一种基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法
1.本发明涉及一种基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，属于污泥处理技术领域。
背景技术：
2.热水解技术作为污泥处理技术的一种有效方法，被广泛的投入工程实践中。热水解过程中，污泥受到一定温度和压力的作用下，污泥絮体结构和微生物细胞遭到破坏，释放出间隙水和大量有机物，大分子有机物进一步水解成小分子物质，因此，污泥热水解技术可以提高污泥中有机物的溶出效果和可生物降解性，为后续的厌氧消化创造有利的条件。
3.研究表明，热水解的温度和时间是影响污泥热水解工艺效果的重要因素。在一定温度和时间范围内，随着温度和时间的升高，污泥中有机物的溶出效果也会得到提升。为了在污泥预处理技术中达到较高的污泥破胞效果，热水解技术往往采用较高的处理温度。目前，普遍认为热水解工艺运行的最佳条件为160-180℃，30-60min。而较高的热水解处理温度会促进类黑精等有难降解物质的产生和造成能耗过高的问题，因此，为了达到更高效的污泥溶解率，可以将热水解技术与其他预处理技术联合使用，从而降低热水解反应温度。
4.如中国专利cn112624555a公开的《一种污泥热碱水解处理的方法和系统》，是将调配好的含水率为80％-90％的污泥，输送至调配釜中，添加包含碱性钙盐及碳骨架材料的水解药剂，调配釜和药剂混料釜的温度应控制在20℃，并且搅拌30-40min。将调配釜中调配好的污泥泵入水解反应釜中，水解温度控制在120℃，保温时间为60min。该方法通过热水解技术和加入碱性物质破坏污泥絮体和微生物细胞，促进有机物的溶出。但该方法添加的药剂成分和操作条件要求复杂，反应持续时间较长，能耗较大。如何能在相对较低的热水解反应温度下利用单一的化学药剂实现污泥中有机物的高效溶出，降低运行成本，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，解决污泥热水解能耗大、耗时长和污泥处理效率低的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案是：
7.一种基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，具体包括以下步骤：
8.(1)将亚硫酸钠和剩余污泥一起注入反应釜中；所述剩余污泥是指活性污泥系统中从二沉池排出系统外的污泥；所述剩余污泥含水率为97-98％，亚硫酸钠的添加量为0.05-0.2g/gts，ts为污泥的总固体含量；所述剩余污泥的ph为6.5-7.5；
9.(2)将反应釜内温度维持在100-140℃，持续30分钟，反应结束后，将反应釜取出自然冷却，完全冷却后打开反应釜，获得热水解后的污泥。
10.步骤(1)中反应釜的设计工作温度≤230℃，工作压力≤3mpa。
11.步骤(2)采用电加热的方式使反应釜维持高温。
12.所述热水解反应后至少达到以下性能：溶解性化学需氧量(scod)溶出率增加不低至20％，溶解性蛋白增加了不低于2200mg/l，度低于1250度。
13.所述亚硫酸钠的添加量为0.08-0.15g/gts，反应釜内温度维持在110-125℃。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.本发明采用亚硫酸钠辅助污泥热水解，亚硫酸钠的添加能够有效的提升了污泥热水解的效果。加入亚硫酸钠可以降低污泥热水解的温度，热水解破坏了污泥的絮体结构和细胞壁，大量有机物释放到液相中，因此污泥系统中scod浓度随着温度的升高不断提升。加入的亚硫酸钠可以通过直接消灭污泥中的革兰氏阳性微生物来分解和溶解污泥，从而达到污泥颗粒尺寸减少，有机物释放增加的效果。因此，污泥系统中的scod浓度会进一步提升，其中，蛋白质的浓度升高效果尤为显著。这可能是因为添加的亚硫酸盐还可以与羰基化合物发生反应，从而抑制蛋白质的消耗。当热水解用作污泥蛋白质回收的预处理时，添加亚硫酸钠可以进一步促进污泥中有机物的溶出，并且增加了蛋白质在溶出有机物中所占的比例。减少热水解工艺中加热的能耗，促进了污泥中有机物的溶出。具体体现为：
16.(1)与单独采用热水解温度为170℃相比，在相同反应时间下，达到同样处理效果，本发明明显降低了污泥热水解的温度(本实施例的条件是120℃+0.1g/gts亚硫酸钠)，减少了加热过程中需要消耗的能耗，同时明显降低了污泥上清液中的度，这有利于污泥后续工艺的进行。
17.(2)与单独采用热水解温度为120℃相比，同样的处理时间，本发明增加了污泥中有机质的溶出，尤其是增加了污泥有机质溶出中蛋白质的比例，有利于后续工艺回收污泥中的蛋白质。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
19.实施例1
20.天津市某污水处理厂剩余污泥，其含水率为97％左右，ph为中性，直接注入反应釜内，然后将亚硫酸钠以0.1g/gts的投加量加入反应釜内，采用电加热的方式加热至120℃，反应30分钟结束热水解反应。测试结果为：溶解性化学需氧量(scod)溶出率增加至25.3％，溶解性蛋白增加了3005mg/l，溶解性多糖增加了281mg/l，度为750度，提高了热水解的效果。
21.对比例1
22.本对比例相对实施例1，不加入亚硫酸钠直接在120℃反应温度下反应30分钟结束热水解反应。测试结果为：溶解性化学需氧量(scod)溶出率为13.5％，溶解性蛋白增加1139mg/l，溶解性多糖增加199mg/l，度为500度。
23.对比例2
24.本对比例相对实施例1，不加入亚硫酸钠采用电加热的方式加热至170℃，反应30分钟结束热水解反应。测试结果为：溶解性化学需氧量(scod)溶出率为21.8％，溶解性蛋白增加了2268mg/l，溶解性多糖增加了448mg/l，度为1250度。
25.从上述实施例1和对比例1-2的测试结果可以看出，本实施例中120℃+0.1g/gts亚硫酸钠处理后，污泥的度虽然比单独120热水解度有所增加，但是远低于单独170℃热
水解处理后污泥上清液的度，同时本技术中溶解性蛋白和scod溶出率明显高于对比例2，说明本发明在仅添加单一的化学药剂成分、在较低的热水解反应温度，能够实现较高温度的热水解效果，提高了污泥中蛋白质的溶出比例，有利于回收污泥中的蛋白质。
26.实施例2
27.本实施例相对实施例1，亚硫酸钠以0.05g/gts的投加量加入反应釜内，采用电加热的方式加热至140℃，反应30分钟结束热水解反应。测试结果为：溶解性化学需氧量(scod)溶出率增加至23.4％，溶解性蛋白增加了2530mg/l，溶解性多糖增加了331mg/l，度为1000度，提高了热水解的效果。
28.对比例3
29.本对比例相对实施例3，不加入亚硫酸钠，溶解性化学需氧量(scod)溶出率为17％，溶解性蛋白增加了1600mg/l，溶解性多糖增加了274mg/l，度为750度。
30.实施例3
31.本实施例相对实施例1，亚硫酸钠以0.2g/gts的投加量加入反应釜内，采用电加热的方式加热至100℃，反应30分钟结束热水解反应。测试结果为：溶解性化学需氧量(scod)溶出率增加至25.8％，溶解性蛋白增加了2862mg/l，溶解性多糖增加了269mg/l，度为750度，提高了热水解的效果。
32.对比例3
33.本对比例相对实施例3，不加入亚硫酸钠，溶解性化学需氧量(scod)溶出率为10.9％，溶解性蛋白增加了771mg/l，溶解性多糖增加了130mg/l，度为500度。
34.以上溶解性蛋白和多糖增加的数值均是与未处理污泥相比。
35.实施例结果表明，本发明的一种基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，同等条件下可以提高污泥热水解的效果，促进污泥中有机物质的溶出，降低反应所需的温度，减少能耗，提高了热水解的处理效率。
36.一般来说温度越高，热水解破解污泥的效果越好，热水解反应温度分为低温和高温，本专利是为了追求较高污泥破解的效果下，尽可能降低热水解反应温度，由于热水解反应温度过高不仅会消耗大量的能量还会在热水解工艺中发生美拉德反应，产生类黑精等大分子有难降解物质，影响污泥后续工艺的处理。本发明采用热水解和亚硫酸钠联合处理污泥中，增加了污泥中有机质的溶出，在达到相同处理效果的同时可以降低热水解反应温度，减少热水解消耗的能量损失，添加亚硫酸盐可以与多糖产生的羰基化合物发生加成反应来抑制美拉德反应，减少类黑精等大分子物质的产生，降低污泥上清液中的度，类黑精等大分子物质是有物质，是使度升高的原因之一。
37.本技术中研究亚硫酸钠和热水解联合对污泥破解效果的影响，加入亚硫酸钠后，发现度降低，从而推断抑制了美拉德反应，同时本发明重点是亚硫酸钠和热水解联用提高了污泥的破解效果，可以使得在达到相同破解效果的同时降低反应温度。
38.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
39.本发明未述及之处适用于现有技术。
技术特征：
1.一种基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，其特征在于，将亚硫酸钠和污泥一起注入反应釜中进行热水解反应。2.根据权利要求1所述的基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：(1)将亚硫酸钠和剩余污泥一起注入反应釜中；所述剩余污泥含水率为97-98％，亚硫酸钠的添加量为0.05-0.2g/gts，ts为污泥的总固体含量；所述剩余污泥的ph为6.5-7.5；(2)将反应釜内温度维持在100-140℃，持续30分钟，反应结束后，将反应釜取出自然冷却，完全冷却后打开反应釜，获得热水解后的污泥。3.根据权利要求2所述的基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，其特征在于，步骤(1)中反应釜的设计工作温度≤230℃，工作压力≤3mpa；步骤(2)采用电加热的方式使反应釜维持高温。4.根据权利要求2所述的基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，其特征在于，所述热水解反应后至少达到以下性能：溶解性化学需氧量(scod)溶出率增加不低至20％，溶解性蛋白增加了不低于2200mg/l，度低于1250度。5.根据权利要求1所述的基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，其特征在于，所述亚硫酸钠的添加量为0.08-0.15g/gts，反应釜内温度维持在110-125℃。
技术总结
本发明为一种基于亚硫酸钠辅助热水解处理污泥的方法，该方法包括以下步骤：将亚硫酸钠和剩余污泥一起注入反应釜中，将反应釜内温度维持在100-140℃，持续30分钟，反应结束后，将反应釜取出自然冷却，完全冷却后打开反应釜，获得热水解后的污泥。本发明工艺是利用热水解和亚硫酸钠联合作用处理污泥，促进污泥中有机物的溶出，从而达到降低污泥热水解处理温度，减少能耗。减少能耗。
