公布日：2024.04.19

申請日：2024.01.22

分類號：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

本發明公開了一種污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，包括如下步驟：向剩余污泥中加入鈣系調理劑，攪拌調理后進行一次熱水解反應，反應溫度100~150℃；對一次熱水解反應后的污泥進行脫水，獲得一次污泥破解液及一次脫水污泥；向一次脫水污泥中加入氫氧化鈉，攪拌調理后進行二次熱水解反應，反應溫度130~170℃；對二次熱水解反應后的污泥進行脫水，獲得低含水率污泥及可作為污水處理用碳源的二次污泥破解液。本發明通過鈣系調理劑和氫氧化鈉的二次堿熱水解處理，可獲得含水率低于40%的污泥以及含高COD、低總氮的污泥二次破解液，使二次污泥破解液更適合用于污水處理用的碳源。

權利要求書

1.一種污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，包括如下步驟：（1）一次堿熱水解：向剩余污泥中加入鈣系調理劑，攪拌調理后進行一次熱水解反應，反應溫度100~150℃；（2）一次脫水：對一次熱水解反應后的污泥進行脫水，獲得一次污泥破解液及一次脫水污泥；（3）二次堿熱水解：向一次脫水污泥中加入氫氧化鈉，攪拌調理后進行二次熱水解反應，反應溫度130~170℃；（4）二次脫水：對二次熱水解反應后的污泥進行脫水，獲得低含水率污泥及可作為污水處理用碳源的二次污泥破解液。

2.根據權利要求1所述的污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，步驟（1）中所述的鈣系調理劑為氫氧化鈣和/或氧化鈣，鈣系調理劑的添加量為污泥干重的10%~30%。

3.根據權利要求1或2所述的污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，步驟（1）中的攪拌調理時間為10~20min。

4.根據權利要求1或2所述的污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，步驟（1）中一次熱水解反應的時間為30~60min。

5.根據權利要求1或2所述的污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，步驟（1）中先加水將剩余污泥含水率調整至95±3wt%，然后再加入鈣系調理劑。

6.根據權利要求1所述的污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，步驟（3）中氫氧化鈉的添加量為污泥干重的5%~20%。

7.根據權利要求1或6所述的污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，步驟（3）中的攪拌調理時間為10~20min。

8.根據權利要求1或6所述的污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，步驟（3）中二次熱水解反應的時間為30~60min。

9.根據權利要求1或6所述的污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，其特征是，步驟（3）中先向一次脫水污泥中加水將其含水率調整至95±3wt%，然后再加入氫氧化鈉。

發明內容

本發明是為了克服現有技術的污泥破解液作為碳源時會引入高濃度的氮，增加污水處理系統的脫氮負荷的問題，提供一種污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，通過鈣系調理劑和氫氧化鈉的二次堿熱水解處理，可獲得含水率低于40％的污泥以及含高COD、低總氮的污泥二次破解液，使二次污泥破解液更適合用于污水處理用的碳源。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種污泥減量化和污水處理用碳源回收方法，包括如下步驟：(1)一次堿熱水解：向剩余污泥中加入鈣系調理劑，攪拌調理后進行一次熱水解反應，反應溫度100～150℃；(2)一次脫水：對一次熱水解反應后的污泥進行脫水，獲得一次污泥破解液及一次脫水污泥；(3)二次堿熱水解：向一次脫水污泥中加入氫氧化鈉，攪拌調理后進行二次熱水解反應，反應溫度130～170℃；(4)二次脫水：對二次熱水解反應后的污泥進行脫水，獲得低含水率污泥及可作為污水處理用碳源的二次污泥破解液。

本發明先加入鈣系調理劑對剩余污泥進行一次堿熱水解，在一次熱水解時能夠破壞污泥絮體和細胞結構，使污泥中的有機質溶出，同時，在鈣離子的幫助下，污泥中溶出的有機物可以發生絮凝作用再次轉化為污泥絮凝體，并且Ca2+的絮凝具有選擇性，Ca2+對于污泥的EPS具有極高的結合能力，且對于多糖羥基結合較強，而對于蛋白質的酰胺基團結合較弱，所以一次污泥破解液中含有高濃度的氮而COD溶出相對較少。然后在二次堿熱水解時加入NaOH，它的堿熱水解對污泥的破解能力更強并且不會有鈣離子的再絮凝作用，能夠使污泥中的有機質再次溶出，但是由于一次熱水解后的污泥破解液帶走了大量的氮元素，因此本發明得到的二次破解液具有高COD、低總氮的特征，更適合用做污水處理用碳源。

本發明在一次和二次堿熱水解過程中采用不同的反應溫度，一次堿熱水解時，雖然鈣離子有再絮凝作用，但還是會有有機質溶出，反應溫度過高會導致一次污泥破解液的有機質濃度高，不利于后續二次污泥破解液的碳源回收；而二次堿熱水解時要使污泥中的有機質盡可能地釋放，因此溫度略高于一次堿熱水解。

作為優選，步驟(1)中所述的鈣系調理劑為氫氧化鈣和/或氧化鈣，鈣系調理劑的添加量為污泥干重的10％～30％。鈣系調理劑的添加量過低，對污泥的破解效果不佳；而鈣系調理劑的添加量過高會使最終產生的脫水污泥量增加，不利于污泥減量化。

作為優選，步驟(1)中的攪拌調理時間為10～20min。

作為優選，步驟(1)中一次熱水解反應的時間為30～60min。

作為優選，步驟(1)中先加水將剩余污泥含水率調整至95±3wt％，然后再加入鈣系調理劑。將污泥的含水率調整至該范圍，可以保持其流動性，便于后續操作。

作為優選，步驟(3)中氫氧化鈉的添加量為污泥干重的5％～20％。氫氧化鈉的添加量過低，對污泥的破解效果不佳，不利于碳源的回收；而氫氧化鈉的添加量過高會造成二次污泥破解液的pH過高，不利于碳源的后續利用。

作為優選，步驟(3)中的攪拌調理時間為10～20min。

作為優選，步驟(3)中二次熱水解反應的時間為30～60min。

作為優選，步驟(3)中先向一次脫水污泥中加水將其含水率調整至95±3wt％，然后再加入氫氧化鈉。

因此，本發明具有如下有益效果：先加入鈣系調理劑進行一次堿熱水解，利用鈣離子的再絮凝作用，可以在一次堿熱水解過程中通過一次污泥破解液帶走污泥中的氮元素；然后再加入氫氧化鈉進行二次堿熱水解，得到具有高COD、低總氮特征的二次污泥破解液，更適合用做污水處理用碳源。

（發明人：鄭威城;付元;秦樹林;陳霞）