申请日2018.03.30
公开(公告)日2018.09.11
IPC分类号C02F11/00; C02F11/02; C02F11/04; C02F11/12
摘要
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥的强化脱水方法。该法包括以下步骤：调节污泥的pH;在调节pH后的污泥中加入溶菌酶进行反应;将与溶菌酶反应后的污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼。本发明提供的污泥的强化脱水方法，能够有效提高污泥的脱水性能，且对环境污染较小。
权利要求书
1.一种污泥的强化脱水方法，其特征在于，包括以下步骤：
调节污泥的pH;
溶菌酶处理：在调节pH后的所述污泥中加入溶菌酶进行反应;
脱水：将与所述溶菌酶反应后的所述污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节污泥的pH的步骤具体是，在所述污泥中加入酸或碱，至调节所述污泥的pH为6.0-7.0后，静置1-2小时。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述溶菌酶处理的步骤中，所述溶菌酶的加入量为1.66-6.63g/100g干污泥。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述溶菌酶处理的步骤具体是，将所述溶菌酶加入到调节pH后的所述污泥中，搅拌均匀后，在恒定温度下振荡反应2-8小时。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在将所述溶菌酶加入到调节pH后的所述污泥中之前，所述溶菌酶溶解于去离子水中。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述溶菌酶处理的步骤中，所述恒定温度为25-35℃。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述溶菌酶处理的步骤中，振荡频率为100-200rpm。
8.根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，所述脱水的步骤具体是，将与所述溶菌酶反应后的所述污泥进行真空抽滤。
9.根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，在所述调节污泥的pH的步骤前，还包括以下步骤：
厌氧污泥培养：将所述污泥静置后，排掉所述污泥的上清液;然后将所述污泥密封，并对所述污泥进行排气;最后，将排气后的所述污泥恒温培养。
说明书
污泥的强化脱水方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥的强化脱水方法。
背景技术
随着我国污水处理率的不断提高，导致污泥量急剧增加，相关报告表明，我国超过70%的污泥没有得到有效处理。数量如此巨大的污泥 如果得不到妥善的处理，将对环境造成严重的二次污染。
污泥处理具有多种处理方法，例如填埋、焚烧、堆肥、制作建材、土地利用等处理方法。无论采取哪种处理方法，污泥脱水都是非常重要的前处理过程，这是减少污泥后续处理工序及降低后续处理成本的一个关键环节。
为了改善污泥的脱水性能，可以采用各类预处理方法(包括物理预处理法、化学预处理法和生物预处理法)来提高污泥的脱水效率。目前，物理预处理法和化学预处理法均作为改善污泥脱水性能的主要方法。物理预处理法主要通过机械脱水进行处理，然而污泥成分比较复杂，有机质含量高，亲水性强，且细胞内部结合水含量比重大，从而导致机械脱水效率低。而化学预处理法主要通过添加化学调理剂(如无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂)进行污泥的脱水处理。但是，在污泥脱水处理后，化学调理剂中的化合物会残留在脱水处理后的污泥中，这些经过脱水处理后的污泥在后续的环境利用过程中，容易对环境造成不可预计的生态风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥的强化脱水方法，以解决现有的污泥脱水方法对生态环境造成危害的问题，并且该法能够有效地强化污泥的脱水性能。
本发明提供一种污泥的强化脱水方法，包括以下步骤：
调节污泥的pH;
溶菌酶处理：在调节pH后的所述污泥中加入溶菌酶进行反应;
脱水：将与所述溶菌酶反应后的所述污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼。
其中，在调节污泥的pH之前，所述污泥取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥。
进一步地，调节所述污泥的pH的步骤具体是，在所述污泥中加入酸或碱，至调节所述污泥的pH为6.0-7.0后，静置1-2小时。
其中，所述污泥的pH为6.0-7.0，包括了该数值范围内的任一点值，例如所述污泥的pH为6.0、6.2、6.4、6.6、6.8或7.0。
进一步地，在所述溶菌酶处理的步骤中，所述溶菌酶的加入量为1.66-6.63g/100g干污泥。
其中，所述溶菌酶的加入量为1.66-6.63g/100g干污泥包括了该数值范围内的任一点值，例如所述溶菌酶的加入量为1.66、2.45、3.00、4.21、4.83、5.12、5.96或6.63。
进一步地，所述溶菌酶处理的步骤具体是，将所述溶菌酶加入到调节pH后的所述污泥中，搅拌均匀后，在恒定温度下振荡反应2-8小时。
其中，在恒定温度下振荡反应2-8小时包括了该数值范围内的任一点值，例如在恒定温度下振荡反应2、4、5、6、或8小时。
进一步地，在将所述溶菌酶加入到调节pH后的所述污泥中之前，所述溶菌酶溶解于去离子水中。
进一步地，在所述溶菌酶处理的步骤中，所述恒定温度为25-35℃。
其中，所述恒定温度为25-35℃包括了该数值范围内的任一点值，例如所述恒定温度为25、28、30、32或35℃。
进一步地，在所述溶菌酶处理的步骤中，振荡频率为100-200rpm。
其中，所述振荡频率为100-200rpm包括了该数值范围内的任一点值，例如所述振荡频率为100、120、140、160、180或200rpm。
进一步地，所述脱水的步骤具体是，将与所述溶菌酶反应后的所述污泥进行真空抽滤。
进一步地，在所述调节污泥的pH的步骤前，还包括以下步骤：
厌氧污泥培养：将所述污泥静置后，排掉所述污泥的上清液;然后将所述污泥密封，并对所述污泥进行排气;最后，将排气后的所述污泥恒温培养。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明提供一种污泥的强化脱水方法。由于溶菌酶能够水解污泥中微生物的细胞壁，从而使得污泥中微生物的细胞壁破裂，释放微生物细胞内的结合水，因此，利用溶菌酶水解污泥中微生物的细胞壁，不仅能够实现良好的污泥脱水效果，而且对环境危害很小。在本发明中，为了使溶菌酶能够发挥出良好的活性，在加入溶菌酶之前，本发明先调节污泥的pH，使得污泥的pH在溶菌酶适宜的范围内。不仅如此，向污泥中加入溶菌酶时，严格控制溶菌酶的加入量、反应时间以及反应温度，使得仅需加入少剂量的溶菌酶，即可提高污泥的脱水性能。
此外，本发明在调节污泥的pH之前，还可以通过先进行厌氧处理来进一步提高污泥脱水的效果。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
本实施例提供一种污泥的强化脱水方法，包括以下步骤：
厌氧污泥培养：首先，取一部分的污泥(该污泥取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥)灌入样品瓶，静置1小时，排掉污泥的上清液后，重复上述步骤(即，加入另一部分的污泥，静置1小时，再排掉污泥的上清液)，直至污泥的上清液的高度为20-30mm。然后，将污泥密封，对污泥进行排气。最后，将排气后的污泥在恒温35-37℃下培养2-3周，得到厌氧污泥。在本实施例中，使污泥的上清液高度为20-30mm，其目的是为了尽量使污泥填满样品瓶，并且满足排气条件，以防过多的上清液被抽入到排气系统中，影响排气。
调节厌氧污泥的pH：在厌氧污泥中加入酸或碱，直至调节厌氧污泥的pH为6.0-7.0后，静置1-2小时。
溶菌酶处理：将溶菌酶溶解于去离子水中，溶菌酶的加入量为1.66g/100g干污泥，得到溶菌酶溶液，在调节pH后的厌氧污泥中加入溶菌酶溶液，搅拌均匀，然后在恒定温度为25℃，以及振荡频率为155rpm的条件下，反应4小时。
其中，溶菌酶的加入量为1.66g/100g干污泥，意思是溶菌酶的加入量与干污泥的质量比为1.66:100。干污泥是指含水率为99.7%的二沉池剩余污泥在103-105℃温度条件下烘干至恒重，得到的污泥。
在本实施例中，将溶菌酶溶解于去离子中，再将溶菌酶溶液加入调节pH后的厌氧污泥中，其目的是为了使得溶菌酶能够更均匀地分散在调节pH后的厌氧污泥中，使得两者能够充分反应。此外，在加入溶菌酶溶液后，可以再测试溶菌酶溶液与厌氧污泥的混合物的pH，如果此时混合物的pH超出6.0-7.0的范围，可以对混合物的pH进行调节。
脱水：将与溶菌酶反应后的厌氧污泥进行真空抽滤，真空度为5000kg/m2，待厌氧污泥30秒内不再产生滤液时，立即停止抽滤，得到污泥滤饼。
实施例二
本实施例提供一种污泥的强化脱水方法，包括以下步骤：
厌氧污泥培养：首先，取将一部分的污泥(该污泥取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥)灌入样品瓶，静置1小时，排掉污泥的上清液后，重复上述步骤(即，加入另一部分的污泥，静置1小时，再排掉污泥的上清液)，直至污泥的上清液的高度为20-30mm。然后，将污泥密封，对污泥进行排气。最后，将排气后的污泥在恒温35-37℃下培养2-3周，得到厌氧污泥。在本实施例中，使污泥的上清液高度为20-30mm，其目的是为了尽量使污泥填满样品瓶，并且满足排气条件，以防过多的上清液被抽入到排气系统中，影响排气。
调节厌氧污泥的pH：在厌氧污泥中加入酸或碱，直至调节厌氧污泥的pH为6.0-7.0后，静置1-2小时。
溶菌酶处理：将溶菌酶溶解于去离子水中，溶菌酶的加入量为3.32g/100g干污泥，得到溶菌酶溶液，在调节pH后的厌氧污泥中加入溶菌酶溶液，搅拌均匀，然后在恒定温度为25℃，以及振荡频率为155rpm的条件下，反应4小时。
其中，溶菌酶的加入量为3.32g/100g干污泥，意思是溶菌酶的加入量与干污泥的质量比为3.32:100。干污泥是指含水率为99.7%的二沉池剩余污泥在103-105℃温度条件下烘干至恒重，得到的污泥。
在本实施例中，将溶菌酶溶解于去离子中，再将溶菌酶溶液加入调节pH后的厌氧污泥中，其目的是为了使得溶菌酶能够更均匀地分散在调节pH后的厌氧污泥中，使得两者能够充分反应。此外，在加入溶菌酶溶液后，可以再测试溶菌酶溶液与厌氧污泥的混合物的pH，如果此时混合物的pH超出6.0-7.0的范围，可以对混合物的pH进行调节。
脱水：将与溶菌酶反应后的厌氧污泥进行真空抽滤，真空度为5000kg/m2，待厌氧污泥30秒内不再产生滤液时，立即停止抽滤，得到污泥滤饼。
实施例三
本实施例提供一种污泥的强化脱水方法，包括以下步骤：
厌氧污泥培养：首先，取将一部分的污泥(该污泥取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥)灌入样品瓶，静置1小时，排掉污泥的上清液后，重复上述步骤(即，加入另一部分的污泥，静置1小时，再排掉污泥的上清液)，直至污泥的上清液的高度为20-30mm。然后，将污泥密封，对污泥进行排气。最后，将排气后的污泥在恒温35-37℃下培养2-3周，得到厌氧污泥。在本实施例中，使污泥的上清液高度为20-30mm，其目的是为了尽量使污泥填满样品瓶，并且满足排气条件，以防过多的上清液被抽入到排气系统中，影响排气。
调节厌氧污泥的pH：在厌氧污泥中加入酸或碱，直至调节厌氧污泥的pH为6.0-7.0后，静置1-2小时。
溶菌酶处理：将溶菌酶溶解于去离子水中，溶菌酶的加入量为5.00g/100g干污泥，得到溶菌酶溶液，在调节pH后的厌氧污泥中加入溶菌酶溶液，搅拌均匀，然后在恒定温度为25℃，以及振荡频率为155rpm的条件下，反应4小时。
其中，溶菌酶的加入量为5.00g/100g干污泥，意思是溶菌酶的加入量与干污泥的质量比为5.00:100。干污泥是指含水率为99.7%的二沉池剩余污泥在103-105℃温度条件下烘干至恒重，得到的污泥。
在本实施例中，将溶菌酶溶解于去离子中，再将溶菌酶溶液加入调节pH后的厌氧污泥中，其目的是为了使得溶菌酶能够更均匀地分散在调节pH后的厌氧污泥中，使得两者能够充分反应。此外，在加入溶菌酶溶液后，可以再测试溶菌酶溶液与厌氧污泥的混合物的pH，如果此时混合物的pH超出6.0-7.0的范围，可以对混合物的pH进行调节。
脱水：将与溶菌酶反应后的厌氧污泥进行真空抽滤，真空度为5000kg/m2，待厌氧污泥30秒内不再产生滤液时，立即停止抽滤，得到污泥滤饼。
实施例四
本实施例提供一种污泥的强化脱水方法，包括以下步骤：
厌氧污泥培养：首先，取将一部分的污泥(该污泥取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥)灌入样品瓶，静置1小时，排掉污泥的上清液后，重复上述步骤(即，加入另一部分的污泥，静置1小时，再排掉污泥的上清液)，直至污泥的上清液的高度为20-30mm。然后，将污泥密封，对污泥进行排气。最后，将排气后的污泥在恒温35-37℃下培养2-3周，得到厌氧污泥。在本实施例中，使污泥的上清液高度为20-30mm，其目的是为了尽量使污泥填满样品瓶，并且满足排气条件，以防过多的上清液被抽入到排气系统中，影响排气。
调节厌氧污泥的pH：在厌氧污泥中加入酸或碱，直至调节厌氧污泥的pH为6.0-7.0后，静置1-2小时。
溶菌酶处理：将溶菌酶溶解于去离子水中，溶菌酶的加入量为6.63g/100g干污泥，得到溶菌酶溶液，在调节pH后的厌氧污泥中加入溶菌酶溶液，搅拌均匀，然后在恒定温度为25℃，以及振荡频率为155rpm的条件下，反应4小时。
其中，溶菌酶的加入量为6.63g/100g干污泥，意思是溶菌酶的加入量与干污泥的质量比为6.63:100。干污泥是指含水率为99.7%的二沉池剩余污泥在103-105℃温度条件下烘干至恒重，得到的污泥。
在本实施例中，将溶菌酶溶解于去离子中，再将溶菌酶溶液加入调节pH后的厌氧污泥中，其目的是为了使得溶菌酶能够更均匀地分散在调节pH后的厌氧污泥中，使得两者能够充分反应。此外，在加入溶菌酶溶液后，可以再测试溶菌酶溶液与厌氧污泥的混合物的pH，如果此时混合物的pH超出6.0-7.0的范围，可以对混合物的pH进行调节。
脱水：将与溶菌酶反应后的厌氧污泥进行真空抽滤，真空度为5000kg/m2，待厌氧污泥30秒内不再产生滤液时，立即停止抽滤，得到污泥滤饼。
实施例五
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，不进行厌氧污泥培养的步骤，其他步骤与实施例一相同，即，直接将取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥调节pH后，与溶菌酶反应，再进行脱水。
实施例六
本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中，不进行厌氧污泥培养的步骤，其他步骤与实施例二相同，即，直接将取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥调节pH后，与溶菌酶反应，再进行脱水。
实施例七
本实施例与实施例三的区别在于，本实施例中，不进行厌氧污泥培养的步骤，其他步骤与实施例三相同，即，直接将取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥调节pH后，与溶菌酶反应，再进行脱水。
实施例八
本对比例与实施例四的区别在于，本对比例中，不进行厌氧污泥培养的步骤，其他步骤与实施例四相同，即，直接将取自含水率为99.7%的二沉池剩余污泥调节pH后，与溶菌酶反应，再进行脱水。
对比例一
本对比例与实施例一、实施例二、实施例三及实施例四的区别在于，在对比例中，在调节厌氧污泥的pH后，不加入溶菌酶，直接进行脱水的步骤，得到污泥滤饼。
对比例二
本对比例与实施例五、实施例六、实施例七及实施例八的区别在于，在对比例中，在调节污泥的pH后，不加入溶菌酶，直接进行脱水的步骤，得到污泥滤饼。
测试例一污泥滤饼的含水率测试
对本发明实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、对比例一及对比例二得到的污泥滤饼分别进行含水率测试，含水率测试的具体步骤为：
称量坩埚重量为m1，将污泥滤饼置于坩埚中，称量坩埚和污泥滤饼的总重量为m2，将坩埚和污泥滤饼置于103-105℃烘箱烘干，称量坩埚和烘干后的污泥滤饼的总重量为m3，根据以下公式计算污泥滤饼的含水率ω：
污泥滤饼的含水率测试结果如下表1及表2所示：
表1：经过厌氧处理后得到的污泥滤饼的含水率测试
实施例一实施例二实施例三实施例四对比例一
含水率(%)84.7581.7678.1382.6286.35
表2：未经过厌氧处理后得到的污泥滤饼的含水率测试
实施例五实施例六实施例七实施例八对比例二
含水率(%)87.8386.1081.5286.5199.70
根据表1以及表2的测试数据可知：无论是否将污泥进行厌氧处理，利用溶菌酶均能够强化污泥的脱水性能。由于溶菌酶能够破坏污泥中微生物的细胞结构，释放出微生物细胞内的结合水、糖类以及蛋白质等，从而改变污泥中的蛋白质与糖类的比值，影响污泥的亲水性，进而影响污泥的脱水性能。此外，溶菌酶的加入量对污泥的脱水性能的影响程度也不同，当溶菌酶的加入量未达到最佳加入量时，随着溶菌酶的加入量增加，污泥中的蛋白质与糖类的比值增大，污泥的亲水性减弱，因此，污泥的脱水性能增强;然而，当溶菌酶的加入量超过最佳加入量时，随着溶菌酶的加入量增加，污泥中的蛋白质与糖类的比值减小，污泥的亲水性增强，因此，污泥的脱水性能减弱。由此可知，溶菌酶的加入量过少或加入量过多，均可使得污泥的脱水性能的强化程度降低。
另外，实施例一、实施例二、实施例三及实施例四，均是先采用厌氧条件培养的污泥、然后再调节厌氧污泥的pH;而实施例五、实施例六、实施例七及实施例八均是直接调节污泥的pH后再加入溶菌酶以脱水，不进行其他前处理。通过实施例一与实例五的测试数据对比、实施例二与实施例六的测试数据对比、实施例三与实施例七的测试数据对比、实施例四与实施例八的测试数据对比可知，经过厌氧处理后得到的污泥滤饼的含水率均低于未经厌氧处理得到的污泥滤饼的含水率，也就是说，对污泥厌氧培养的方法对污泥脱水的效果更好，因此优选先进行厌氧条件培养污泥，然后再进行污泥pH的调节。
以上对本发明实施例公开的一种污泥的强化脱水方法的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
