一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法技术

本发明专利技术涉及一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，包含以下步骤：(1)原生污水处理厂污泥通过一级厌氧消化处理，得到一次消化污泥；(2)对一次消化污泥进行超声和表面活性剂中间处理；(3)中间处理后的污泥进行二级厌氧消化处理，得到二次消化污泥。本发明专利技术利用超声波处理一次消化污泥，污泥经一次消化后，易降解有机物大幅减少，使得在超声处理中，超声的能量几乎都作用在难降解有机物上，大大提高了超声的能量利用效率，并且一次消化污泥经短暂重力浓缩后，体积也较预处理时小，更可以节省能量消耗。在超声处理后的消化污泥中加入表面活性剂，可以增加污泥絮体分散的稳定性，避免絮体重新絮集对后续厌氧消化性能的影响。

A method for strengthening anaerobic digestion of sludge with ultrasonic and surfactant intermediate treatment

The invention relates to an ultrasonic and surfactant intermediate processing method of sludge anaerobic digestion, which comprises the following steps: (1) a level of anaerobic digestion of sludge through the original sewage treatment plant, a sewage sludge; (2) the first digestion sludge by ultrasound and intermediate processing surface active agent; (3 two) anaerobic digestion treatment of middle treated sludge, digested sludge two. The invention uses ultrasonic treatment once digested sludge, sludge once after digestion, easily degradable organic matter significantly reduced, the ultrasonic treatment, ultrasonic energy almost all role in refractory organics, greatly improving the energy efficiency of ultrasound, and a digestion sludge by short gravity concentration. The volume is small when pretreatment, can save energy consumption. Adding surfactant into the digested sludge after ultrasonic treatment can increase the stability of sludge floc dispersion and avoid the influence of floc weight and new floc collection on subsequent anaerobic digestion performance.

【技术实现步骤摘要】
一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法
本专利技术涉及一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，属于污水处理厂污泥处理与资源化

技术介绍
以活性污泥法为代表的污水生物处理工艺是城镇污水处理的主流技术，污水处理污泥是污水生物处理必然产生的衍生废物。由于污泥中含有大量的水分、有机物、植物养分和重金属等污染物，因此，污泥必须处理后才能进入环境。我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918规定，污水处理污泥应进行脱水和生物稳定处理，并妥善地处置或利用。厌氧消化通过有机物降解转化使污泥生物稳定化并降低致病菌含量，同时有机物转化产生沼气可回收作为燃料利用。厌氧消化兼具减量化、无害化和资源化的作用，是最广泛使用的污泥稳定化方法，并有一定的污泥减量化作用。厌氧消化对污泥的降解可分为：水解、酸化、乙酸化和产甲烷化四个过程，水解是厌氧消化的限速步骤，这也使得污泥经厌氧消化后，有机物降解率仅为30-50％，导致污泥减量化、稳定化效果受到限制。目前，常用的强化厌氧消化的方式是对生污泥进行如：超声、热水解、加碱、酶等强化降解处理，通过改变污泥性质，增加污泥可水解水平，降低水解限速的影响。但生污泥中也存在很多易降解物质，若对生污泥施加预处理，这些易降解物质也会在预处理过程转化，从而导致预处理过程的针对性降低，强化厌氧降解的效果削弱。而消化污泥中的易降解物质已基本消耗完毕，对消化污泥进行强化降解处理，则可使处理过程具有更强的针对性，以较小的处理过程消耗得到更好的强化降解效果。超声是最常用的污泥强化降解处理方法，主要具有2方面的功能，一是使污泥有机物分解形成可溶组分，利于微生物降解；二是使污泥颗粒破坏减小絮体粒径，暴露内部有机物，利于微生物附着代谢【Onyeche,T.I.,O.,Bormann,H.,C.andSievers,M.2002.Ultrasoniccelldisruptionofstabilisedsludgewithsubsequentanaerobicdigestion.Ultrasonics40(1):31-35】。因污泥中的絮凝物质，如：蛋白质和多糖的存在，会使得处理后的污泥颗粒重新絮集【Lü,F.,Wang,F.,Shao,L.andHe,P.2017.Decipheringpretreatment-inducedrepartitionamongstratifiedextracellularbiopolymersanditseffectonanaerobicbiodegradabilityanddewaterabilityofwasteactivatedsludge.JournalofEnvironmentalChemicalEngineering5(3):3014-3023】，使超声处理的破坏功能受损，这是超声处理强化污泥降解的主要问题之一。
技术实现思路
本专利技术提供了一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法。本专利技术通过超声处理消化污泥提高厌氧消化有机物降解水平，但由于超声处理后的污泥有再絮集的潜力，因此，需要添加一种分散剂增加污泥分散的稳定性，从而促进超声处理的强化效果。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，包含以下步骤：(1)原生污水处理厂污泥通过一级厌氧消化处理，得到一次消化污泥；(2)对一次消化污泥进行超声和表面活性剂中间处理；(3)中间处理后的污泥进行二级厌氧消化处理，得到二次消化污泥。一级厌氧消化处理的消化温度为50-60℃(优选为55℃)，水力停留时间为15至20天，反应器优选为连续搅拌式。二级厌氧消化处理的消化温度为50-60℃(优选为55℃)，水力停留时间为15至20天，反应器优选为连续搅拌式。本专利技术中，对一次消化污泥先进行超声处理，超声处理中加入表面活性剂。进一步地，一次消化污泥重力浓缩并分离上清液后，进行超声处理。优选地，超声处理功率密度200-300kw/m3(优选为240kw/m3)，处理时间15-25min(优选为20min)；处理终止前5-20s(优选为10s)加入表面活性剂。优选地，表面活性剂的加入量为0.05～0.2mol/m3(优选为0.1mol/m3)。优选地，所述表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠(LAS)，其分子量为348.5g/mol。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及效果：1.与利用预处理方式强化厌氧消化不同，本专利技术利用超声波处理一次消化污泥。污泥经一次消化后，易降解有机物大幅减少，使得在后处理中，超声的能量几乎都作用在难降解有机物上，大大提高了超声的能量利用效率。并且一次消化污泥经短暂重力浓缩后，体积也较预处理时小，更可以节省能量消耗。2.在超声处理后的消化污泥中加入LAS，可以增加污泥絮体分散的稳定性，避免絮体重新絮集对后续厌氧消化性能的影响。附图说明图1为超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1参考图1，进行超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化：(1)活性污泥取自上海某生活污水处理厂一厂，其TS为24.3g/L，VS为14.6g/L(2)浓缩污泥经一级厌氧消化后，污泥TS为17.9g/L，VS为8.3g/L，VS降解率为43.2％，甲烷产率为164mL-CH4/g-VSadded。(3)一次消化污泥经短暂浓缩后，TS为20.5g/L，VS为9.2g/L。取浓缩后一次消化污泥进行超声，超声处理功率密度为240kw/m3，处理时间20min。(4)处理终止前10s，按0.1mol/m3加入表面活性剂。(5)以超声和表面活性剂中间处理的消化污泥作为原料进行二级厌氧消化。采用如上述的处理方法，在二级厌氧消化中，污泥有机物降解率为46.8％，甲烷产率为92mL-CH4/g-VSadded。综合一级和二级厌氧消化结果，污泥有机物总降解率为69.8％，甲烷总产率为256mL-CH4/g-VSadded。实施例2(1)活性污泥取自上海某生活污水处理厂二厂，其TS为20.1g/L，VS为9.1g/L(2)浓缩污泥经一级厌氧消化后，污泥TS为16.7g/L，VS为6.0g/L，VS降解率为34.0％，甲烷产率为138mL-CH4/g-VSadded。(3)一次消化污泥经短暂浓缩后，TS为19.9g/L，VS为7.1g/L。取浓缩后一次消化污泥进行超声，超声功率密度为240kw/m3，处理时间20min。(4)处理终止前10s，按0.1mol/m3加入表面活性剂。(5)以超声和表面活性剂中间处理的消化污泥作为原料进行二级厌氧消化。采用如上述的处理方法，在二级厌氧消化中，污泥有机物降解率为27.5％，甲烷产率为68mL-CH4/g-VSadded。综合一级和二级厌氧消化结果，污泥有机物总降解率为52.5％，甲烷总产率为206mL-CH4/g-VSadded。实施例3一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，参考图1，包含以下步骤：(1)原生污水处理厂污泥通过一级厌氧消化处理，一级厌氧消化处理的消化温度为50℃，水力停留时间为20天，反应器为连续搅拌式，得到一次消化污泥；(2)一次消化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)原生污水处理厂污泥通过一级厌氧消化处理，得到一次消化污泥；(2)对一次消化污泥进行超声和表面活性剂中间处理；(3)中间处理后的污泥进行二级厌氧消化处理，得到二次消化污泥。

【技术特征摘要】
1.一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)原生污水处理厂污泥通过一级厌氧消化处理，得到一次消化污泥；(2)对一次消化污泥进行超声和表面活性剂中间处理；(3)中间处理后的污泥进行二级厌氧消化处理，得到二次消化污泥。2.根据权利要求1所述的一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，其特征在于，一级厌氧消化处理的消化温度为50-60℃，水力停留时间为15至20天。3.根据权利要求1所述的一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，其特征在于，二级厌氧消化处理的消化温度为50-60℃，水力停留时间为15至20天。4.根据权利要求1所述的一种超声和表面活性剂中间处理强化污泥厌氧消化的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：何品晶，李文鹏，邵立明，吕凡，章骅，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31