一種基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法
1.本發明涉及一種基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，屬于污泥處理技術領域。
背景技術：
2.熱水解技術作為污泥處理技術的一種有效方法，被廣泛的投入工程實踐中。熱水解過程中，污泥受到一定溫度和壓力的作用下，污泥絮體結構和微生物細胞遭到破壞，釋放出間隙水和大量有機物，大分子有機物進一步水解成小分子物質，因此，污泥熱水解技術可以提高污泥中有機物的溶出效果和可生物降解性，為后續的厭氧消化創造有利的條件。
3.研究表明，熱水解的溫度和時間是影響污泥熱水解工藝效果的重要因素。在一定溫度和時間范圍內，隨著溫度和時間的升高，污泥中有機物的溶出效果也會得到提升。為了在污泥預處理技術中達到較高的污泥破胞效果，熱水解技術往往采用較高的處理溫度。目前，普遍認為熱水解工藝運行的最佳條件為160-180℃，30-60min。而較高的熱水解處理溫度會促進類黑精等有難降解物質的產生和造成能耗過高的問題，因此，為了達到更高效的污泥溶解率，可以將熱水解技術與其他預處理技術聯合使用，從而降低熱水解反應溫度。
4.如中國專利cn112624555a公開的《一種污泥熱堿水解處理的方法和系統》，是將調配好的含水率為80％-90％的污泥，輸送至調配釜中，添加包含堿性鈣鹽及碳骨架材料的水解藥劑，調配釜和藥劑混料釜的溫度應控制在20℃，并且攪拌30-40min。將調配釜中調配好的污泥泵入水解反應釜中，水解溫度控制在120℃，保溫時間為60min。該方法通過熱水解技術和加入堿性物質破壞污泥絮體和微生物細胞，促進有機物的溶出。但該方法添加的藥劑成分和操作條件要求復雜，反應持續時間較長，能耗較大。如何能在相對較低的熱水解反應溫度下利用單一的化學藥劑實現污泥中有機物的高效溶出，降低運行成本，是本領域亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
5.本發明的目的在于提供一種基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，解決污泥熱水解能耗大、耗時長和污泥處理效率低的技術問題。
6.為實現上述目的，本發明的技術方案是：
7.一種基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，具體包括以下步驟：
8.(1)將亞硫酸鈉和剩余污泥一起注入反應釜中；所述剩余污泥是指活性污泥系統中從二沉池排出系統外的污泥；所述剩余污泥含水率為97-98％，亞硫酸鈉的添加量為0.05-0.2g/gts，ts為污泥的總固體含量；所述剩余污泥的ph為6.5-7.5；
9.(2)將反應釜內溫度維持在100-140℃，持續30分鐘，反應結束后，將反應釜取出自然冷卻，完全冷卻后打開反應釜，獲得熱水解后的污泥。
10.步驟(1)中反應釜的設計工作溫度≤230℃，工作壓力≤3mpa。
11.步驟(2)采用電加熱的方式使反應釜維持高溫。
12.所述熱水解反應后至少達到以下性能：溶解性化學需氧量(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.所述亞硫酸鈉的添加量為0.08-0.15g/gts，反應釜內溫度維持在110-125℃。
14.與現有技術相比，本發明的有益效果是：
15.本發明采用亞硫酸鈉輔助污泥熱水解，亞硫酸鈉的添加能夠有效的提升了污泥熱水解的效果。加入亞硫酸鈉可以降低污泥熱水解的溫度，熱水解破壞了污泥的絮體結構和細胞壁，大量有機物釋放到液相中，因此污泥系統中scod濃度隨著溫度的升高不斷提升。加入的亞硫酸鈉可以通過直接消滅污泥中的革蘭氏陽性微生物來分解和溶解污泥，從而達到污泥顆粒尺寸減少，有機物釋放增加的效果。因此，污泥系統中的scod濃度會進一步提升，其中，蛋白質的濃度升高效果尤為顯著。這可能是因為添加的亞硫酸鹽還可以與羰基化合物發生反應，從而抑制蛋白質的消耗。當熱水解用作污泥蛋白質回收的預處理時，添加亞硫酸鈉可以進一步促進污泥中有機物的溶出，并且增加了蛋白質在溶出有機物中所占的比例。減少熱水解工藝中加熱的能耗，促進了污泥中有機物的溶出。具體體現為：
16.(1)與單獨采用熱水解溫度為170℃相比，在相同反應時間下，達到同樣處理效果，本發明明顯降低了污泥熱水解的溫度(本實施例的條件是120℃+0.1g/gts亞硫酸鈉)，減少了加熱過程中需要消耗的能耗，同時明顯降低了污泥上清液中的度，這有利于污泥后續工藝的進行。
17.(2)與單獨采用熱水解溫度為120℃相比，同樣的處理時間，本發明增加了污泥中有機質的溶出，尤其是增加了污泥有機質溶出中蛋白質的比例，有利于后續工藝回收污泥中的蛋白質。
具體實施方式
18.下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明，但絕不是對本發明的限制。
19.實施例1
20.天津市某污水處理廠剩余污泥，其含水率為97％左右，ph為中性，直接注入反應釜內，然后將亞硫酸鈉以0.1g/gts的投加量加入反應釜內，采用電加熱的方式加熱至120℃，反應30分鐘結束熱水解反應。測試結果為：溶解性化學需氧量(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，度為750度，提高了熱水解的效果。
21.對比例1
22.本對比例相對實施例1，不加入亞硫酸鈉直接在120℃反應溫度下反應30分鐘結束熱水解反應。測試結果為：溶解性化學需氧量(scod)溶出率為13.5％，溶解性蛋白增加1139mg/l，溶解性多糖增加199mg/l，度為500度。
23.對比例2
24.本對比例相對實施例1，不加入亞硫酸鈉采用電加熱的方式加熱至170℃，反應30分鐘結束熱水解反應。測試結果為：溶解性化學需氧量(scod)溶出率為21.8％，溶解性蛋白增加了2268mg/l，溶解性多糖增加了448mg/l，度為1250度。
25.從上述實施例1和對比例1-2的測試結果可以看出，本實施例中120℃+0.1g/gts亞硫酸鈉處理后，污泥的度雖然比單獨120熱水解度有所增加，但是遠低于單獨170℃熱
水解處理后污泥上清液的度，同時本技術中溶解性蛋白和scod溶出率明顯高于對比例2，說明本發明在僅添加單一的化學藥劑成分、在較低的熱水解反應溫度，能夠實現較高溫度的熱水解效果，提高了污泥中蛋白質的溶出比例，有利于回收污泥中的蛋白質。
26.實施例2
27.本實施例相對實施例1，亞硫酸鈉以0.05g/gts的投加量加入反應釜內，采用電加熱的方式加熱至140℃，反應30分鐘結束熱水解反應。測試結果為：溶解性化學需氧量(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，度為1000度，提高了熱水解的效果。
28.對比例3
29.本對比例相對實施例3，不加入亞硫酸鈉，溶解性化學需氧量(scod)溶出率為17％，溶解性蛋白增加了1600mg/l，溶解性多糖增加了274mg/l，度為750度。
30.實施例3
31.本實施例相對實施例1，亞硫酸鈉以0.2g/gts的投加量加入反應釜內，采用電加熱的方式加熱至100℃，反應30分鐘結束熱水解反應。測試結果為：溶解性化學需氧量(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，度為750度，提高了熱水解的效果。
32.對比例3
33.本對比例相對實施例3，不加入亞硫酸鈉，溶解性化學需氧量(scod)溶出率為10.9％，溶解性蛋白增加了771mg/l，溶解性多糖增加了130mg/l，度為500度。
34.以上溶解性蛋白和多糖增加的數值均是與未處理污泥相比。
35.實施例結果表明，本發明的一種基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，同等條件下可以提高污泥熱水解的效果，促進污泥中有機物質的溶出，降低反應所需的溫度，減少能耗，提高了熱水解的處理效率。
36.一般來說溫度越高，熱水解破解污泥的效果越好，熱水解反應溫度分為低溫和高溫，本專利是為了追求較高污泥破解的效果下，盡可能降低熱水解反應溫度，由于熱水解反應溫度過高不僅會消耗大量的能量還會在熱水解工藝中發生美拉德反應，產生類黑精等大分子有難降解物質，影響污泥后續工藝的處理。本發明采用熱水解和亞硫酸鈉聯合處理污泥中，增加了污泥中有機質的溶出，在達到相同處理效果的同時可以降低熱水解反應溫度，減少熱水解消耗的能量損失，添加亞硫酸鹽可以與多糖產生的羰基化合物發生加成反應來抑制美拉德反應，減少類黑精等大分子物質的產生，降低污泥上清液中的度，類黑精等大分子物質是有物質，是使度升高的原因之一。
37.本技術中研究亞硫酸鈉和熱水解聯合對污泥破解效果的影響，加入亞硫酸鈉后，發現度降低，從而推斷抑制了美拉德反應，同時本發明重點是亞硫酸鈉和熱水解聯用提高了污泥的破解效果，可以使得在達到相同破解效果的同時降低反應溫度。
38.上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
39.本發明未述及之處適用于現有技術。
技術特征：
1.一種基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，其特征在于，將亞硫酸鈉和污泥一起注入反應釜中進行熱水解反應。2.根據權利要求1所述的基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：(1)將亞硫酸鈉和剩余污泥一起注入反應釜中；所述剩余污泥含水率為97-98％，亞硫酸鈉的添加量為0.05-0.2g/gts，ts為污泥的總固體含量；所述剩余污泥的ph為6.5-7.5；(2)將反應釜內溫度維持在100-140℃，持續30分鐘，反應結束后，將反應釜取出自然冷卻，完全冷卻后打開反應釜，獲得熱水解后的污泥。3.根據權利要求2所述的基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，其特征在于，步驟(1)中反應釜的設計工作溫度≤230℃，工作壓力≤3mpa；步驟(2)采用電加熱的方式使反應釜維持高溫。4.根據權利要求2所述的基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，其特征在于，所述熱水解反應后至少達到以下性能：溶解性化學需氧量(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.根據權利要求1所述的基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，其特征在于，所述亞硫酸鈉的添加量為0.08-0.15g/gts，反應釜內溫度維持在110-125℃。
技術總結
本發明為一種基于亞硫酸鈉輔助熱水解處理污泥的方法，該方法包括以下步驟：將亞硫酸鈉和剩余污泥一起注入反應釜中，將反應釜內溫度維持在100-140℃，持續30分鐘，反應結束后，將反應釜取出自然冷卻，完全冷卻后打開反應釜，獲得熱水解后的污泥。本發明工藝是利用熱水解和亞硫酸鈉聯合作用處理污泥，促進污泥中有機物的溶出，從而達到降低污泥熱水解處理溫度，減少能耗。減少能耗。
