一种利用剩余污泥生产生物絮凝剂的工艺

摘要

一种利用剩余污泥生产生物絮凝剂的工艺，属于环境工程中的大宗固体废物处理处置技术领域。其特征是通过投加碱性药剂，使剩余污泥中有机体细胞水解破碎，释放絮凝活性的物质(如蛋白质、多糖等)，得到的水解胶体混合液具有絮凝活性，可以作为生物絮凝剂应用到污水处理系统中。将水解胶体混合液进行不同的后处理，可以得到不同种类的生物絮凝剂。将剩余污泥视为一种资源加以有效利用，与其他剩余活性污泥资源化利用途径相比，具有较高的资源化利用附加值。生产的生物絮凝剂对废水的除浊、去除毒性有机物和毒性无机物等具有良好的絮凝效果，可以应用到不同污水处理系统中。

说明书

技术领域

本发明属于环境工程中的大宗固体废物处理处置技术领域，涉及一种生产生物絮凝剂的方法，具体涉及一种利用污水处理厂剩余污泥生产生物絮凝剂的方法。 

背景技术

剩余污泥是城市污水处理及废水处理不可避免的固体副产品。剩余污泥产量巨大。据估计，全球一年可能产生干污泥达1亿t。大量积累的剩余污泥不仅将占用土地，而且将成为影响城市环境卫生的一大公害。如何妥善科学地处理处置剩余污泥是全球共同关注的课题。当今剩余污泥处理处置领域内，将剩余污泥视为一种资源加以有效利用、在治理污染的同时变废为宝已成为共识。目前，污泥资源化利用的途径主要有污泥的农田林地利用、回收能源和建材利用等。由于剩余污泥中含有微生物、原生动物、后生动物、藻类等有机体，这些有机体中含有大量糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA等物质，它们是生物絮凝剂的主要成分。因此，用剩余污泥生产生物絮凝剂，与其他污泥资源化利用途径相比，资源化利用附加值较高，具有广阔的发展前景。 

发明内容

本发明提供了一种以剩余污泥为原料，通过化学水解破碎剩余污泥中有机体细胞，生产生物絮凝剂的工艺方法。 

本发明要解决的技术问题是： 

通过投加碱性药剂，使剩余污泥中有机体细胞水解破碎，释放絮凝活性的物质(如蛋白质、多糖等)，得到的水解胶体混合液具有絮凝活性，可以作为生 物絮凝剂应用到污水处理系统中。将水解胶体混合液进行不同的后处理，可以得到不同种类的生物絮凝剂。具体过程如下： 

(1)制备剩余污泥水解悬浮液：在15～120℃水解反应0～60分钟，得到水解胶体混合液作为生物絮凝剂MBF。 

(2)将生物絮凝剂MBF静置沉降1～12小时得到上清液和残渣悬浮液，或在200～500转/min的转速下离心分离5～60分钟得到上清液和残渣沉淀。上清液作为生物絮凝剂LBF，残渣悬浮液或残渣作为生物絮凝剂RBF。 

(3)将生物絮凝剂LBF酸化，静置沉降1～5小时或在200～500转/min的转速下离心分离5～20分钟，得到二次上清液和二次残渣；二次上清液作为生物絮凝剂SLBF，二次残渣作为生物絮凝剂副产品SRBF被回收利用。 

剩余污泥水解悬浮液中，干物质与水的质量百分比为0.5～3％，干物质与水的质量百分比优选范围为1.5～2％；干物质与氢氧化钠的质量百分比为1∶0.01～1∶10.0，干物质与氢氧化钠的质量百分比的优选范围为1∶1～1∶2。 

水解反应在常压或者不大于0.35MPa的低压下进行，优选范围为0.1～0.25MPa。 

所述的剩余污泥为污水处理厂或污水处理工艺的剩余活性污泥、浓缩池污泥、脱水污泥。 

由于水和废水中污染物的种类和特性不同、絮凝剂的种类、成分和特性不同、对水和废水的处理要求不同，对于不同来源的水和废水进行絮凝处理，可以选用不同种类的絮凝剂，达到不同的处理效果。所述的生物絮凝剂MBF、LBF、RBF、SLBF和副产品SRBF的成分和特性不同，可以根据不同来源的水和废水以及处理要求选用。 

本发明的效果和益处是：该方法与其他剩余污泥资源化利用途径相比，具有 较高的资源化利用附加值。利用该方法制备的生物絮凝剂对废水的除浊、去除毒性有机物和毒性无机物等均具有良好的絮凝效果。 

具体实施方式

下面结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。 

实施例中絮凝实验和絮凝效果表征方法为： 

废水的除浊：采用自来水分别配制5g/L高岭土悬浮液和10g/L淀粉悬浮液作为絮凝实验水样，向待测水样中加入一定量的生物絮凝剂，调节水样pH，以相同条件不添加絮凝剂的水样作为空白对照。经六联混凝搅拌仪搅拌后静置20分钟，在550nm处测定上清液的吸光度。废水的絮凝除浊效果用絮凝率表征： 

絮凝率(％)＝(A-B)/A×100 

式中，A-空白水样上清液的吸光度值，B-待测水样上清液的吸光度值。 

废水的脱毒：采用自来水分别配制100mg/L染料(直接翠兰)、对硝基酚、六价铬废水，分别向待测水样中加入一定量的生物絮凝剂，调节水样pH，以相同条件不添加絮凝剂的水样作为空白对照。经六联混凝搅拌仪搅拌后静置20分钟，取上清液测定污染物的浓度，废水的絮凝脱除污染物效果用去除率表征： 

去除率(％)＝(C₀-C)/C₀×100 

式中，C₀-空白水样上清液的污染物浓度，C-待测水样上清液的污染物浓度。

实施例1 

按干物质与水的质量百分比为2％，干物质与氢氧化钠的质量百分比为1∶2，将剩余污泥、水与氢氧化钠三者混合均匀制备剩余污泥水解悬浮液，于常压(0.1MPa)下70℃水解反应5分钟，得到生物絮凝剂MBF。MBF对高岭土悬浮液的絮凝率为98.8％。将MBF在400转/min的转速下离心分离30分钟，得到上清液和残渣，上清液作为生物絮凝剂LBF，对对硝基酚废水去除率为60.2％； 残渣作为生物絮凝剂RBF，对六价铬废水去除率为72.5％。将LBF酸化，静置沉降4小时，得到二次上清液和二次残渣，二次上清液作为生物絮凝剂SLBF，对淀粉悬浮液的絮凝率为81.8％；二次残渣作为生物絮凝剂副产品SRBF被回收利用。 

实施例2 

按干物质与水的质量百分比为2％，干物质与氢氧化钠的质量百分比为1∶0.08，将剩余污泥、水与氢氧化钠三者混合均匀制备剩余污泥水解悬浮液，于0.25MPa下120℃水解反应20分钟，得到生物絮凝剂MBF。MBF对淀粉悬浮液的絮凝率为82.4％。将MBF静置沉降10小时，得到上清液和残渣悬浮液，上清液作为生物絮凝剂LBF，对对硝基酚废水去除率为59.1％；残渣悬浮液作为生物絮凝剂RBF，对染料废水的去除率为99.6％。将生物絮凝剂LBF酸化，在250转/min的转速下离心分离5分钟，得到二次上清液和二次残渣，二次上清液作为生物絮凝剂SLBF，对对高岭土悬浮液的絮凝率为99.3％，二次残渣作为生物絮凝剂副产品SRBF被回收利用。 

实施例3 

按干物质与水的质量百分比为1.7％，干物质与氢氧化钠的质量百分比为1∶0.04，将剩余污泥、水与氢氧化钠三者混合均匀制备剩余污泥水解悬浮液，于0.25MPa下120℃水解反应40分钟，得到生物絮凝剂MBF，对染料废水的去除率为98.9％。将MBF在450转/min的转速下离心分离20分钟，得到上清液和残渣，上清液作为生物絮凝剂LBF，对高岭土悬浮液的絮凝率为92.5％；残渣作为生物絮凝剂RBF，对对硝基酚废水去除率为58.4％。将生物絮凝剂LBF酸化，静置沉降3小时，得到二次上清液和二次残渣，二次上清液作为生物絮凝剂SLBF，对淀粉悬浮液的絮凝率为80.6％；二次残渣作为生物絮凝剂副产品SRBF被回收 利用。 

实施例4 

按干生物污泥与水的比例为1.7％(质量百分比)，干生物污泥与氢氧化钠的比例为1∶2(质量百分比)，将生物污泥、水与氢氧化钠三者混合均匀制备剩余污泥水解悬浮液，于常压(0.1MPa)下15℃水解反应10分钟，得到生物絮凝剂MBF，对六价铬废水去除率为71.5％。将生物絮凝剂MBF 450转/min的转速下离心分离25分钟，得到上清液和残渣，上清液作为生物絮凝剂LBF，对淀粉悬浮液的絮凝率为81.0％；残渣作为生物絮凝剂RBF，对高岭土悬浮液的絮凝率为96.3％。将生物絮凝剂LBF酸化，静置沉降3小时，得到二次上清液和二次残渣，二次上清液作为生物絮凝剂SLBF，对染料废水的去除率为98.2％；二次残渣作为生物絮凝剂副产品SRBF被回收利用。