本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种从剩余污泥中提取cod的方法。
背景技术：
污水处理厂普遍使用活性污泥法进行各类污水的处理，污泥中的微生物在去除水中污染物的同时，实现自我生长，同时产生大量剩余污泥。据预测,至2020年我国剩余污泥产量将达到8000多万吨，剩余的活性污泥含有大量的有机物质和丰富的营养物质，同时还含有致病菌、寄生虫卵等容易危害人类健康的因素，如不加稳定而任意排放，会造成严重的环境问题，因此，必须对剩余污泥加以处理处置。
现有技术中，通常可以采用对剩余污泥进行热碱处理的方法，实现处理后上清液富集碳源的目的，即本发明中所述的提取cod，这样既降低了剩余污泥的量，又可以将碳源回用，作为微生物脱氮除磷环节的碳源，最终实现污泥中cod的资源化综合利用效果。
但是另一方面，目前现有的剩余污泥热碱处理方式，其处理添加剂仅仅为碱液，这样就存在即使微生物细胞死亡，其胞壁表面的细胞多糖、脂肽及相关脂类衍生物等，也不能很好地全部脱落和溶解，这样就降低了上清液中碳源富集的能力，最终显示效果是上清液中的cod数值不够大。
专利公开号为cn107265806a，公开日为2017.10.20的中国发明专利公开了一种基于碳源回用的剩余污泥处理工艺，先将剩余污泥经过热碱预处理，污泥细胞分解，大分子有机物如蛋白质、多糖等释放到上清液中，然后污泥水解酸化经酸性启动(ph＝6)阶段，有利于保持产酸微生物的活性，促进vfas的积累，经过碱性发酵(ph＝10)阶段可抑制产甲烷菌的活性，避免产甲烷菌产甲烷的过程中消耗vfas，保持了产酸效应强于产甲烷效应，从而使得水解酸化液中scod、vfas的累积浓度大大提高。
但是该发明专利中的热碱预处理步骤存在对细胞的分解效果不彻底，大分子有机物进入上清液的比例相对较低的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种从剩余污泥中提取cod的方法，其能通过在对剩余污泥进行热碱处理时，添加由细胞壁分解剂、耐碱剂以及破碎中和剂组成的细胞壁分解添加料，并配合合适的热碱工艺的方式，达到剩余污泥中的有机物被最大程度地分解，进入上清液后回收再利用的效果。本发明具有对剩余污泥中的微生物细胞破解程度彻底，胞外多聚物溶解后进入上清液的比例高，添加料不影响上清液中碳源的回用操作，以及细胞壁分解添加料对微生物的细胞壁破坏分解彻底，整体热碱操作简单高效的优点，最终大大降低了剩余污泥的排放量，大大降低了剩余污泥的有害微生物排放风险。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种从剩余污泥中提取cod的方法，依次包括以下步骤：
s1、在反应池中混合剩余污泥以及碱料；
s2、对反应池进行边加热边搅拌操作，加热至80℃以上后保持搅拌0.5-2h，然后停止搅拌；
s3、对反应池内物料进行静置分离，得到上清液和沉积污泥；
s4、对沉积污泥进行压榨脱水处理，得到滤液和干污泥，滤液和s3中的上清液一起回流待用，干污泥外运处理。
在本发明中，所述滤液同样富含微生物细胞破碎后的有机高分子，可以与所述上清液一起，作为后续污水处理中微生物脱氮除磷过程中的碳源。
进一步优选的技术方案在于：步骤s1中，所述剩余污泥的含水率为95%-98%，所述碱料为固体氢氧化钠或溶质质量分数为30%-32%氢氧化钠溶液，所述剩余污泥与固体氢氧化钠的质量配比为100：（0.5-2.0），所述剩余污泥与30%-32%氢氧化钠溶液的质量配比为100：（1.5-6.0）。
在本发明中，若氢氧化钠在上述比例上再过量，则会导致自身杀死微生物的能力提升不明显，而且后续添加料不能有效地进行细胞壁破碎操作，而若氢氧化钠添加过少，则会导致氢氧化钠自身分解、杀死微生物细胞的能力变弱，因此确定了上述比例范围。
进一步优选的技术方案在于：步骤s2中，加热至80-90℃并保温的情况下，保持搅拌1.0-2.0h，加热至95-98℃并保温的情况下，保持搅拌0.5-1.0h。
进一步优选的技术方案在于：步骤s3中，静置分离的时间为30-45min。
进一步优选的技术方案在于：步骤s4中，所述干污泥与剩余污泥的质量之比为1：（15-45）；所述滤液以及上清液中的cod值为11200-18500mg/l。
在本发明中，压滤机操作采用板框压滤机进行，剩余污泥从污水处理厂的储泥池或污泥浓缩池泵入所述反应池。
进一步优选的技术方案在于：步骤s1中，往所述剩余污泥内再添加用于破解微生物细胞壁，释放胞外多聚物至上清液以作为回收碳源的细胞壁分解添加料，所述细胞壁分解添加料包括细胞壁分解剂、耐碱剂以及破碎中和剂。
进一步优选的技术方案在于：所述细胞壁分解剂为多羟基三季铵盐、氯化六次甲基三季铵盐以及双烷基聚氧乙烯基三季铵盐中的任意一种或多种混合物；所述耐碱剂为膨润土、有机蒙脱石以及聚氨酯弹性纤维中的任意一种或多种混合物；所述破碎中和剂为三聚磷酸铝、石料微粉以及聚氨酯混合制得的中空微球。
在本发明中，所述细胞壁分解剂采用具有增大细胞壁通透性的季铵盐，来保证微生物细胞杀死、细胞壁上多聚物分解后溶解进入上清液的基础效果，而所述耐碱剂则用于与所述季铵盐复合、改性，避免所述季铵盐在上述碱性环境下失效，最后的所述破碎中和剂，具有三个作用。
第一，中和多余的季铵盐，避免季铵盐残留后影响上清液中作为碳源的高分子有机物，在被脱氮除磷微生物使用的安全性。
第二，微球自身通过物理破碎方式，可以进一步破碎微生物细胞，保证细胞上多聚物的有效释放溶解。
第三，中空微球自身通过物理撞击方式，可以分散意外团聚的膨润土和有机蒙脱石，使得膨润土和有机蒙脱石可以稳定、大比例的结合季铵盐、在碱性环境中保护季铵盐。
进一步优选的技术方案在于：所述膨润土或有机蒙脱石的粒径为15-25μm，所述聚氨酯弹性纤维的长径比为（750-820）：1，所述石料微粉为火山岩微粉、白云石微粉或方解石微粉中的任意一种，所述中空微球的粒径为0.20-0.35mm。
进一步优选的技术方案在于所述中空微球的制备方法依次包括以下步骤：
s1、在真空破碎机中添加三聚磷酸铝以及石料微粉，破碎至粒径为45-95μm的细料；
s2、在搅拌反应器中先加入部分聚氨酯，再加入s1中的细料，在温度为75-125℃的范围内，搅拌45-95min，测量其粘度值；
s3、边搅拌边加入剩余的聚氨酯，直至实时粘度达到8500-12000pa•s，停止搅拌，得到混合料；
s4、对所述混合料进行微波加热发泡膨胀处理，冷却后得到所述中空微球。
进一步优选的技术方案在于：所述微波加热发泡膨胀处理中，微波频率为2200-2560mhz，温度为45-55℃，发泡膨胀时间为1.5-4.5min，冷却速度为5-8℃/min。
在本发明中，采用微波加热发泡膨胀操作，可以使得聚氨酯作为粘结剂，又作为发泡剂，最终获得中空微球的样式，保证微球自身具有质轻、硬度大以及粒度均一性好的优点。
本发明通过在对剩余污泥进行热碱处理时，添加由细胞壁分解剂、耐碱剂以及破碎中和剂组成的细胞壁分解添加料，并配合合适的热碱工艺的方式，达到剩余污泥中的有机物被最大程度地分解，进入上清液后回收再利用的效果。本发明具有对剩余污泥中的微生物细胞破解程度彻底，胞外多聚物溶解后进入上清液的比例高，添加料不影响上清液中碳源的回用操作，以及细胞壁分解添加料对微生物的细胞壁破坏分解彻底，整体热碱操作简单高效的优点，最终大大降低了剩余污泥的排放量，大大降低了剩余污泥的有害微生物排放风险。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例1
一种从剩余污泥中提取cod的方法，依次包括以下步骤：
s1、在反应池中混合剩余污泥以及碱料；
s2、对反应池进行边加热边搅拌操作，加热至85℃后保持搅拌1.5h，然后停止搅拌；
s3、对反应池内物料进行静置分离，得到上清液和沉积污泥；
s4、对沉积污泥进行压榨脱水处理，得到滤液和干污泥，滤液和s3中的上清液一起回流待用，干污泥外运处理。
步骤s1中，所述剩余污泥的含水率为98%，所述碱料为固体氢氧化钠，所述剩余污泥与固体氢氧化钠的质量配比为100：0.5。
步骤s3中，静置分离的时间为30min。
步骤s4中，所述干污泥与剩余污泥的质量之比为1：26；所述滤液以及上清液中的cod值为11500mg/l。
步骤s1中，往所述剩余污泥内再添加用于破解微生物细胞壁，释放胞外多聚物至上清液以作为回收碳源的细胞壁分解添加料，所述细胞壁分解添加料包括细胞壁分解剂、耐碱剂以及破碎中和剂。
所述细胞壁分解剂为多羟基三季铵盐；所述耐碱剂为膨润土；所述破碎中和剂为三聚磷酸铝、石料微粉以及聚氨酯混合制得的中空微球。
所述膨润土的粒径为20μm，所述石料微粉为火山岩微粉，所述中空微球的粒径为0.22mm。
所述中空微球的制备方法依次包括以下步骤：
s1、在真空破碎机中添加三聚磷酸铝以及石料微粉，破碎至粒径为60μm的细料；
s2、在搅拌反应器中先加入部分聚氨酯，再加入s1中的细料，在温度为82℃的范围内，搅拌48min，测量其粘度值；
s3、边搅拌边加入剩余的聚氨酯，直至实时粘度达到9000pa•s，停止搅拌，得到混合料；
s4、对所述混合料进行微波加热发泡膨胀处理，冷却后得到所述中空微球。
所述微波加热发泡膨胀处理中，微波频率为2250mhz，温度为45℃，发泡膨胀时间为2min，冷却速度为5℃/min。
在本实施例中，最后得到的上清液在加入滤液后，用于后续微生物脱氮除磷操作时的碳源，以保证剩余污泥的综合利用效果。
实施例2
一种从剩余污泥中提取cod的方法，依次包括以下步骤：
s1、在反应池中混合剩余污泥以及碱料；
s2、对反应池进行边加热边搅拌操作，加热至96℃后保持搅拌0.5h，然后停止搅拌；
s3、对反应池内物料进行静置分离，得到上清液和沉积污泥；
s4、对沉积污泥进行压榨脱水处理，得到滤液和干污泥，滤液和s3中的上清液一起回流待用，干污泥外运处理。
步骤s1中，所述剩余污泥的含水率为95%，所述碱料为30%氢氧化钠溶液，所述剩余污泥与30%氢氧化钠溶液的质量配比为100：2.5。
步骤s3中，静置分离的时间为40min。
步骤s4中，所述干污泥与剩余污泥的质量之比为1：35；所述滤液以及上清液中的cod值为14020mg/l。
步骤s1中，往所述剩余污泥内再添加用于破解微生物细胞壁，释放胞外多聚物至上清液以作为回收碳源的细胞壁分解添加料，所述细胞壁分解添加料包括细胞壁分解剂、耐碱剂以及破碎中和剂。
所述细胞壁分解剂为氯化六次甲基三季铵盐；所述耐碱剂为有机蒙脱石；所述破碎中和剂为三聚磷酸铝、石料微粉以及聚氨酯混合制得的中空微球。
所述膨润土的粒径为20μm，所述石料微粉为方解石微粉，所述中空微球的粒径为0.32mm。
所述中空微球的制备方法依次包括以下步骤：
s1、在真空破碎机中添加三聚磷酸铝以及石料微粉，破碎至粒径为60μm的细料；
s2、在搅拌反应器中先加入部分聚氨酯，再加入s1中的细料，在温度为100℃的范围内，搅拌60min，测量其粘度值；
s3、边搅拌边加入剩余的聚氨酯，直至实时粘度达到10000pa•s，停止搅拌，得到混合料；
s4、对所述混合料进行微波加热发泡膨胀处理，冷却后得到所述中空微球。
所述微波加热发泡膨胀处理中，微波频率为2550mhz，温度为45℃，发泡膨胀时间为4min，冷却速度为6℃/min。
在本实施例中，最后得到的上清液在加入滤液后，用于后续微生物脱氮除磷操作时的碳源，以保证剩余污泥的综合利用效果。
实施例3
一种从剩余污泥中提取cod的方法，依次包括以下步骤：
s1、在反应池中混合剩余污泥以及碱料；
s2、对反应池进行边加热边搅拌操作，加热至98℃后保持搅拌0.5h，然后停止搅拌；
s3、对反应池内物料进行静置分离，得到上清液和沉积污泥；
s4、对沉积污泥进行压榨脱水处理，得到滤液和干污泥，滤液和s3中的上清液一起回流待用，干污泥外运处理。
步骤s1中，所述剩余污泥的含水率为95%，所述碱料为30%氢氧化钠溶液，所述剩余污泥与30%氢氧化钠溶液的质量配比为100：5.5。
步骤s3中，静置分离的时间为45min。
步骤s4中，所述干污泥与剩余污泥的质量之比为1：42；所述滤液以及上清液中的cod值为16500mg/l。
步骤s1中，往所述剩余污泥内再添加用于破解微生物细胞壁，释放胞外多聚物至上清液以作为回收碳源的细胞壁分解添加料，所述细胞壁分解添加料包括细胞壁分解剂、耐碱剂以及破碎中和剂。
所述细胞壁分解剂为双烷基聚氧乙烯基三季铵盐；所述耐碱剂为聚氨酯弹性纤维；所述破碎中和剂为三聚磷酸铝、石料微粉以及聚氨酯混合制得的中空微球。
所述聚氨酯弹性纤维的长径比为760：1，所述石料微粉为方解石微粉，所述中空微球的粒径为0.35mm。
所述中空微球的制备方法依次包括以下步骤：
s1、在真空破碎机中添加三聚磷酸铝以及石料微粉，破碎至粒径为80μm的细料；
s2、在搅拌反应器中先加入部分聚氨酯，再加入s1中的细料，在温度为120℃的范围内，搅拌85min，测量其粘度值；
s3、边搅拌边加入剩余的聚氨酯，直至实时粘度达到12000pa•s，停止搅拌，得到混合料；
s4、对所述混合料进行微波加热发泡膨胀处理，冷却后得到所述中空微球。
所述微波加热发泡膨胀处理中，微波频率为2560mhz，温度为50℃，发泡膨胀时间为4min，冷却速度为8℃/min。
在本实施例中，最后得到的上清液在加入滤液后，用于后续微生物脱氮除磷操作时的碳源，以保证剩余污泥的综合利用效果。
上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。