用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法技术

本发明专利技术污泥超声波低温热碱酶生化水解反应器包括：反应釜、顶盖、电动机、搅拌轴、叶轮片、进料泵、进药泵、蒸汽发生器、出料泵、超声波发生器和变幅杆，反应釜的底部为倒锥形，顶盖装在反应釜的上端，搅拌轴穿过顶盖伸入反应釜内，搅拌轴的上端与电动机相连，搅拌轴的下端与叶轮片相连，进泥口和进药口分别开在顶盖上，进料泵通过第一控制阀与进泥口相连，进药泵通过第二控制阀与进药口相连，出料口开在反应釜的底部，出料泵通过第三控制阀与出料口相连，变幅杆穿过顶盖插入到反应釜的液面中，变幅杆与超声波发生器相连，蒸汽进口开在靠近反应釜底部的侧壁上，蒸汽发生器通过第六控制阀与蒸汽进口相连，该方法包括：进料、加温、加料和出料。和出料。和出料。

【技术实现步骤摘要】
用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法


[0001]本专利技术涉及市政污泥处理工艺领域，特别是涉及到一种用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法。

技术介绍

[0002]目前，对于污泥的水解关键技术在于污泥中EPS(胞外聚合物)和细胞膜的破坏技术。EPS和细胞膜的破坏技术主要有臭氧氧化技术、酸热水解技术、碱热水解技术和生物酶技术等。现在工业中使用低温热碱水解技术在污泥的水解工艺中最为常见。污泥经过水解后，其溶出的蛋白质可以作为农业中的饲料蛋白添加剂使用。
[0003]低温热解污泥水解技术是指在热效应下通过将微生物细胞壁和细胞膜破坏，导致细胞破裂，而碱的加入可以促进剩余污泥絮体的解离膨胀，同时松散的剩余污泥状态有助于热量的传递，碱热联合水解能够加快细胞破裂释放胞内物质，促进剩余污泥水解，提高水解清液中蛋白质的浓度。
[0004]低温热解污泥水解技术的方法把剩余污泥经过碱热联合水解后，剩余污泥中蛋白质由固相转移至液相，使得剩余污泥中蛋白质有效溶出，同时碱热联合水解后剩余污泥脱水性能也得到了大幅度提升。
[0005]低温热碱污泥水解技术是通过热效应破坏剩余污泥絮体结构，并进一步破坏微生物的细胞结构，导致细胞内部的蛋白质、多糖等有机物被释放；另外碱性物质的加入可以降低了微生物细胞的抗热性，抑制了细胞的活性，同时碱性物质还会与细胞膜上的磷脂双分子发生皂化反应导致微生物细胞的破坏，在碱性物质的化学、电离双重作用下剩余污泥微生物细胞更易膨胀、溶解并导致释放出更多的胞内有机物。
[0006]低温热碱污泥水解技术主要是通过在污泥水解反应器中加入热蒸汽的方式实现50℃左右的污泥低温热反应。在通入热蒸汽的同时向反应器中投加CaO等碱性添加剂等反应物质，从而实现污泥细胞壁的破壁和细胞内蛋白的析出。低温热碱污泥水解技术实现的污泥细胞中析出蛋白可以作为农业行业中的饲料添加剂使用。
[0007]目前低温热碱污泥水解技术在进行污泥水解时，对于污泥中的细胞壁的破坏能力较为一般。使用低温热碱污泥水解技术进行污泥中的细胞壁破坏后，从细胞中渗出的蛋白液和胞外聚合物等物质的浓度还处于较低水平，并且经该技术水解后的污泥的脱水能力已接近达到极限。

技术实现思路

[0008]本申请的专利技术目的是克服现有低温热解污泥水解技术的缺点，而提供了一种用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法。
[0009]为了完成本申请的专利技术目的，本申请采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的一种用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法，超声波低温热碱酶生化水解反应器包括：反应釜、顶盖、电动机、搅拌轴、叶轮片、进料泵、进药泵、蒸
汽发生器、出料泵、超声波发生器、变幅杆、PH计、温度计、液位计和电控箱，反应釜的底部为倒锥形，顶盖装在反应釜的上端，搅拌轴穿过顶盖伸入反应釜内，搅拌轴的上端与电动机相连，搅拌轴的下端与叶轮片相连，进泥口和进药口分别开在顶盖上，进料泵通过第一控制阀与进泥口相连，进药泵通过第二控制阀与进药口相连，出料口开在反应釜的底部，出料泵通过第三控制阀与出料口相连，二个变幅杆穿过顶盖插入到反应釜的液面中，变幅杆与超声波发生器相连，蒸汽进口开在靠近反应釜底部的侧壁上，蒸汽发生器通过第六控制阀与蒸汽进口相连，在蒸汽发生器上还开有进水口，进水管通过第五控制阀与进水口相连，PH计、温度计和液位计分别装在反应釜的侧壁上，并且它们分别与电控箱相连，电控箱还分别与超声波发生器、蒸汽发生器、进料泵、进药泵和出料泵相连；
[0011]其中：用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法包括以下步骤：
[0012](一)、进料
[0013]污泥浓度为10000mg/L
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15000mg/L的湿污泥从进料泵进入反应釜中，当污泥达到反应釜体积2/3位置处，停止进料；
[0014](二)、加温
[0015]开启蒸汽发生器，把热蒸汽通入到反应釜中进行加温，保持反应釜内的温度控制在45
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55度，同时开启电机，电机以300转/分至400转/分的转速带动叶轮进行搅拌；
[0016](三)、加料
[0017]浓度为20％的CaO溶液从加料泵加入到反应釜中，同时监测PH计的数值，当PH计检测的PH到达8
‑
9时，停止CaO溶液的加入，再从加料泵中加入丝氨酸蛋白酶溶液，根据污泥的体积质量，按照60mg/g的质量比投加丝氨酸蛋白酶溶液；同时开启80kw的超声波发生器，使反应釜内声能密度保持在3
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4w/ml，超声波发生器的运行时间设定为25min/次，间歇式运行的方式，相隔运行时间之间间隔5min，超声波发生器开启后，变幅杆插入到污泥液体表面以下10cm处；
[0018](四)、出料
[0019]按照上述步骤，反应2.5h
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3h后，停止电机、蒸汽发生器和超声波发生器，然后开启第四控制阀，开启第三控制阀和出料泵，对污泥进行出料。
[0020]本专利技术的用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法，其特征在于：在靠近出料口的反应釜倒锥部开有取样口，取样口与第四控制阀相连。
[0021]本专利技术的用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法，其特征在于：在反应釜的外侧还包覆有隔音层。
[0022]本专利技术的用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法，其特征在于：反应釜用不锈钢材质制成。
[0023]本专利技术中的超声波细胞破碎装置利用超声波在污泥中产生空化效应进行细胞壁的破碎。超声波细胞破碎装置中的换能器将电能量通过变幅杆在污泥中产生高强度的剪切力，在污泥中形成高频的交变水压强，使污泥中的细胞空腔膨胀、爆炸将细胞击碎。超声波在污泥中传播中产生剧烈地扰动作用，使得污泥颗粒产生很大的加速度，从而使得污泥颗粒相互碰撞或与器壁相互碰撞而把细胞击碎。超声波的扰动作用超出了一般的机械搅拌和捣碎所达到的效果。超声波细胞破碎装置中换能器做纵向机械振动，振动波通过浸入到污泥中的钛合金变幅杆对细胞产生空化作用，达到细胞破碎的作用。
[0024]本专利技术要通过超声波的细胞破壁粉碎的功能，提高污泥低温热碱水解工艺对于污泥中细胞壁的破坏能力，从而提高污水水解时的细胞中蛋白液的渗出和胞外聚合物如多糖的析出。同时提高污泥在水解反应后的脱水能力。
[0025]本专利技术创造性运用了生物酶法，利用酶的水解作用破坏剩余污泥细胞壁和细胞膜，释放微生物胞内蛋白质。由于酶本身的性质，其对温度和pH较为敏感。在酶催化反应过程中，酶的活性受温度影响较大。较低温度时酶的活性较弱，随着温度的升高，酶活性也逐渐增加；当超过一定温度时，酶的活性又逐渐减弱。并且每一种酶因自身特性其适宜温度、pH值存在一定的差异。
[0026]本专利技术的关键点在于创造性地把超声波细胞破壁技术和酶生化水解技术与低温热碱污泥水解技术合理的结合在一起使用。利用超声波细胞破壁技术和酶生化水解对于细胞壁的破解作用，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法，超声波低温热碱酶生化水解反应器包括：反应釜(27)、顶盖(5)、电动机(6)、搅拌轴(28)、叶轮片(25)、进料泵(1)、进药泵(10)、蒸汽发生器(20)、出料泵(17)、超声波发生器(9)、变幅杆(3)、PH计(13)、温度计(12)、液位计(11)和电控箱(14)，反应釜(27)的底部为倒锥形，顶盖(5)装在反应釜(27)的上端，搅拌轴(28)穿过顶盖(5)伸入反应釜(27)内，搅拌轴(28)的上端与电动机(6)相连，搅拌轴(28)的下端与叶轮片(25)相连，进泥口(4)和进药口(7)分别开在顶盖(5)上，进料泵(1)通过第一控制阀(2)与进泥口(4)相连，进药泵(10)通过第二控制阀(8)与进药口(7)相连，出料口(15)开在反应釜(27)的底部，出料泵(17)通过第三控制阀(16)与出料口(15)相连，二个变幅杆(3)穿过顶盖(5)插入到反应釜(27)的液面中，变幅杆(3)与超声波发生器(9)相连，蒸汽进口(24)开在靠近反应釜(27)底部的侧壁上，蒸汽发生器(20)通过第六控制阀(23)与蒸汽进口(24)相连，在蒸汽发生器(23)上还开有进水口(22)，进水管通过第五控制阀(21)与进水口(22)相连，PH计(13)、温度计(12)和液位计(11)分别装在反应釜(27)的侧壁上，并且它们分别与电控箱(14)相连，电控箱(14)还分别与超声波发生器(9)、蒸汽发生器(20)、进料泵(1)、进药泵(10)和出料泵(17)相连；其特征在于：用超声波低温热碱酶生化水解反应器来分解污泥的方法包括以下步骤：(一)、进料污泥浓度为10000mg/L
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15000mg/L的湿污泥从进料泵(1)进入反应釜(27)中，当污泥达到反...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁国文，
申请(专利权)人：德威华泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：