申请日2018.03.30
公开(公告)日2018.10.02
IPC分类号C02F11/12; C02F11/02
摘要
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种强化污泥脱水性能的方法。该方法的具体步骤为：调节湿污泥的pH值至6.0～7.0;向经pH调节后的湿污泥中先加入溶菌酶反应，然后加入蛋白酶反应;对经酶预处理后的湿污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼。本发明公开的一种强化污泥脱水性能的方法，不仅能够提高污泥的整体脱水性能，而且经该方法脱水处理后得到的脱水污泥可降低对环境及生态的影响。
权利要求书
1.一种强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
调节pH值：称取湿污泥，调节所述湿污泥的pH值至6.0～7.0;
酶预处理：向经pH调节后的所述湿污泥中先加入溶菌酶反应，然后加入蛋白酶反应;
脱水处理：对经所述酶预处理后的所述湿污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼。
2.根据权利要求1所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，在所述酶预处理的步骤中，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量比为0.8:1～4:1。
3.根据权利要求1所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，在所述酶预处理的步骤中，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量总和与干污泥 的质量之比为0.08:1～0.15:1。
4.根据权利要求1所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，在所述酶预处理的步骤中，向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后，搅拌均匀，在温度为25～35℃、振荡频率为140～180rpm下振荡反应1～3h;向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入蛋白酶后，搅拌均匀，在温度为40～50℃、振荡频率为140～180rpm下振荡反应1～3h。
5.根据权利要求1所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，在所述酶预处理的步骤中，在向经pH调节后的所述湿污泥中加入所述溶菌酶之前，所述溶菌酶先溶解于去离子水中;在向经所述溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入所述蛋白酶之前，所述蛋白酶先溶解于去离子水中。
6.根据权利要求1所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，在所述酶预处理的步骤中，加入所述蛋白酶反应后，测定所述湿污泥的污泥比阻为23×1010～234×1010m/kg。
7.根据权利要求1所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，调节所述湿污泥的pH值的具体步骤为：
首先，使用pH计测量所述湿污泥的pH值;
其次，根据测定结果向所述湿污泥中加入弱酸或弱碱，搅拌均匀后，测定所述湿污泥的pH值，至所述湿污泥的pH值为6.0～7.0时，停止加入所述弱酸或所述弱碱。
8.根据权利要求7所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述弱酸或所述弱碱的浓度为0.01～0.5mol/L。
9.根据权利要求1所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，在所述脱水处理中，所述脱水处理为利用离心分离器、带式压滤器、板框式压滤机、管式压滤机、真空过滤机、污泥增稠器中的一种进行污泥脱水处理。
10.根据权利要求1所述的强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，在所述脱水处理中，脱水完成之后，测定所述污泥滤饼的含水率为65%～78%。
说明书
一种强化污泥脱水性能的方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种强化污泥脱水性能的方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展和污水处理效率的不断提高，污水处理产生的副产物-污泥量也急剧增加。污泥作为污水处理的最终产物，由于其含水量可高达95%-99%，因此难以满足堆肥、填埋、热解、焚烧等后续处理的要求，而且因其含水量高，体积大，也增加了污泥的运输成本和难度。此外，污泥中含有许多有害物质，如重金属、病原微生物、有机毒物等，若得不到妥善的处理与处置，也将给环境和生态造成巨大的危害。因此，污泥脱水作为最重要的前处理过程，是降低污泥后续处理和处置成本的至关重要的环节。而为了解决污泥脱水的问题，人们首先想到的是通过机械法对污泥进行脱水处理，然而，由于污泥的有机质含量高，亲水性强，且细胞内部结合水比例较大，因此，通过常规的机械脱水方法很难脱除细胞内部的结合水，污泥脱水效率低。
为了改善并提高污泥的脱水性能，当前，人们主要通过向污泥中添加化学调理剂(如无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂等)来提高污泥脱水效率。然而，在这些方式中，由于这些化合物会残留在脱水后的污泥中，且难以被环境中的微生物降解和利用，因此，将给脱水污泥的后续利用带来不确定的环境及生态风险。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种强化污泥脱水性能的方法，不仅能够提高污泥的脱水性能，而且还能够降低污泥对环境和生态的影响。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种强化污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：
调节pH值：称取湿污泥，调节所述湿污泥的pH值至6.0～7.0;
酶预处理：向经pH调节后的所述湿污泥中先加入溶菌酶反应，然后加入蛋白酶反应;
脱水处理：对经所述酶预处理后的所述湿污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼。
其中，所述湿污泥可为含水率为大于或者等于99.5%的生活污泥，所述溶菌酶、所述蛋白酶可通过商业购买获得。
进一步地，在所述酶预处理的步骤中，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量比为0.8:1～4:1。
其中，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量比为0.8:1～4:1包括了该投放质量比范围内的任一点值，例如所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量比为0.8:1、1:1、1.3:1、1.5:1、1.6:1、2:1、2.3:1、2.6:1、3:1、3.3:1、3.6:1或4:1。
优选地，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量比为1.5:1～2:1。
更优选地，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量比为2:1。
进一步地，在所述酶预处理的步骤中，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.08:1～0.15:1。
其中，所述干污泥为所述湿污泥经过过滤及在103～105℃的烘箱内烘干后至恒重得到的污泥。
其中，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.08:1～0.15:1包括了该比值范围内的任一点值，例如所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.08:1、0.09:1、0.1:1、0.11:1、0.12:1、0.13:1、0.14:1或0.15:1。
优选地，所述溶菌酶与所述蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.08:1～0.1:1。
进一步地，在所述酶预处理的步骤中，向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后，搅拌均匀，在温度为25～35℃、振荡频率为140～180rpm下振荡反应1～3h;向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入蛋白酶后，搅拌均匀，在温度为40～50℃、振荡频率为140～180rpm下振荡反应1～3h。
其中，向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后的反应温度为25～35℃包括了该温度范围内的任一点值，例如向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后的反应温度为25℃、30℃或35℃;向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后在温度为25～35℃下进行振荡反应的振荡频率为140～180rpm包括了该振荡频率范围内的任一点值，例如向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后在温度为25～35℃下进行振荡反应的振荡频率为140rpm、145rpm、150rpm、155rpm、160rpm、165rpm、170rpm、175rpm或180rpm;向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后的反应时间为1～3h包括了该时间范围内的任一点值，例如向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后的反应时间为1h、1.5h、2h、2.5h或3h。
其中，向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入蛋白酶后的反应温度为40～50℃包括该温度范围内的任一点值，例如向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入蛋白酶的反应温度为40℃、45℃或50℃;向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入蛋白酶后在温度为40～50℃下进行振荡反应的振荡频率为140～180rpm包括了该振荡频率范围内的任一点值，例如向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入溶菌酶后在温度为25～35℃下进行振荡反应的振荡频率为140rpm、145rpm、150rpm、155rpm、160rpm、165rpm、170rpm、175rpm或180rpm;向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入蛋白酶后的反应时间为1～3h包括了该时间范围内的任一点值，例如向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入所述蛋白酶后的反应时间为1h、1.5h、2h、2.5h或3h。
优选地，向经pH调节后的所述湿污泥中加入溶菌酶后的反应温度为25℃，振荡频率为155rpm，反应时间为2h;向经溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入蛋白酶后的反应温度为45℃，振荡频率为155rpm，反应时间为2h。
进一步地，在所述酶预处理的步骤中，在向经pH调节后的所述湿污泥中加入所述溶菌酶之前，所述溶菌酶先溶解于去离子水中;在向经所述溶菌酶预处理后的所述湿污泥中加入所述蛋白酶之前，所述蛋白酶先溶解于去离子水中。
其中，在所述溶菌酶溶解于去离子水中，所述溶菌酶与去离子水的质量比为0.007:1～0.002:1;在所述蛋白酶溶解于去离子水中，所述蛋白酶与去离子水的质量比为0.002:1～0.0006:1。
其中，所述溶菌酶与去离子水的质量比为0.007:1～0.002:1包括了该质量比范围内的任一点值，例如所述溶菌酶与去离子水的质量比为0.007:1、0.006:1、0.005:1、0.004:1、0.003:1或0.002:1。所述蛋白酶与去离子水的质量比为0.002:1～0.0006:1包括了该质量比范围内的任一点值，例如所述蛋白酶与去离子水的质量比为0.002:1、0.001:1、0.0009:1、0.0008:1、0.0007:1或0.0006:1。
优选地，在所述溶菌酶溶解于去离子水中，所述溶菌酶与去离子水的质量比为0.007:1;在所述蛋白酶溶解于去离子水中，所述蛋白酶与去离子水的质量比为0.002:1。
在本发明中，调节所述湿污泥的pH值的具体步骤为：
首先，使用pH计测量所述湿污泥的pH值;
其次，根据测定结果向所述湿污泥中加入弱酸或弱碱，搅拌均匀后，测定所述湿污泥的pH值，至所述湿污泥的pH值为6.0～7.0时，停止加入所述弱酸或所述弱碱。
其中，所述湿污泥的pH值为6.0～7.0包括了该pH值内的任一点值，例如所述湿污泥的pH值为6.0、6.2、6.5、6.8或7.0。
优选地，所述湿污泥的pH值为6.5。
进一步地，在调节所述湿污泥的pH值中，所使用的所述弱酸或所述弱碱的浓度为0.01～0.5mol/L，所述弱酸或所述弱碱的用量为0.1～0.5mL。
其中，所述弱酸或所述弱碱的浓度为0.01～0.5mol/L包括了该浓度范围内的任一点值，例如，所述弱酸或所述弱碱的浓度为0.01mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L或0.5mol/L。所述弱酸或所述弱碱的用量为0.1～0.5mL包括了该数值范围内的任一点值，例如所述弱酸或所述弱碱的用量为0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL或0.5mL。
在本发明中，在所述酶预处理的步骤中，加入所述蛋白酶反应后，测定所述湿污泥的污泥比阻为23×1010～234×1010m/kg。
其中，测定所述湿污泥的污泥比阻为23×1010～234×1010m/kg包括了该污泥比阻范围内的任一点值，例如测定经所述湿污泥的污泥比阻为23×1010m/kg、45×1010m/kg、90×1010m/kg、143×1010m/kg、232×1010m/kg或234×1010m/kg。
在本发明中，在所述脱水处理中，所述脱水处理为利用离心分离器、带式压滤器、板框式压滤机、管式压滤机、真空过滤机、污泥增稠器中的一种进行污泥脱水处理。
进一步地，在所述脱水处理中，脱水完成之后，测定所述污泥滤饼的含水率为65%～78%。其中所述含水率为65%～78%包括了该数值范围内的任一点值，例如所述含水率为67%、68%、70%、73%、75%、76%或78%。
本发明提供的一种强化污泥脱水性能的方法，首先，向经pH调节后的湿污泥中加入溶菌酶，利用溶菌酶水解污泥中细胞的细胞壁以及水解污泥胞外聚合物中的糖类，从而在有效释放细胞内的结合水和细胞内容物的同时，还释放被糖类包裹的水分，进而有效增强污泥的脱水性能。其次，再向经溶菌酶预处理后的湿污泥中加入蛋白酶，利用蛋白酶水解污泥中的类糖蛋白，从而使被类糖蛋白包裹的水分释放出来，进而有效提高污泥的整体脱水性能。
此外，由于溶菌酶和蛋白酶均可自然降解，因此，利用本发明的方法对污泥进行脱水处理后得到的脱水污泥对环境及生态的影响小，具有重要的应用价值。
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。
需要得知的是，在下面所有实施例中使用的湿污泥均为含水率为99.7%的生活污泥。
实施例一
本实施例提供一种强化污泥脱水性能的方法，具体包括以下步骤：
调节pH值：称取湿污泥，调节该湿污泥的pH值至6.5;其中，调节湿污泥的pH值的具体步骤为，首先，使用pH计测量该湿污泥的pH值;其次，根据测定结果向该湿污泥中加入0.1mL浓度为0.1mol/L的弱碱，搅拌均匀后，测定该湿污泥的pH值，至该湿污泥的pH值为6.5时，停止加入弱碱;
酶预处理：向经pH调节后的湿污泥中先加入4g溶菌酶，搅拌均匀后在温度为25℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，然后加入1g蛋白酶，搅拌均匀后，在温度为45℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，反应完成之后，测定经酶预处理后的湿污泥的污泥比阻为45×1010m/kg;其中，溶菌酶与蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.08:1;另外，在向经pH调节后的湿污泥中加入溶菌酶之前，溶菌酶可先溶解于去离子水中;在向经溶菌酶预处理后的湿污泥中加入蛋白酶之前，蛋白酶可先溶解于去离子水中。此外，在本实施例中，该干污泥为该湿污泥经过过滤及在103～105℃的烘箱内烘干后至恒重得到的污泥，且该干污泥的质量为60g。
脱水处理：对经酶预处理后的湿污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼，测定该污泥滤饼的含水率为72.81%。其中，脱水处理可利用离心分离器、带式压滤器、板框式压滤机、管式压滤机、真空过滤机、污泥增稠器中的一种进行污泥脱水处理。
实施例二
本实施例提供一种强化污泥脱水性能的方法，具体包括以下步骤：
调节pH值：称取湿污泥，调节该湿污泥的pH值至6.5;其中，调节湿污泥的pH值的具体步骤为，首先，使用pH计测量该湿污泥的pH值;其次，根据测定结果向该湿污泥中加入0.1mL浓度为0.1mol/L的弱碱，搅拌均匀后，测定该湿污泥的pH值，至该湿污泥的pH值为6.5时，停止加入弱碱;
酶预处理：向经pH调节后的湿污泥中先加入4g溶菌酶，搅拌均匀后在温度为25℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，然后加入2g蛋白酶，搅拌均匀后，在温度为45℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，反应完成之后，测定经酶预处理后的湿污泥的污泥比阻为23×1010m/kg;其中，溶菌酶与蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.1:1;另外，在向经pH调节后的湿污泥中加入溶菌酶之前，溶菌酶可先溶解于去离子水中;在向经溶菌酶预处理后的湿污泥中加入蛋白酶之前，蛋白酶可先溶解于去离子水中。此外，在本实施例中，该干污泥为该湿污泥经过过滤及在103～105℃的烘箱内烘干后至恒重得到的污泥，且该干污泥的质量为60g。
脱水处理：对经酶预处理后的湿污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼，测定该污泥滤饼的含水率为67.17%。其中，脱水处理可利用离心分离器、带式压滤器、板框式压滤机、管式压滤机、真空过滤机、污泥增稠器中的一种进行污泥脱水处理。
实施例三
本实施例提供一种强化污泥脱水性能的方法，具体包括以下步骤：
调节pH值：称取湿污泥，调节该湿污泥的pH值至6.5;其中，调节湿污泥的pH值的具体步骤为，首先，使用pH计测量该湿污泥的pH值;其次，根据测定结果向该湿污泥中加入0.1mL浓度为0.1mol/L的弱碱，搅拌均匀后，测定该湿污泥的pH值，至该湿污泥的pH值为6.5时，停止加入弱碱;
酶预处理：向经pH调节后的湿污泥中先加入4g溶菌酶，搅拌均匀后在温度为25℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，然后加入3g蛋白酶，搅拌均匀后，在温度为45℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，反应完成之后，测定经酶预处理后的湿污泥的污泥比阻为143×1010m/kg;其中，溶菌酶与蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.12:1;另外，在向经pH调节后的湿污泥中加入溶菌酶之前，溶菌酶可先溶解于去离子水中;在向经溶菌酶预处理后的湿污泥中加入蛋白酶之前，蛋白酶可先溶解于去离子水中。此外，在本实施例中，该干污泥为该湿污泥经过过滤及在103～105℃的烘箱内烘干后至恒重得到的污泥，且该干污泥的质量为60g。
脱水处理：对经酶预处理后的湿污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼，测定该污泥滤饼的含水率为75.42%。其中，脱水处理可利用离心分离器、带式压滤器、板框式压滤机、管式压滤机、真空过滤机、污泥增稠器中的一种进行污泥脱水处理。
实施例四
本实施例提供一种强化污泥脱水性能的方法，具体包括以下步骤：
调节pH值：称取湿污泥，调节该湿污泥的pH值至6.5;其中，调节湿污泥的pH值的具体步骤为，首先，使用pH计测量该湿污泥的pH值;其次，根据测定结果向该湿污泥中加入0.1mL浓度为0.1mol/L的弱碱，搅拌均匀后，测定该湿污泥的pH值，至该湿污泥的pH值为6.5时，停止加入弱碱;
酶预处理：向经pH调节后的湿污泥中先加入4g溶菌酶，搅拌均匀后在温度为25℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，然后加入4g蛋白酶，搅拌均匀后，在温度为45℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，反应完成之后，测定经酶预处理后的湿污泥的污泥比阻为232×1010m/kg;其中，溶菌酶与蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.13:1;另外，在向经pH调节后的湿污泥中加入溶菌酶之前，溶菌酶可先溶解于去离子水中;在向经溶菌酶预处理后的湿污泥中加入蛋白酶之前，蛋白酶可先溶解于去离子水中。此外，在本实施例中，该干污泥为该湿污泥经过过滤及在103～105℃的烘箱内烘干后至恒重得到的污泥，且该干污泥的质量为60g。
脱水处理：对经酶预处理后的湿污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼，测定该污泥滤饼的含水率为76.2%。其中，脱水处理可利用离心分离器、带式压滤器、板框式压滤机、管式压滤机、真空过滤机、污泥增稠器中的一种进行污泥脱水处理。
实施例五
本实施例提供一种强化污泥脱水性能的方法，具体包括以下步骤：
调节pH值：称取湿污泥，调节该湿污泥的pH值至6.5;其中，调节湿污泥的pH值的具体步骤为，首先，使用pH计测量该湿污泥的pH值;其次，根据测定结果向该湿污泥中加入0.1mL浓度为0.1mol/L的弱碱，搅拌均匀后，测定该湿污泥的pH值，至该湿污泥的pH值为6.5时，停止加入弱碱;
酶预处理：向经pH调节后的湿污泥中先加入4g溶菌酶，搅拌均匀后在温度为25℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，然后加入5g蛋白酶，搅拌均匀后，在温度为45℃、振荡频率为155rpm下振荡反应2h，反应完成之后，测定经酶预处理后的湿污泥的污泥比阻为234×1010m/kg;其中，溶菌酶与蛋白酶的投放质量总和与干污泥的质量之比为0.15:1;另外，在向经pH调节后的湿污泥中加入溶菌酶之前，溶菌酶可先溶解于去离子水中;在向经溶菌酶预处理后的湿污泥中加入蛋白酶之前，蛋白酶可先溶解于去离子水中。此外，在本实施例中，该干污泥为该湿污泥经过过滤及在103～105℃的烘箱内烘干后至恒重得到的污泥，且该干污泥的质量为60g。。
脱水处理：对经酶预处理后的湿污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼，测定该污泥滤饼的含水率为77.39%。其中，脱水处理可利用离心分离器、带式压滤器、板框式压滤机、管式压滤机、真空过滤机、污泥增稠器中的一种进行污泥脱水处理。
