申请日2013.06.17
公开(公告)日2013.09.11
IPC分类号C02F11/00; B01D17/05
摘要
本发明属于污泥资源化处理领域，涉及一种将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，该方法包括以下步骤：(一)将剩余污泥沉淀浓缩;(二)对沉淀浓缩后的污泥进行超声处理;(三)超声后的污泥通过固液分离得到污泥提取物清液;(四)步骤(三)所得提取物清液经浓缩后得到破乳剂的浓缩液，再将破乳剂的浓缩液经干燥过程得破乳剂干粉;(五)将步骤(四)所得破乳剂的浓缩液或破乳剂干粉投入待处理乳状液中，以实现乳状液的破乳。本发明中的破乳剂产物能实现近90%的破乳率，可应用于原油乳状液的破乳及含乳化油废水的处理，在降低破乳成本的同时为污泥资源化提供了新的途径，而提取后剩余的污泥超声混合液可进一步进行厌氧消化处理。
权利要求书
1.一种将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：(一)将剩余污泥沉淀浓缩;(二)对沉淀浓缩后的污泥进行超声处理，以破碎污泥中的絮体和细胞，使胞内物质得以释放;(三)超声后的污泥通过固液分离得到污泥提取物清液;(四)步骤(三)所得提取物清液经浓缩后得到破乳剂的浓缩液，再将破乳剂的浓缩液经干燥过程得破乳剂干粉;(五)将步骤(四)所得破乳剂的浓缩液或破乳剂干粉投入待处理乳状液中。
2.根据权利要求1所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：步骤(一)所述的剩余污泥来源于采用生物法处理污水的污水处理厂。
3.根据权利要求1所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：步骤(一)所述的剩余污泥经沉淀浓缩后，污泥总悬浮固体浓度为5～20g/L。
4.根据权利要求1所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：步骤(二)所述的超声处理过程中，声能密度为0.1～0.7W/mL。
5.根据权利要求1所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：步骤(二)所述的超声处理过程中，超声时间为1～30min。
6.根据权利要求1所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：步骤(三)所述的固液分离过程采用离心分离或微滤分离，其中优选微滤分离。
7.根据权利要求6所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：所述离心分离采用10000g的离心力，离心时间为20min;所述微滤分离采用的滤膜平均孔径为0.45μm。
8.根据权利要求1所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：步骤(四)所述的经浓缩步骤后，破乳剂的浓缩液总有机碳浓度为5000～10000mg/L，其中，浓缩步骤采用旋转蒸发法，温度为45～55℃，真空度为0.1Mpa。
9.根据权利要求1或8所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：步骤(四)所述干燥过程，其中，干燥是在温度为-50℃，压力<20Pa的条件下，冷冻干燥24h。
10.根据权利要求1所述的将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，其特征是：步骤(五)将所述破乳剂的浓缩液或破乳剂干粉投入待处理乳状液中，是按照投加后每升乳状液中破乳剂的总有机碳浓度为10～250mg/L的剂量进行操作。
说明书
一种将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法
技术领域
本发明属于污泥资源化处理领域，涉及一种将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法。
背景技术
原油开采、冷轧工艺、机械零件清洗等会产生大量的乳状液，对乳状液的破乳是其后续加工或处理的前提。目前常见的破乳方式以投加聚氧乙烯、聚醚等化学破乳剂为主，此类化学破乳剂属难降解有机物，随分离出的废水排放到环境中会引起环境污染。而近年来发展迅速的生物破乳剂虽具有高效低毒、可生物降解、能在极端条件下发挥活性等优点，但其培养周期长，培养过程需投入大量的底物，生产成本较高。目前已有利用废弃物培养生物破乳剂产生菌的报道，但尚无利用废弃生物质直接制取破乳剂的文献。城市污水处理厂在运行过程中产生大量的剩余污泥，其处理处置成本较高，处理不当会对环境造成严重影响。作为一种富含生物质的废弃物，将剩余污泥进行资源化利用不仅可以解决污泥处理的问题，同时实现能源或资源的回收，在近年来发展迅速。污泥资源化技术主要包括建材利用、热能回收以及对其生物质资源的利用等。随着技术的发展，对污泥中生物质的资源化方式和应用途径也逐渐多样化，如制取聚羟基脂肪酸酯、生物絮凝剂、发泡剂等。目前已有研究发现剩余污泥中提取的生物质具有表面活性，但尚无将其应用于乳状液破乳的文献或报道。
发明内容
针对目前化学破乳剂难降解、生物破乳剂生产成本高的问题，本发明目的在于提供一种由废弃生物质资源(剩余污泥)直接提取破乳剂用于乳状液破乳的方法，同时为剩余污泥的处理提供一条新的具有高附加值的资源化途径。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种将剩余污泥提取物用于乳状液破乳的方法，包含以下步骤：
(一)将剩余污泥沉淀浓缩;
(二)对沉淀浓缩后的污泥进行超声处理;
(三)超声后的污泥通过固液分离得到污泥提取物清液;
(四)步骤(三)所得提取物清液经浓缩后得到破乳剂的浓缩液，再将破乳剂的浓缩液经干燥过程得破乳剂干粉;
(五)将步骤(四)所得破乳剂的浓缩液或破乳剂干粉投入待处理乳状液中。步骤(一)所述的剩余污泥来源于采用生物法处理污水的污水处理厂，其中，剩余污泥经沉淀浓缩后，污泥总悬浮固体浓度为5～20g/L。
步骤(二)所述的超声处理过程中，声能密度为0.1～0.7W/mL，超声时间为1～30min，可采用超声频率为20kHz、具有浸入式探头的超声破碎仪对污泥进行处理。该步骤的目的是为了打碎污泥中的絮体和细胞，以使细胞内的细胞质和酶得以释放，以提高破乳剂的提取率。
步骤(三)所述的固液分离过程可采用离心分离或微滤分离的方式，其中优选微滤分离。当采用离心分离法分离时，采用10000g的离心力，离心时间为20min;采用微滤分离法分离时，过滤压力为0.2MPa，所采用的滤膜平均孔径为0.45μm。
步骤(四)所述的浓缩步骤后破乳剂的浓缩液TOC(Total Organic Carbon，总有机碳)浓度为5000～10000mg/L，其中，浓缩步骤可采用旋转蒸发法，温度为45～55℃，真空度为0.1Mpa。
步骤(四)所述将破乳剂的浓缩液干燥的过程，干燥是在温度为-50℃，压力<20Pa的条件下冷冻干燥24h，从而得到破乳剂干粉。压力<20Pa为冷冻干燥机所标注的工作压力，一般冷冻干燥机的压力以小于20Pa为符合要求。
步骤(五)将所述破乳剂的浓缩液或破乳剂干粉投入待处理乳状液中，是按照投加后每升乳状液中破乳剂的TOC浓度为10～250mg/L的剂量进行操作。
本发明具有以下的优点和有益效果：
1.本发明所得到的剩余污泥提取物，即破乳剂产物是以废弃生物质为原料，提取过程简单高效，与传统的化学或生物破乳剂相比无合成或培养过程，成本低廉。
2.本发明所得到的破乳剂产物主要为污泥中的生物质，与化学破乳剂相比具有生物易降解的特点，有利于破乳剂在破乳后的处理。
3.本发明所得到的破乳剂产物在优化的投加条件下，可对模型乳状液实现近90%的破乳率，破乳效果好。
4.本发明为生活污水处理厂剩余污泥的资源化提供了一条新的途径，且资源化产物的附加值高，可应用于原油乳状液破乳及含乳化油废水的处理领域。
5.本发明以超声作为提取方法，与污泥厌氧消化前的超声预处理相一致，由于污泥经超声处理后其水解酸化时间可显著缩短，因此本发明的超声提取过程可同时视为污泥厌氧消化的预处理过程，提取后的剩余物质可进一步进行厌氧处理用于产酸或产甲烷。
