專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥處理技術(shù)，特別是一種利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法。
背景技術(shù)：
污水處理廠的活性污泥是污水處理的副產(chǎn)物，其含水量高，成分復(fù)雜，不僅含有大量的有機(jī)質(zhì)、N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素，還含有大量的病原微生物，并伴有惡臭，受工業(yè)廢水影響，往往還有較多的重金屬等有毒、有害物質(zhì)，處理不當(dāng)極易造成嚴(yán)重的二次污染。污泥產(chǎn)生量的與日俱增與污泥處理能力的嚴(yán)重不足、處理手段的嚴(yán)重落后形成尖銳的矛盾，大量的濕污泥隨意外運(yùn)、簡(jiǎn)單填埋或堆放，致使許多城市“污泥圍城”。污泥處理問(wèn)題已經(jīng)成為我們無(wú)法回避的城市環(huán)境問(wèn)題。據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)部公布的數(shù)據(jù)2008年全國(guó)新增城市污水處理能力1149萬(wàn)噸/日，而2009年全國(guó)新增城市污水處理能力達(dá)到4460萬(wàn)噸/日。污泥處理廠的剩余污泥量也同樣逐年增加，據(jù)估算，2010年全國(guó)排放的污泥量(含水率為75% -80% )會(huì)達(dá)到1400萬(wàn)噸/年，且年增長(zhǎng)率超過(guò)10%。將污泥中有機(jī)質(zhì)資源化加以利用，同時(shí)最終達(dá)到使污泥穩(wěn)定化、減量化和無(wú)害化的目的，受到越來(lái)越廣泛的重視。如何妥善地處置污水廠污泥，并將其作為一種新的資源加以有效利用，變廢為寶，已成為城市污水廠和相關(guān)部門(mén)提高技術(shù)水平和管理水平的重要因素，也是全球共同關(guān)注的課題。專(zhuān)利CN200610011413. 5和專(zhuān)利CN2272015. 4以一定強(qiáng)度的超聲波降解工業(yè)廢水的有機(jī)污染物，使污泥的減量化；專(zhuān)利200410083828. 4以較低頻率的超聲波促進(jìn)污泥脫水；增強(qiáng)活性污泥的生物活性，提高處理效率，改善出水水質(zhì)。專(zhuān)利201010134033. 7、專(zhuān)利200710051491. 2、專(zhuān)利200910273153. 2、專(zhuān)利02116227. I等以化學(xué)法高溫提取污泥中微生物蛋白混合液和生物資源的利用；專(zhuān)利200710064167. 4利用超聲波處理污泥制取污泥有機(jī)肥。但是，一般化學(xué)法需熱源、耗能、工藝復(fù)雜；超聲波處理污泥存在兩個(gè)振子之間的距離以及污泥濃度的必須嚴(yán)格控制，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)難以操作。關(guān)于用微波處理污泥提取蛋白質(zhì)等有機(jī)物混合液、并促使污泥全面減量化、資源化利用的集成技術(shù)專(zhuān)利文獻(xiàn)尚未見(jiàn)發(fā)表。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法，用于處理污水處理廠剩余活性污泥，以利于達(dá)到快速、簡(jiǎn)便、低碳、可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的深度處理活性污泥，使污水處理廠污泥減量化、資源化和綜合利用，實(shí)現(xiàn)零排放。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法，該方法包括以下步驟I)將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在85-93%之間，pH值在8-11，攪拌混合10-30分鐘，得污泥溶液；2)將步驟I)攪拌混合后的污泥溶液置于壓力容器中，利用頻率為915MHz-2. 45GHz的微波發(fā)生器將其加熱至溫度為110_150°C，加熱時(shí)間為40-60分鐘，制得污泥混合液；3)將步驟2)制得的污泥混合液通過(guò)一個(gè)閃蒸步驟，將其溫度降至70_90°C后，通過(guò)板框壓濾將固液進(jìn)行分離，分離得到含水率降低的剩余污泥殘?jiān)秃⑸锏鞍?所述微生物蛋白為污泥中微生物及有機(jī)物水解釋放出的蛋白質(zhì))的有機(jī)物混合溶液。(其中剩余污泥殘?jiān)式抵?5-55%，有機(jī)物混合溶液中微生物蛋白的質(zhì)量百分比為1-3% )。優(yōu)選地，所述的步驟I)為將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在85-93%之間，pH值在8-11，再加入調(diào)節(jié)pH后混合液總重量0. 2-1%石灰，攪拌混合10-30分鐘，得污泥溶液。優(yōu)選地，所述的步驟I)中的堿性溶液為NaOH溶液或Ca (OH) 2溶液中的一種或兩種。本發(fā)明還提供了一種污泥綜合利用的集成方法，包括如下步驟I)將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在85-93%之間，控制pH值在8-11，攪拌混合10-30分鐘，得污泥溶液；2)將步驟I)攪拌混合后的污泥溶液置于壓力容器中，利用頻率為915MHz-2. 45GHz的微波發(fā)生器將其加熱至溫度為110_150°C，加熱時(shí)間為40-60分鐘，制得污泥混合液；3)將步驟2)制得的污泥混合液通過(guò)一個(gè)閃蒸步驟，將其溫度降至70_90°C后，通過(guò)板框壓濾將固液進(jìn)行分離，分離后，剩余污泥殘?jiān)式抵?5-55%，液體部分為微生物蛋白含量為1-3%的有機(jī)物混合溶液。4)用水洗滌步驟3)得到的剩余污泥殘?jiān)?，將水洗后的剩余污泥殘?jiān)冒蹇驂簽V壓干，如果壓干后的剩余污泥殘?jiān)淮嬖谥亟饘俚扔卸居泻ξ镔|(zhì)的污染，則進(jìn)一步風(fēng)干或烘干后制作綠化種植土、花卉養(yǎng)植土及土壤改良劑制品；如果壓干后的剩余污泥殘?jiān)嬖谥亟饘俚扔卸居泻ξ镔|(zhì)的污染，則進(jìn)一步風(fēng)干或烘干后制作植草磚、護(hù)坡磚等建材用品固定污染物質(zhì)。5)將步驟3)提取微生物蛋白的有機(jī)物混合溶液濃縮(可通過(guò)薄膜蒸發(fā)濃縮設(shè)備)至微生物蛋白濃度為15-30%，作為制作泡沫混凝土發(fā)泡劑或泡沫滅火劑制品的原料。優(yōu)選地，上述集成方法還包括如下步驟將所述步驟4)的洗滌水洗滌后進(jìn)入污水處理廠的水處理系統(tǒng)，以促進(jìn)水的有效利用。更優(yōu)選地，上述集成方法中，所述的步驟4)中的洗滌水為污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)排放水。污水處理廠處理后的達(dá)標(biāo)排放水COD含量小于120mg/L，通過(guò)對(duì)剩余污泥殘?jiān)南礈?，洗滌水COD含量增至3000mg/L以上，由于經(jīng)微波處理后污泥內(nèi)有機(jī)物進(jìn)一步分解，生物可降解性提高，且碳氮比高，針對(duì)一般污水處理廠碳氮比低，無(wú)法充分進(jìn)行生物處理的特點(diǎn)，洗滌水的回用可以增加可生物降解性碳源從而提高污水處理效率。優(yōu)選地，上述集成方法中，所述的步驟I)為將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥、在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在85-93%之間，pH值在8-11，再加入調(diào)節(jié)pH后混合液總重量0. 2-1%石灰，攪拌混合10-30分鐘，得污泥溶液。優(yōu)選地，上述集成方法中，所述的步驟I)中的堿性溶液為NaOH溶液或Ca (OH) 2溶液中的一種或兩種。所述的濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥指的是經(jīng)過(guò)斜板沉降等自然沉降方式濃縮后，經(jīng)過(guò)板框壓濾/帶式壓濾等物理壓濾分離處理后，含水率達(dá)80-90%的活性污泥。本發(fā)明污泥綜合利用的集成方法針對(duì)含水率80-90%，有機(jī)物含量大于等于40%(干基)，蛋白含量大于30% (干基)的活性污泥效果更佳，更有利于綜合利用。本發(fā)明利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法的設(shè)計(jì)思想是基于對(duì)污泥進(jìn)行減量化、資源化、高干化處理的集成技術(shù)，是微波處理與化學(xué)法、物理法的集成技術(shù)；是化學(xué)法中 多種物質(zhì)的協(xié)同的集成技術(shù)；是污泥提取蛋白工藝和污泥綜合利用的集成技術(shù)；是污泥減量化處理工藝與水污染物減量化處理工藝的集成技術(shù)。本發(fā)明中的高干化技術(shù)是指污泥在合適的化學(xué)介質(zhì)中，進(jìn)行微波處理，微波處理與氫氧化鈉和石灰的化學(xué)作用的集成技術(shù)提取微生物蛋白后，其污泥殘?jiān)鼔焊珊蠛?55%。本發(fā)明中的減量化技術(shù)是指微波處理提取微生物蛋白后，即使污泥減量化40-50%;提取微生物蛋白混合液后的殘?jiān)?，用污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)水洗滌，洗滌水COD含量增至3000mg/L以上，由于經(jīng)微波處理后污泥內(nèi)有機(jī)物進(jìn)一步分解，生物可降解性提高，且碳氮比高，針對(duì)一般污水處理廠碳氮比低，無(wú)法充分進(jìn)行生物處理的特點(diǎn)，洗滌水的回用可以增加可生物降解性碳源從而提高污水處理效率，從而提高污水處理效率。利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法所得的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)等有機(jī)物的混合物，其中蛋白質(zhì)約含40-60% ;腐植酸約含15-30% ;多糖、核酸和脂肪等約含8-15%左右。本發(fā)明所具有的有益效果(I)采用本發(fā)明方法提取蛋白反應(yīng)快速，一般化學(xué)法反應(yīng)和分離時(shí)間需4小時(shí)以上；而本發(fā)明方法僅I小時(shí)左右；(2)提取蛋白節(jié)能，一般化學(xué)法需要熱源加溫；而本發(fā)明方法無(wú)需熱源；(3)提取蛋白低成本，一般化學(xué)法設(shè)備投資和運(yùn)行大；而本法僅為其二分之一左右；(4)縮短了殘?jiān)品实陌l(fā)酵時(shí)間，一般污泥發(fā)酵時(shí)間需30-60天左右，而本發(fā)明方法的殘?jiān)l(fā)酵時(shí)間僅為15-30天左右。(5)微波或超聲波處理污泥后，其含水量< 55% ;高度干化的污泥可以直接作各種用途；微波處理污泥后，洗滌水回用提高污水處理廠水處理效率，尤其是氨氮的達(dá)標(biāo)率彡 99%。


圖I為本發(fā)明利用微波處理活性污泥的流程圖；圖2是是本發(fā)明活性污泥減量化、高干化資源化、零排放技術(shù)流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I如圖I、圖2所示一種污泥綜合利用的集成方法(所述污泥為天津塘沽某生活污水處理廠污泥，污泥的檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表I)，包括如下步驟(I)將污水處理廠的活性污泥進(jìn)行沉降、進(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)板框壓濾后得80%含水率污泥，將80%含水率污泥加入到調(diào)節(jié)罐中，加入同等重量的水，將污泥含水率調(diào)節(jié)到90% ；(2)在污泥調(diào)節(jié)罐中，用40% (重量百分比)的氫氧化鈉溶液調(diào)至pH = 10后，力口A 90%含水率污泥總重量0. 6%的石灰；攪拌混合30分鐘，進(jìn)入2. 45GHz微波反應(yīng)器，功率15KW，反應(yīng)時(shí)間60min，然后，閃蒸釋放將其降溫至70_90°C，采用板框壓濾將固液進(jìn)行分離，液體部分即微生物蛋白混合液；固體部分為提取蛋白后的殘?jiān)?#。此時(shí)污泥已減量化50%左右；(3)提取蛋白后的殘?jiān)梦鬯幚韽S處理后的達(dá)標(biāo)水以I : I配比(V/V)、洗滌、沉降，固體部分為洗滌后的殘?jiān)?#，上層水溶液COD高達(dá)3000mg/L以上，進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，適當(dāng)“增碳”、使水處理后COD ( 60mg/L、氨氮5mg/L、P ( lmg/L。使污水中的污染物得到進(jìn)一步的減量化；(4)洗滌后殘?jiān)?#，由于細(xì)胞壁已破，用板框壓濾機(jī)壓干、得最后的污泥殘?jiān)?≤55% ；(5)步驟(4)得到的污泥殘?jiān)鶕?jù)其重金屬和PoPs含量的不同，制作農(nóng)用生物有機(jī)肥、林業(yè)、園林用生物有機(jī)肥料、土壤改良劑或建材等產(chǎn)品。提取的蛋白混合液用于制作混凝土發(fā)泡劑、泡沫滅火劑、葉面肥、生物農(nóng)藥等微生物制品。表I有關(guān)污泥重金屬含量一覽表
權(quán)利要求
1.一種利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 .1)、將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在.85-93%之間，pH值在8-11，攪拌混合10-30分鐘，得污泥溶液； .2)、將步驟I)攪拌混合后的污泥溶液置于壓力容器中，利用頻率為915MHZ-2.45GHz的微波發(fā)生器將其加熱至溫度為110-150°C，加熱時(shí)間為40-60分鐘，制得污泥混合液； .3)、將步驟2)制得的污泥混合液通過(guò)一個(gè)閃蒸步驟，將其溫度降至70-90°C后，通過(guò)板框壓濾將固液進(jìn)行分離，分離得到含水率降低的剩余污泥殘?jiān)秃⑸锏鞍椎挠袡C(jī)物混合溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法，其特征在于所述的步驟I)為將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在85-93 %之間，pH值在8-11，再加入調(diào)節(jié)pH后混合液總重量O. 2_1 %石灰，攪拌混合.10-30分鐘，得污泥溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法，其特征在于所述的步驟I)中的堿性溶液為NaOH溶液或Ca (OH) 2溶液中的一種或兩種。
4.一種污泥綜合利用的集成方法，其特征在于包括如下步驟 .1)將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在.85-93%之間，控制pH值在8-11，攪拌混合10-30分鐘，得污泥溶液； .2)將步驟I)攪拌混合后的污泥溶液置于壓力容器中，利用頻率為915MHZ-2.45GHz的微波發(fā)生器將其加熱至溫度為110-150°C，加熱時(shí)間為40-60分鐘，制得污泥混合液； .3)將步驟2)制得的污泥混合液通過(guò)一個(gè)閃蒸步驟，將其溫度降至70-90°C后，通過(guò)板框壓濾將固液進(jìn)行分離，分離后剩余污泥殘?jiān)式抵?5-55%，液體部分為微生物蛋白含量(質(zhì)量)為1-3%的有機(jī)物混合溶液。
.4)用水洗滌步驟3)得到的剩余污泥殘?jiān)?，將水洗后的剩余污泥殘?jiān)冒蹇驂簽V壓干，如果壓干后的剩余污泥殘?jiān)淮嬖谥亟饘俚扔卸居泻ξ镔|(zhì)的污染，則進(jìn)一步風(fēng)干或烘干后制作綠化種植土、花卉養(yǎng)植土及土壤改良劑制品；如果壓干后的剩余污泥殘?jiān)嬖谥亟饘俚扔卸居泻ξ镔|(zhì)的污染，則進(jìn)一步風(fēng)干或烘干后制作植草磚、護(hù)坡磚等建材用品固定污染物質(zhì)。
.5)將步驟3)提取微生物蛋白的有機(jī)物混合溶液濃縮至微生物蛋白濃度為15-30%，作為制作泡沫混凝土發(fā)泡劑或泡沫滅火劑制品的原料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污泥綜合利用的集成方法，其特征在于所述集成方法還包括如下步驟將所述步驟4)的洗滌水洗滌后進(jìn)入污水處理廠的水處理系統(tǒng)，以促進(jìn)水的有效利用。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種污泥綜合利用的集成方法，其特征在于所述的步驟4)中的洗滌水為污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)排放水。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的一種污泥綜合利用的集成方法，其特征在于所述的步驟I)為將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在85-93 %之間，pH值在8-11，再加入調(diào)節(jié)pH后混合液總重量O. 2_1 %石灰，攪拌混合.10-30分鐘，得污泥溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的一種污泥綜合利用的集成方法，其特征在于上述集成方法中，所述的步驟I)中的堿性溶液為NaOH溶液或Ca (OH) 2溶液中的一種或兩種
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用微波處理污泥提取有機(jī)物的方法。該方法包括以下步驟1)、將濃縮后的污水處理廠二沉池的污泥在調(diào)節(jié)罐內(nèi)加入堿性溶液，控制含水率在85-93％之間，pH值在8-11，攪拌混合10-30分鐘，得污泥溶液；2)、將步驟1)攪拌混合后的污泥溶液置于壓力容器中，利用頻率為915MHz-2.45GHz的微波發(fā)生器將其加熱至溫度為110-150℃，加熱時(shí)間為40-60分鐘，制得污泥混合液；3)、將步驟2)制得的污泥混合液通過(guò)一個(gè)閃蒸步驟，將其溫度降至70-90℃后，將固液進(jìn)行分離。采用本發(fā)明方法提取蛋白反應(yīng)快速，提取蛋白節(jié)能，提取蛋白低成本。
文檔編號(hào)C02F11/18GK102633414SQ201110444648
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者劉成林, 吳瑞華, 左健, 薛永海 申請(qǐng)人:天津市裕川環(huán)境科技有限公司