后再加入氢氧化钠。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的污泥破解液作为碳源时会引入高浓度的氮，增加污水处理系统的脱氮负荷的问题，提供一种污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，通过钙系调理剂和氢氧化钠的二次碱热水解处理，可获得含水率低于40％的污泥以及含高COD、低总氮的污泥二次破解液，使二次污泥破解液更适合用于污水处理用的碳源。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种污泥减量化和污水处理用碳源回收方法，包括如下步骤：(1)一次碱热水解：向剩余污泥中加入钙系调理剂，搅拌调理后进行一次热水解反应，反应温度100～150℃；(2)一次脱水：对一次热水解反应后的污泥进行脱水，获得一次污泥破解液及一次脱水污泥；(3)二次碱热水解：向一次脱水污泥中加入氢氧化钠，搅拌调理后进行二次热水解反应，反应温度130～170℃；(4)二次脱水：对二次热水解反应后的污泥进行脱水，获得低含水率污泥及可作为污水处理用碳源的二次污泥破解液。
本发明先加入钙系调理剂对剩余污泥进行一次碱热水解，在一次热水解时能够破坏污泥絮体和细胞结构，使污泥中的有机质溶出，同时，在钙离子的帮助下，污泥中溶出的有机物可以发生絮凝作用再次转化为污泥絮凝体，并且Ca2+的絮凝具有选择性，Ca2+对于污泥的EPS具有极高的结合能力，且对于多糖羟基结合较强，而对于蛋白质的酰胺基团结合较弱，所以一次污泥破解液中含有高浓度的氮而COD溶出相对较少。然后在二次碱热水解时加入NaOH，它的碱热水解对污泥的破解能力更强并且不会有钙离子的再絮凝作用，能够使污泥中的有机质再次溶出，但是由于一次热水解后的污泥破解液带走了大量的氮元素，因此本发明得到的二次破解液具有高COD、低总氮的特征，更适合用做污水处理用碳源。
本发明在一次和二次碱热水解过程中采用不同的反应温度，一次碱热水解时，虽然钙离子有再絮凝作用，但还是会有有机质溶出，反应温度过高会导致一次污泥破解液的有机质浓度高，不利于后续二次污泥破解液的碳源回收；而二次碱热水解时要使污泥中的有机质尽可能地释放，因此温度略高于一次碱热水解。
作为优选，步骤(1)中所述的钙系调理剂为氢氧化钙和/或氧化钙，钙系调理剂的添加量为污泥干重的10％～30％。钙系调理剂的添加量过低，对污泥的破解效果不佳；而钙系调理剂的添加量过高会使最终产生的脱水污泥量增加，不利于污泥减量化。
作为优选，步骤(1)中的搅拌调理时间为10～20min。
作为优选，步骤(1)中一次热水解反应的时间为30～60min。
作为优选，步骤(1)中先加水将剩余污泥含水率调整至95±3wt％，然后再加入钙系调理剂。将污泥的含水率调整至该范围，可以保持其流动性，便于后续操作。
作为优选，步骤(3)中氢氧化钠的添加量为污泥干重的5％～20％。氢氧化钠的添加量过低，对污泥的破解效果不佳，不利于碳源的回收；而氢氧化钠的添加量过高会造成二次污泥破解液的pH过高，不利于碳源的后续利用。
作为优选，步骤(3)中的搅拌调理时间为10～20min。
作为优选，步骤(3)中二次热水解反应的时间为30～60min。
作为优选，步骤(3)中先向一次脱水污泥中加水将其含水率调整至95±3wt％，然后再加入氢氧化钠。
因此，本发明具有如下有益效果：先加入钙系调理剂进行一次碱热水解，利用钙离子的再絮凝作用，可以在一次碱热水解过程中通过一次污泥破解液带走污泥中的氮元素；然后再加入氢氧化钠进行二次碱热水解，得到具有高COD、低总氮特征的二次污泥破解液，更适合用做污水处理用碳源。
（发明人：郑威城;付元;秦树林;陈霞）