申请日2012.12.19
公开(公告)日2014.06.25
摘要
本发明涉及一种利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效果的方法，该方法包括以下步骤：(1)过氧化钙处理单元：将过氧化该投入污泥中，使过氧化钙与污泥的质量比为0.01∶1～0.6∶1，反应1-24h，水解污泥;(2)厌氧消化单元：将步骤(1)过氧化钙处理后的污泥在厌氧消化罐中厌氧菌和兼性菌的作用下进行厌氧消化，污泥中的有机化合物被迅速利用，转变为甲烷、二氧化碳和水，使污泥沼气产量提高，并实现减量化。与现有技术相比，本发明具有成本低、缩短了消化时间、实施容易等优点。
权利要求书
1.一种利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效果的方法，其特征 在于，该方法包括以下步骤：
(1)过氧化钙处理单元：将过氧化该投入污泥中，使过氧化钙与污泥的质量 比为0.01∶1～0.6∶1，反应1-24h，水解污泥;
(2)厌氧消化单元：将步骤(1)过氧化钙处理后的污泥在厌氧消化罐中厌氧 菌和兼性菌的作用下进行厌氧消化，污泥中的有机化合物被迅速利用，转变为甲烷、 二氧化碳和水，使污泥 沼气产量提高，并实现减量化。
2.根据权利要求1所述的利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效 果的方法，其特征在于，步骤(1)所述的污泥经过氧化钙处理之前，先经过24h 浓缩，然后在进行过氧化钙处理，在过氧化钙的作用下，微生物细胞得到水解，释 放出胞内物质，污泥中难生物降解的有机物被氧化为小分子易降解物质，方便后期 厌氧菌和兼性菌利用，缩短厌氧消化时间。
3.根据权利要求1所述的利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效 果的方法，其特征在于，所述的过氧化钙处理单元是在预处理罐中进行的，所述的 预处理罐包括一个搅拌器和一个加药器，搅拌器使污泥与投加进的过氧化钙反应完 全，加药器是向预处理罐中投加过氧化钙。
4.根据权利要求1所述的利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效 果的方法，其特征在于，所述的厌氧消化罐为传统的厌氧消化罐。
5.根据权利要求1所述的利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效 果的方法，其特征在于，所述的厌氧消化单元处理后的物质经脱水装置金属泥水分 离，上清液返回好养生化池，为好氧生化池微生物的隐形生长提供基质，脱水后的 泥饼已达到稳定化，作为有机肥施用到农田中。
说明书
利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效果的方法
技术领域
本发明属固体废物处理领域，具体地说是一种利用过氧化钙促进污泥水解并 提高污泥厌氧消化效果的方法。
背景技术
基于活性污泥的生物污水处理方法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理 技术，但该方法一直存在产生大量剩余污泥的弊端。随着污水量的日益增加和污水 处理率的不断提高，今后几年我国的污泥产量将会有大幅度的递增。预计2020年 污水排放量将达到5.46×1010m3/d，产生干污泥量为4542万吨。虽然污泥量只占污 水量的1-2%，但污泥处理设施投资在整个污水处理厂总投资中占约40%-50%，污 泥的处理与处置费用一般要占总运行费用的30%-60%。污泥处置已从过去仅仅作 为污水处理的一个单元，发展成了污水处理厂不得不优先考虑的重要环节，剩余污 泥的处理与处置已成为污水处理厂运行中一个令人头疼的问题。高昂的处理费用和 越来越严格的限制性法律法规使得剩余污泥的处理处置问题变得愈来愈紧迫。
剩余污泥成分复杂，是多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组 成的集合体，除含有大量的水分外(可高达99%以上)，还含有难降解的有机物、 重金属、少量的致病微生物(致病细菌、病原体、寄生虫、有害虫卵等)，以及一 般的有机物和植物养分(N、P、K)等，如果任意堆放不加以处理处置，必将占用 大量土地资源，而且易腐变臭、产生渗透液易污染土壤和地下水及河流、湖泊、海 洋等地表水体，给环境造成严重的二次污染。
当今国内外污泥处理处置所依循的原则均是“减量化、稳定化、无害化和资源 化”。处理要求是最终处置时对环境无害。污泥按照最终处置的要求，可经过浓缩、 稳定、调理、脱水、火菌、干化、堆肥、焚烧等一个或多个处理手段组合的处理， 可根据污泥的性质、类型和处置方式的不同，污泥的处理工艺可能有多种不同的选 择。在我国污泥的最终处置方式主要为农业利用、园林绿化、填埋、制造建筑材料 等。总之无论采用哪种途径对污泥进行处置，污泥必须事先做到稳定化。国家环保 总局颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中也提出了城镇 污水处理厂污泥应进行稳定化处理的要求。
我国目前常用的稳定方法是厌氧消化、好氧消化和污泥堆肥。而热解和化学稳 定方法由于技术原因和经济、能耗原因而很少被采用。污泥厌氧消化技术可以有效 实现污泥的减量化、无害化与资源化，在许多国家得到了广泛应用，我国厌氧消化 的污泥比例有38.4%。有研究表明，当污水厂规模大于1.89×104m3/d时，厌氧消化 应该是优先考虑的污泥稳定工艺。美国68%的污水处理厂采用厌氧方法消化污泥， 在德国，服务人口大于30000人约(9000m3/d)的污水处理厂大多数采用厌氧消化方 法，法国和东欧国家采用厌氧消化工艺处理污水处理厂相应服务人口多大于 100000人(约30000m3/d)。
传统的厌氧消化工艺存在以下不足：污泥停留时间长，需要20-30天，因此设 施占地面积大、基建费用高，有机物的去除率较低，仅为40%左右。这主要是由 于污泥中大部分有机物包含在微生物细胞内，导致厌氧消化的第一阶段一水解速率 很慢，成为制约厌氧消化的主要因素，最终使得污泥虽经厌氧消化，但污泥减容和 减量效果不显著。为了加速污泥水解过程，降低污泥稳定性，促进污泥细胞及大分 子物质的分解，减少消化池的容积，近年来发展了许多污泥预处理技术。污泥预处 理的主要目的是使微生物细胞破解，增加溶解性COD(SCOD)，降低污泥粘性，改 善污泥的可生物降解性。日前已经被研究的预处理方法包括机械法、超声波法、碱 解法、热解法、化学氧化、微波法等。
过氧化钙是一种白色或浅黄色粉末固体，无毒无臭，常温下干燥品很稳定，在 水中会缓慢溶解产生双氧水及氧气，生成羟基自由基。过氧化氢和羟基自由基都具 有强氧化性，其氧化还原电位分别可达1.77V和2.80V，足以氧化分解污泥，强化 有机部分的生物转化，加快细胞溶解，达到很好的污泥预处理效果。另外过氧化钙 具有吸湿性，能减少污泥中结合水含量，有利于后期污泥的脱水减量。虽然有很多 氧化物可产生双氧水，如碳酸钠、过氧化镁等，但过氧化钙更经济实惠且产量多， 根据化学计量学公式，每克过氧化钙可产生0.47g双氧水，且过氧化钙释放双氧水 过程缓慢，可通过调节pH值得到控制，避免了液态双氧水分解产生大量氧气和作 用时间短的缺点，对难降解微量有机污染物，固态过氧化钙的去除效果会超越双氧 水。在污水处理方面，利用过氧化钙代替部分活性污泥，处理生产及生活排放的污 水，对消除水的臭味，澄清水质具有良好效果;对含锰、钴、锌、镍、铜、砷等的 废水，用少量过氧化钙处理，方法简单可靠，这些物质的去除率一般可达99%以 上;用过氧化钙辅助处理阳离子染料染色的废水，其色度去除率可达98%以上。
有关过氧化钙的研究多见于土壤修复方面，尚未见其用于污水处理厂污泥处理 的报道。过氧化钙应用于污水污泥处理系统在现有污水处理厂容易实现，只需在污 泥处理管路上增加溶胞系统即可，较易实施。该方法能强化污泥处理效果，去除难 生物降解有机污染物和重金属，促进污泥厌氧降解，缩短发酵时间，增加沼气产量， 增强后期脱水效果，减少处理处置费用，而且无二次污染风险，是一项具有较广阔 发展前景的污水污泥处理技术路线。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、缩短 了消化时间、实施容易的利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效果的方 法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用过氧化钙促进污泥水解 并提高污泥厌氧消化效果的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)过氧化钙处理单元：将过氧化该投入污泥中，使过氧化钙与污泥的质量 比为0.01∶1～0.6∶1，反应1-24h，水解污泥;
(2)厌氧消化单元：将步骤(1)过氧化钙处理后的污泥在厌氧消化罐中厌氧 菌和兼性菌的作用下进行厌氧消化，污泥中的有机化合物被迅速利用，转变为甲烷、 二氧化碳和水，使污泥沼气产量提高，并实现减量化。
步骤(1)所述的污泥经过氧化钙处理之前，先经过24h浓缩，然后在进行过 氧化钙处理，在过氧化钙的作用下，微生物细胞得到水解，释放出胞内物质，污泥 中难生物降解的有机物被氧化为小分子易降解物质，方便后期厌氧菌和兼性菌利 用，缩短厌氧消化时间。
所述的过氧化钙处理单元是在预处理罐中进行的，所述的预处理罐包括一个搅 拌器和一个加药器，搅拌器使污泥与投加进的过氧化钙反应完全，加药器是向预处 理罐中投加过氧化钙。
所述的厌氧消化罐为传统的厌氧消化罐。
所述的厌氧消化单元处理后的物质经脱水装置金属泥水分离，上清液返回好养 生化池，为好氧生化池微生物的隐形生长提供基质，脱水后的泥饼已达到稳定化， 作为有机肥施用到农田中。
本发明的目的在于针对现有污泥处理技术的不足，提供一种利用过氧化钙预处 理污泥，改进、强化现有的污泥厌氧消化工艺。为实现上述目的，本发明将污泥处 理系统与过氧化钙氧化系统相结合，将剩余污泥用过氧化钙氧化分解，破坏剩余污 泥的细胞壁，达到促进厌氧消化的目的。
本发明的目的是这样实现的：过氧化钙水解污泥的机理在于过氧化钙的缓慢溶 解导致pH值显著升高并伴有羟基自由基等强氧化剂的产生，破坏污泥絮体结构和 污泥中微生物细胞壁，释放出胞内物质，将难降解的固体性物质氧化为易降解的溶 解性物质。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)污泥水解过程中能耗较低，运行成本较低;
(2)水解污泥可被微生物直接利用，产生隐性生长，消除后期环境污染隐患;
(3)提高了污泥厌氧消化效率，缩短了消化时间;
(4)污泥中难生物降解的有机物通过化学氧化作用得到去除;
(4)设备简单，投资少，运行管理方便，较易实施;
利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效果的方法是一种经济有效 且无二次污染风险的污泥预处理技术，可以在水处理工艺中推广使用。
