本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，特別涉及一種大幅促進污泥水解釋放有機物的方法。
背景技術：
活性污泥法是目前廣泛應用的一種污水生物處理技術，該技術能夠在去除有機物的同時去除氮和磷。然而，活性污泥法在處理污水的同時會產生大量的污泥（包括初沉污泥和剩余污泥。具體來說，初沉污泥是指從污水處理廠的初沉淀池排出的沉淀物，而剩余污泥是指活性污泥系統(tǒng)中從二次沉淀池（或沉淀區(qū)）排出系統(tǒng)外的活性污泥）?；钚晕勰嗑哂泻矢?、有機組分含量高和成分復雜等特點，如果得不到有效的處理處置，很容易造成二次污染。在污泥的穩(wěn)定化、資源化和無害化處理中，厭氧消化由于其低能耗、可產生大量能源等優(yōu)點而被廣泛用于活性污泥的處理。
污泥通過厭氧發(fā)酵過程可以轉化為有機酸、氫氣和甲烷等資源。污泥的厭氧發(fā)酵分為水解、酸化和甲烷化三個階段。諸多文獻證實，污泥的水解是污泥厭氧發(fā)酵的限制步驟，污泥能否進一步得到有效的資源化利用取決于水解段底物的溶出情況。因此，要想實現(xiàn)污泥的資源化過程，必須首先將污泥的顆粒性有機物水解，釋放出能夠被微生物利用的溶解性有機物。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種促進污泥水解釋放溶解性有機物的方法，可極大地促進污泥的破胞和有機物的溶出，可為污泥的厭氧發(fā)酵提供豐富的底物，實現(xiàn)污泥的資源化利用。
為解決上述問題，本發(fā)明所提供的一種促進污泥水解釋放溶解性有機物的方法，包含以下步驟：
（1）分別取污水處理廠的初沉污泥和剩余污泥組成混合污泥，所述混合污泥中，初沉污泥和剩余污泥的質量比為10:1～1:10；
（2）向步驟（1）所述的混合污泥中投加尿素和堿（naoh，koh或ca(oh)2），所述投加尿素的質量低于混合污泥質量的15%，所述投加堿的質量低于混合污泥質量的15%；
（3）將經過步驟（2）處理后的混合污泥置于0~5℃的條件下預冷0.5～3小時；在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為20～150rpm，增加有機物的溶出。
本發(fā)明提供的污泥預處理方法，通過投加堿和尿素，經過預冷處理，極大地促進污泥的破胞和有機物的溶出，可為污泥的厭氧發(fā)酵提供豐富的底物，實現(xiàn)污泥的資源化利用。首先，本發(fā)明通過堿和尿素的聯(lián)合作用促進污泥底物的溶出，增加了溶液中溶解性蛋白質和糖的含量，為發(fā)酵過程提供了豐富的底物。其次，堿和尿素預處理后，污泥絮體的破胞導致了污泥脫水性的增強，有利于后續(xù)的污泥殘渣處理。
特別地，盡管投加堿有利于污泥的破胞并增加多糖類有機物的溶出，但對蛋白質類有機物溶出的促進作用有限。蛋白質在水中溶解度有限，尿素可以顯著增加蛋白質的溶解度，但尿素對破胞過程沒有顯著促進作用。利用本發(fā)明提供的方法，同時投加堿和尿素時，堿能破壞氫鍵，尿素能穩(wěn)定污泥的疏水部分，二者協(xié)同作用可以破壞污泥絮體結構，有利于混合污泥的破胞和多種有機物的溶出，顯著改善單一投加堿或尿素的污泥水解效果。與高溫熱水解、微波、超聲波等污泥水解工藝相比，本發(fā)明具有工藝簡單、能耗低、不需復雜設備、操作簡便、水解效果效率高等優(yōu)點。
有利地，所述步驟（1）中，混合污泥中初沉污泥和剩余污泥的質量比優(yōu)選為1:1。
有利地，所述步驟（2）中，向混合污泥中投加尿素的質量優(yōu)選為混合污泥質量的10%。
有利地，所述步驟（2）中，向混合污泥中投加堿的質量優(yōu)選為混合污泥質量的10%。
有利地，所述步驟（3）中，預冷時間優(yōu)選為1小時。
有利地，所述步驟（3）中，對污泥進行厭氧攪拌的攪拌速度優(yōu)選為100rpm。
初沉污泥中多糖類有機物較多，剩余污泥中蛋白質類有機物較多。初沉污泥和剩余污泥質量比為1:1時，多糖和蛋白質達到平衡，相互促進了對方的水解。增加尿素和堿的量有利于混合污泥的水解，但尿素投加量大于10%和堿投加量大于10%時，水解效果沒有顯著增效。增加預冷時間有利于混合污泥水解，但預冷時間大于1小時對水解效果沒有顯著增效?；旌蠌姸葘旌衔勰嗨膺^程有利，攪拌速度低于100rpm時，污泥不能完全混合，增加攪拌速度有利于混合污泥的水解，但攪拌速度大于100rpm對水解效果沒有顯著增效。因此在優(yōu)選條件下，混合污泥水解溶出有機物達最佳值，且在保證水解效果的情況下節(jié)省了能耗和加藥量。
具體實施方式
下面結合具體實施例來進一步詳細說明本發(fā)明。
實施例1
取污水處理廠的初沉污泥1kg，剩余污泥1kg（初沉污泥和剩余污泥的質量比為1:1），組成用于進行本實施例處理的混合污泥。向混合污泥中投加10%的尿素和10%的naoh，然后將污泥置于4℃下預冷1小時，在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為100rpm，增加有機物的溶出。
按照上述實施例1的方法處理混合污泥與不添加任何物質的原剩余污泥做對比：
按照上述實施例1的方法處理混合污泥后測定溶解性有機物，主要為糖和蛋白質的含量。污泥基本性質：總懸浮固體顆粒tss=20g/l；揮發(fā)性成分占比重vss/tss=70%。
空白對照組（不處理）：溶解性糖濃度：12mg/l，溶解性蛋白質185mg/l
采用上述實施例1的方法處理后的污泥：溶解性糖濃度：1257mg/l，溶解性蛋白質6328mg/l。
實施例2
取污水處理廠的初沉污泥1kg，剩余污泥1kg（初沉污泥和剩余污泥的質量比為1:1），組成用于進行本實施例處理的混合污泥。向混合污泥中投加10%的naoh和10%的尿素，然后將污泥置于4℃下預冷2小時，在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為100rpm，增加有機物的溶出。
采用上述實施例2的方法處理后的污泥：溶解性糖濃度：1272mg/l，溶解性蛋白質6340mg/l。
實施例3
取污水處理廠的初沉污泥1kg，剩余污泥1kg（初沉污泥和剩余污泥的質量比為1:1），組成用于進行本實施例處理的混合污泥。向混合污泥中投加10%的naoh和10%的尿素，然后將污泥置于4℃下預冷0.5小時，在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為100rpm，增加有機物的溶出。
采用上述實施例3的方法處理后的污泥：溶解性糖濃度：783mg/l，溶解性蛋白質4158mg/l。
實施例4
取污水處理廠的初沉污泥1kg，剩余污泥1kg（初沉污泥和剩余污泥的質量比為1:1），組成用于進行本實施例處理的混合污泥。向混合污泥中投加10%的naoh和10%的尿素，然后將污泥置于4℃下預冷1小時，在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為20rpm，增加有機物的溶出。
采用上述實施例4的方法處理后的污泥：溶解性糖濃度：537mg/l，溶解性蛋白質3759mg/l。
實施例5
取污水處理廠的初沉污泥1kg，剩余污泥1kg（初沉污泥和剩余污泥的質量比為1:1），組成用于進行本實施例處理的混合污泥。向混合污泥中投加5%的naoh和5%的尿素，然后將污泥置于4℃下預冷1小時，在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為100rpm，增加有機物的溶出。
采用上述實施例5的方法處理后的污泥：溶解性糖濃度：961mg/l，溶解性蛋白質5887mg/l。
實施例6
取污水處理廠的初沉污泥1kg，剩余污泥1kg（初沉污泥和剩余污泥的質量比為1:1），組成用于進行本實施例處理的混合污泥。向混合污泥中投加15%的naoh和15%的尿素，然后將污泥置于4℃下預冷1小時，在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為100rpm，增加有機物的溶出。
采用上述實施例6的方法處理后的污泥：溶解性糖濃度：1339mg/l，溶解性蛋白質6497mg/l。
實施例7
取污水處理廠的初沉污泥10kg，剩余污泥1kg（初沉污泥和剩余污泥的質量比為10:1），組成用于進行本實施例處理的混合污泥。向混合污泥中投加10%的naoh和10%的尿素，然后將污泥置于4℃下預冷1小時，在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為100rpm，增加有機物的溶出。
采用上述實施例7的方法處理后的污泥：溶解性糖濃度：1562mg/l，溶解性蛋白質4726mg/l。
實施例8
取污水處理廠的初沉污泥1kg，剩余污泥10kg（初沉污泥和剩余污泥的質量比為1:10），組成用于進行本實施例處理的混合污泥。向混合污泥中投加10%的naoh和10%的尿素，然后將污泥置于4℃下預冷1小時，在預冷過程中，對污泥進行厭氧攪拌，攪拌速度為100rpm，增加有機物的溶出。
采用上述實施例8的方法處理后的污泥：溶解性糖濃度：835mg/l，溶解性蛋白質7254mg/l。
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應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施做出各種修改，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(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。