[发明专利]一种利用剩余污泥碱中和能力调节碱预处理污泥pH的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥的预处理技术，特别涉及一种利用剩余污泥碱中和能力调节碱预处理污泥pH的方法，属于水处理领域的污泥处理处置与资源化利用方法。

背景技术

在污水和废水的处理过程中，产生了大量的污泥。传统的污泥处理技术路线是先对污泥厌氧消化，使污泥稳定化，然后通过调理脱水措施降低污泥的含水率，进而减少污泥容积，以便于后续的运输和填埋处置。将污泥厌氧消化产沼气，不但能够利用其中的有机物质回收能源，而且还可以实现一定程度的污泥减量，有助于解决污水处理厂污泥处理处置的难题。但由于污泥微生物细胞难以被厌氧消化，导致厌氧消化水力停留时间长、构筑物投资巨大。通过对污泥的破胞预处理，能够使胞内物释放至水相，大大提高厌氧消化效率，尽可能地缩短了水力停留时间，大大降低了厌氧构筑物的投资费用。

同时，由于可持续发展的社会需求和政府的政策扶持，当今固体废物处理的重点已从污染控制转向资源化利用。越来越多的人认识到污泥也是一种资源，尤其是其中蕴藏的磷。由于磷在生物圈中是一种单向流动的元素，随着磷矿大量被开采，可利用的磷资源日益匮乏。通过预处理破解污泥絮体结构和微生物细胞，能够释放出大量的无机磷、有机磷。通过进一步的转化和沉淀分离，可以实现磷的回收利用。

目前报道的污泥预处理方法有高压均质法、超声波法、珠磨法、微波法、加热法、冻融法、盐法、臭氧氧化法、氯气和二氧化氯氧化法、湿式氧化法、碱法、酸法和生物破解法即酶法等。方法众多，各有特点。但复杂的设备要求，操作和安全隐患的存在，及高能耗、药耗等问题，使得很多技术难以大规模的工程应用。其中，碱法被实践证明为最具有经济可行性的一种方法。但碱法处理污泥后的一个重大缺陷是pH高，不利于后续的处理。

 

发明内容

本发明提供一种利用剩余污泥碱中和能力调节碱预处理污泥pH的方法，解决碱预处理污泥后的pH值不适于后续处理的问题，提供一种经济、环境友好的降低碱预处理污泥pH的方法。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

本发明提出的利用剩余污泥的pH碱中和能力调节碱预处理污泥pH的方法，以城市污水处理厂（或工业废水处理站）产生的剩余污泥为对象，经过重力浓缩或稀释后达到浓度为10-40 g/L，然后投加碱调节pH至10.0-13.0范围，搅拌反应0.5-8h，使细胞破碎释放出胞内物，包括蛋白质、多糖和磷等，即为碱预处理污泥。再取剩余污泥，经过重力浓缩或稀释后达到浓度为10-40 g/L，与碱预处理污泥或碱预处理污泥的上清液充分混合，混合时两者的体积比为0.5-3.5，混合搅拌反应0.5-1h后，使碱预处理污泥的pH降至7.5-10.0范围。

本发明主要通过以下方法实现

将碱预处理污泥或碱预处理污泥的上清液，与0.5-3.5倍体积的浓度为10-40 g/L的剩余污泥混合，搅拌反应0.5-1h后，碱预处理污泥或碱预处理污泥的上清液的pH降低至7.5-10.0。

进一步的，所述碱预处理污泥的pH值范围在10.0-13.0；所述碱预处理污泥的上清液的pH值范围在10.0-13.0。

进一步的，所述碱预处理污泥是将剩余污泥通过碱预处理的方式得到的，其中碱预处理的方式为与碱联合/组合/耦合处理的方式，包括单独碱处理、热-碱处理、超声波-碱处理和微波-碱处理任意一种。

进一步的，所述混合的方式是将剩余污泥与碱预处理污泥直接混合。

进一步的，所述混合的方式是将剩余污泥与碱预处理污泥的上清液混合，混合方式为二级的梯度混合、三级梯度混合或连续混合； 二级梯度混合工艺流程图见图1（详细操作步骤见实施例1）；三级梯度混合是在二级梯度混合的基础上再增加一个碱解反应器C，污泥流向和上清液流向不变；连续混合是采用一个高径比的碱解反应器，污泥从此反应器的上端进、下端出，上清液从反应器的下端进、上端出。

进一步的，所述碱预处理污泥由以下具体方法制备：将剩余污泥经过重力浓缩或稀释后，控制浓度在10-40 g/L，相当于含水率96%-99%，后于50-350 rpm搅拌的同时投加碱调节pH至10.0-13.0，反应0.5-8h，得到碱预处理污泥。

进一步的，所述碱预处理污泥的上清液由以下具体方法制备：将上述所得的碱预处理污泥，采用离心、带式压滤或板框压滤的方式分离出上清液即碱预处理污泥的上清液，所述离心转速为2000-6000 rpm。