[发明专利]一种剩余污泥预处理方法

说明书

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种剩余污泥预处理方法，通过将剩余污泥烘干粉碎后得到的干污泥与水混合后密闭条件下加热水解得到产物，实现剩余污泥的预处理。本发明可以有效提高剩余污泥的生物处理性能，通过加热使污泥中的部分细胞体受热膨胀而破裂，破坏微生物的细胞壁(膜)，将胞内蛋白质和胶质等有机物释放出来，以促进有机物的溶解和水解；相较于传统的超声和臭氧氧化法，加热水解方法是最简单、高效以及节能的方法，对污泥有机物胞外聚合物的破壁能力更强。

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种剩余污泥预处理方法。

背景技术

作为生物处理市政污水过程中不可避免的副产物，剩余污泥是一种成分复杂的固液混合物，其中含有大量具备潜在价值的有机物质和氮、磷、钾等营养元素。剩余污泥中有机物含量较高，容易产生臭气，污染空气，同时滋生蚊蝇，带来环境卫生问题。此外，剩余污泥中含有大量寄生虫卵、病原菌、多种难降解有机污染物及重金属，从而加大了处理难度。因此，若处理不当，很容易造成二次环境污染问题。

通过对剩余污泥进行预处理，可以有效提高后续污泥处理的效率。常用的污泥预处理技术包括热水解预处理、机械破碎预处理、碱处理、超声波预处理等。在污泥的各项预处理方法中，热水解是最简单、高效以及节能的方法。在污泥的热预处理过程中，初始污泥温度从环境温度升高到所需的最终温度，低温(100℃)或高温(≥100℃)，并保持一段规定的时间。通过一段时间的加热处理，细胞外的物质如多糖、蛋白质、腐殖酸、脂质等从复杂的污泥中降解并且释放到可溶性相中，细胞内的物质(尤其是蛋白质)由于细胞膜或者细胞壁中的化学键断裂而溶解。蛋白质通过细胞壁保持酶促水解，而污泥基质中的碳水化合物和脂质通常易于降解。因此，在较宽温度范围内应用的热预处理会破坏微生物细胞壁并使蛋白质可用于生物降解。这种技术可以降低胞外聚合物的保水特性，使得细胞内的结合水释放出来，提高污泥的脱水性；同时微生物的有机大分子水解成有机小分子物质，比如蛋白质、碳水化合物等从细胞中释放出来，其中一部分有机物进一步水解为氨基酸、长链脂肪酸等，提高了污泥的生物降解性。基于剩余污泥的成分复杂性，导致不同的污泥处理方式和不同的水解条件所获得的剩余污泥的性能存在极大的差别，因此，如何实现使经过水解处理的污泥性能最优化是当前需要解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种剩余污泥预处理方法，通过对剩余污泥进行一定的处理后在限定条件下进行水解反应，提高了污泥中有机物的溶出，改善了水解限制，以其作为原料进行厌氧消化制备甲烷，可显著提升甲烷产量以及污泥的厌氧消化效率。

本发明的技术方案之一，一种剩余污泥预处理方法，包括以下步骤：将剩余污泥烘干粉碎后得到的干污泥与水混合后密闭条件下加热水解得到产物，实现剩余污泥的预处理。

进一步地，所述烘干粉碎的干燥温度为50-70℃，干燥后粉碎研磨过60目筛；干污泥与水的混合质量比为1：(8-10)；所述加热水解温度为140-200℃，加热水解时间10-60min。

进一步地，所述剩余污泥在进行烘干粉碎前进行以下处理：静置24-48h去除上清液，下层污泥加入过硫酸盐混合，所述过硫酸盐与下层污泥的混合质量比为(1-5)：(500-2000)。

进一步地，所述加热水解反应在超声条件下进行，超声频率20-50kHz，功率100-150W，水热反应温度100-140℃，水热反应时间5-20min。

剩余污泥在进行烘干粉碎前进行上述处理，一方面有助于提升后续烘干步骤的效率，节约能源，另一方面，通过向下层污泥中投加过硫酸盐，在烘干过程中，过硫酸盐产生硫酸根自由基发挥其极强的氧化性功能，随着水分的挥发蒸干过程中对剩余污泥进行预氧化处理，从而有效破坏剩余污泥中的微生物细胞壁以及污泥絮凝体，提高后续加热水解的效率；