本发明涉及一种强化溶菌酶调理污泥的方法，属于环境保护技术领域。
背景技术：
随着我国经济、社会和城镇化的高速发展以及污水处理厂的普遍建设，导致产生了大量的剩余污泥，并且城市污泥产量随污水处理量逐年上升随之增加，但是由于目前污泥处理技术不够纯熟，处理效率较低，故污泥处置成为制约城市污水处理行业发展的瓶颈问题。据有关部门统计，2016年，含水率为80％的污泥产生量可达4500万吨/年以上，干污泥产量799万吨以上；预计到2020年，污泥产量将突破年6000万吨(含水率按80％计)，未来的20年城市污泥量将会增加到5.4～21.6亿t/年。各类污泥的急剧增加给环境带来巨大压力，污泥中含有的恶臭物质、病原体、持久性有机物、重金属等污染物从水体转移到陆地，导致污染物进一步扩散。同时在污泥处理方面存在的主要问题是污泥的脱水效果差、含水率较高，从而给污泥的后续处理以及运输带来了很大困难，严重制约了污泥的处理处置工作的开展。高速增长的污泥产量对环境的压力越来越大，其所带来的环境污染问题十分严峻。因此合理高效的污泥脱水技术显得越来越重要。
对于采用活性污泥法处理的市政污泥，其脱水性能与其污泥絮体的成分、特征、微观结构和性质有关，如污泥颗粒的表面电荷、粒径分布与胞外聚合物(eps)的数量等，都影响污泥的脱水性能。
污泥的表面由带电的基团组成，在ph为中性时一般呈负电性。污泥絮体的表面负电性越强(相应的zeta电位越小)，污泥絮体间的斥力越大，难以聚集；表面电荷的存在会导致污泥絮体具有较强的可压缩性与较高的间隙水含量。上述因素导致污泥脱水性能变差。
污泥颗粒尺寸的大小对污泥的脱水性能有显著影响。一般情况下，污泥的颗粒越小，比表面积越大，导致其水合的程度就会越高，脱水性能就越差。
污泥是由大量eps形成的三维网状结构包裹的具有凝胶结构的颗粒固体，其中eps占活性污泥质量的80％、总有机物的50％～90％。eps建立了生物膜功能和结构的完整性，并且被认为是用于确定一个生物膜的物理化学性质的基本组成部分。因此eps是阻碍污泥高效减容减量的关键物质。因此，采用一定的污泥破解方法，如超声波处理、fenton氧化等都能使污泥絮体结构破碎并进一步导致细胞分解,促进胞内物质和水分的释放。单一污泥调理方法作用效果有限，因此，采用联合调理方法提高污泥脱水性能成为污泥调理的研究热点。本发明专利中通过高锰酸盐氧化、亚铁盐还原与絮凝作用实现污泥的适度破解、絮体重构与粒度增大，而后溶菌酶再发挥细胞壁溶解与正电荷中和的作用，实现结合水向自由水的转化，使污泥脱水性能得到强化。目前，单独使用酶处理污泥和表面活性剂和酶联合处理污泥的相关报道居多，而有关单独投加溶菌酶调理污泥、同时投加溶菌酶和化学药剂复合调理污泥，来强化污泥水解及其强化机制的研究国内报道较少。本发明针对污泥的减量化问题，将高锰酸钾破坏eps结构的作用和溶菌酶降解细胞壁与正电中和的作用充分结合并利用起来，通过释放部分结合水和提高污泥的压缩性，增强污泥的脱水性能，提高抽滤后泥饼含固率。
公开号为cn102897987a的中国专利申请公开了一种造纸污泥脱水复合生物酶处理剂及处理方法。此专利中的复合生物酶处理剂的原料重量百分含量如下：表面活性剂(烷基聚氧乙烯醚、脂肪醇、环氧乙烷缩合物和十六烷基三甲基溴化按质量比1:1:1混合)0.95-0.99％，生物酶(纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、漆酶和脂肪酶按质量比1:1:1:1:1混合)0.01-0.05％，余量为水。该专利提出的多种生物酶混合及酶与表面活性剂的添加，没有破坏eps结构，不能充分发挥各自优势的缺点；且该专利中使用的生物酶带负电荷，增强污泥负电性，使污泥絮体难以沉降，影响污泥脱水效果。
公开号为2015108188726.0的中国专利申请公开了一种高锰酸钾破胞氯化铁絮凝生物碳骨架联合调理城市污泥的方法，先向污泥中加入高锰酸钾对污泥进行破胞，再向破胞污泥中加入无机絮凝剂氯化铁，对破胞污泥的颗粒进行絮体重构，最后加入生物碳颗粒，在污泥滤饼中构建骨架结构，进一步提高污泥的脱水性能。但此方法过程繁琐，虽效果可观，但其中生物碳需要高温热解，相对而言能耗总成本较高，经济性差。该专利在高锰酸钾破胞的过程中，投加量和投加时间控制不好则会过度破解eps，从而恶化污泥脱水的效果。
公开号为cn102211842a的中国专利申请公开了一种及处理剩余污泥的方法，具体提供了一种表面活性剂和酶联合处理剩余污泥的方法，技术方案为向剩余污泥中投加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酶(质量比蛋白酶：淀粉酶为3：1的复合酶)共同强化剩余污泥水解和酸化。该专利其联合作用极大地促进了剩余污泥水解和酸化效率，且两者共同处理的效果明显优于单独处理。但专利中所用的蛋白酶和淀粉酶活性容易受到温度和ph等环境影响，导致酶活性降低，稳定性较差。且该方法中有机溶剂价格较贵，脱水能耗总成本较高，经济性差。
技术实现要素：
本发明旨在针对现有污泥调理中无法破坏污泥eps结构、释放结合水及调理后污泥脱水效果不显著等问题，提供一种强化溶菌酶调理污泥的方法，使得污泥脱水后泥饼含水率降低至60％-80％，具有费用较低，适用范围广，各调理步骤明确，操作方便，减量化明显，可以降低污泥后续处置费用等优点。
本发明为一种强化溶菌酶调理污泥的方法，其特征在于：通过高锰酸盐的氧化、亚铁盐的还原与絮凝作用实现污泥的适度破解、絮体重构与粒度增长，而后溶菌酶再发挥细胞壁溶解与正电荷中和的作用，实现结合水向自由水的转化以及污泥颗粒的絮凝，使污泥脱水性能得到强化。
所述的强化溶菌酶调理污泥的方法，通过高锰酸钾调理、亚铁盐终止反应、预处理、溶菌酶降解等主要步骤实现：
(1)高锰酸钾调理：将0-1g/g污泥干重的高锰酸钾与污泥混合，搅拌强度100-300r/min，搅拌时间1-5min，进行污泥细胞破解；
(2)亚铁盐调理：亚铁盐的投加范围为0-3g/g污泥干重，搅拌强度与时间分别为快速搅拌1-5min(200-300r/min)，慢速搅拌5-10min(20-70r/min)，终止高锰酸钾反应，促进污泥絮体生长；
(3)预处理：将初步调理后污泥的温度、ph调节到溶菌酶的适宜范围；
(4)溶菌酶调理：向污泥中投加0.005-0.8g/g溶菌酶，混合均匀，并进行1-5h的反应，进入脱水单元。
特别地，所述的待处理污泥为市政污水处理厂产生的污泥(包括活性污泥、消化污泥等)及工业废水通过生物处理以后产生的污泥等，含水率应在90％以上。优选为好氧活性污泥与厌氧消化污泥。
特别地，所述的污泥预处理，应先通过控温设备调节污泥温度为所投加酶的适宜区间，后经过h+或oh-(常用浓度为1mol/l的hcl和naoh溶液)调解其ph至所使投加酶的适用ph范围内，所述的溶菌酶适用温度范围为25-70℃，ph范围为4-6.5。
所述干污泥(ts)指经105℃烘干的污泥。
特别地，所述相应的脱水单元包括：板框脱水、带式脱水、真空抽滤等机械脱水方式或电脱水装置。
本专利发明与现有技术相比，本专利的作用及优点如下：
(1)调理剂费用较低且适用范围广。此方法中高锰酸钾、亚铁盐和溶菌酶均为比较常见、容易获得、价格低廉的药剂，适用条件温和，对含水率90％以上的市政污泥均有较好的效果，是安全、高效的污泥调理方法。
(2)高锰酸钾/亚铁盐/溶菌酶的协同作用可有效提高污泥脱水性能。本发明采用高锰酸钾/亚铁盐/溶菌酶联合调理方法，充分发挥调理剂的协同效应，有效改善了污泥的结构和性质，提高了污泥脱水性能。具体为通过高锰酸盐与亚铁盐适度破解污泥与絮体重构，释放更多的结合水，再利用溶菌酶发挥细胞壁溶解与正电荷中和的作用，从而使其中结合水转变为自由水，进一步增大污泥絮体尺寸，改善污泥脱水性能。
(3)调理步骤明确且操作简单。高锰酸钾与溶菌酶的单独投加可使其最大限度地发挥各自优势，高锰酸钾和亚铁盐药剂在投加时均可直接投入固体粉末，无需配成溶液，具有方法简单、储存方便、且投加量小，对环境造成的副作用小、节省时间及人力成本等优点。从而实现污泥的减量化，大大减少脱水后污泥体积，提升污泥资源化潜力。
(4)减量化明显且后续处理处置费用低。此方法经脱水单元后泥饼含水率可快速降低至70％以下，污泥减量化明显，大大降低脱水后污泥后续的运输和处理处置费用及存放空间。
附图说明
附图1为本发明中强化溶菌酶调理污泥的技术工艺图
具体实施方式
下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不意味着限制本发明的保护范围。
实施实例1：
本实施例处理的待脱水污泥采集于北京市某污水处理厂，该污水处理厂采用a2o工艺对市政污水进行处理。活性污泥采集点位于二沉池至曝气池回流路段上某处。活性污泥取回后经过重力沉降4h，过10目和50目筛网，污泥浓度(mlss)达到26.3g/l，含水率为99.23％，温度和ph分别为24.5℃、6.60。
(1)在300r/min的搅拌条件下，向原污泥中投加0.01g/g污泥干重的高锰酸钾，搅拌5min，进行细胞破解；
(2)在300r/min的搅拌条件下，向步骤(1)所述破胞污泥中继续投加1g/g硫酸亚铁，搅拌2min，再在50r/min的搅拌条件下慢速搅拌10min，终止高锰酸钾反应，促进污泥絮体的生长；
(3)测定污泥温度和ph为25℃、6.30，仍处于溶菌酶的适宜范围内，在转速为150rpm，温度为50℃条件下投加0.8g/g污泥干重的溶菌酶，调理4h.
(4)将调理后污泥转移到真空抽滤装置中，以0.6mpa的压力进行抽滤，抽滤时间为10min。收集反应结束后污泥腔中脱水后的污泥，用重量法测定其含水率。
测试结果如表1所示。
实施实例2：本实施例处理的待脱水污泥采集于北京市某污水处理厂，该污水处理厂采用a2o工艺对市政污水进行处理。活性污泥采集点位于二沉池至曝气池回流路段上某处。活性污泥取回后经过重力沉降4h，过10目和50目筛网，污泥浓度(mlss)达到23.9g/l，含水率为97.89％，温度和ph分别为24.5℃、6.60。
(1)在200r/min的搅拌条件下，向原污泥中投加0.05g/g污泥干重的高锰酸钾，搅拌7min，进行细胞破解；
(2)在200r/min的搅拌条件下，向步骤(1)所述破胞污泥中继续投加3g/g硫酸亚铁，搅拌2min，再在70r/min的搅拌条件下慢速搅拌5min，终止高锰酸钾反应，促进污泥絮体的生长；
(3)测定污泥温度和ph为23℃、6.30，仍处于溶菌酶的适宜范围内，在转速为120rpm，温度为50℃条件下投加0.005g/g污泥干重的溶菌酶，调理3h.
(4)将调理后污泥转移到真空抽滤装置中，以0.6mpa的压力进行抽滤，抽滤时间为10min。收集反应结束后污泥腔中脱水后的污泥，用重量法测定其含水率。
测试结果如表1所示。
实施实例3：
本实施例处理的待脱水污泥采集于北京市某污水处理厂，该污水处理厂采用a2o工艺对市政污水进行处理。活性污泥采集点位于二沉池至曝气池回流路段上某处。活性污泥取回后经过重力沉降4h，过10目和50目筛网，污泥浓度(mlss)达到26.3g/l，含水率为98.02％，温度和ph分别为25.4℃、6.30。
(1)在300r/min的搅拌条件下，向原污泥中投加0.1g/g污泥干重的高锰酸钾，搅拌5min，进行细胞破解；
(2)在300r/min的搅拌条件下，向步骤(1)所述破胞污泥中继续投加2g/g氯化亚铁，搅拌2min，再在30r/min的搅拌条件下慢速搅拌5min，终止高锰酸钾反应，促进污泥絮体的生长；
(3)测定污泥温度和ph为25.3℃、6.23，仍处于溶菌酶的适宜范围内，在转速为120rpm，温度为50℃条件下投加0.005g/g污泥干重的溶菌酶，调理4h.
(4)将调理后污泥转移到真空抽滤装置中，以0.6mpa的压力进行抽滤，抽滤时间为10min。收集反应结束后污泥腔中脱水后的污泥，用重量法测定其含水率。
测试结果如表1所示。
实施实例4：
本实施例处理的待脱水污泥采集于北京市某污水处理厂，该污水处理厂采用a2o工艺对市政污水进行处理，污泥通过中温厌氧消化罐进行资源化。厌氧消化污泥采集点位于厌氧消化罐。污泥浓度(mlss)达到42.3g/l，含水率为95.36％，温度和ph分别为36℃、7.38。
(1)在300r/min的搅拌条件下，向原污泥中投加0.5g/g污泥干重的高锰酸钾，搅拌5min，进行细胞破解；
(2)在300r/min的搅拌条件下，向步骤(1)所述破胞污泥中继续投加2g/g硫酸亚铁，搅拌2min，再在50r/min的搅拌条件下慢速搅拌5min，终止高锰酸钾反应，促进污泥絮体的生长；
(3)测定污泥温度和ph为24.5℃、6.26，仍处于溶菌酶的适宜范围内，在转速为120rpm，温度为50℃条件下投加0.005g/g污泥干重的溶菌酶，调理4h.
(4)将调理后污泥转移到真空抽滤装置中，以0.6mpa的压力进行抽滤，抽滤时间为10min。收集反应结束后污泥腔中脱水后的污泥，用重量法测定其含水率。
测试结果如表1所示。
对照实例1：
除溶菌酶的投加量是0.01g/g污泥干重，其余与实施实例1相同。
对照实例2：
除溶菌酶的投加量是0.01g/g污泥干重，其余与实施实例2相同。
对照实例3：
除溶菌酶的投加量是0.02g/g污泥干重，其余与实施实例3相同。
对照实例4：
除溶菌酶的投加量是0.02g/g污泥干重，其余与实施实例4相同。
表1本发明污泥脱水效果
检测结果表明：
1、经高锰酸钾和亚铁盐调理后，污泥由于eps破解且絮体重新絮凝导致其cst降低。
2、经高锰酸钾/亚铁盐/溶菌酶调理后，污泥cst值明显降低，脱水性能好，脱水后污泥含水率更低。
3、溶菌酶所处的反应条件不同，会导致cst值各异。