一种规模化提取剩余污泥中胞外聚合物的工艺及装置的制作方法

本发明涉及一种规模化提取剩余污泥中胞外聚合物的工艺及装置，属于污水处理资源化。

背景技术：

1、污水厂运行过程中会产生大量的剩余污泥，对于剩余污泥的常规处理方法有例如污泥焚烧，土地填埋等方法，这些方法不仅成本高昂，而且会对环境造成负面影响。因此有必要推进剩余污泥资源化利用，实现污泥减量并减少污泥处理过程对环境造成的负面影响。

2、污水处理厂剩余污泥中胞外聚合物(extracellular polymeric substances，eps)的干重占比可高达10％～40％。其主要来自于活性污泥中微生物生长分泌，凋亡降解过程产生的生物大分子物质；这些物质通过物理和化学作用形成有吸附作用的网状结构；保护活性污泥免受外界条件影响并维持反应活性。剩余污泥中胞外聚合物主要成分为多糖和蛋白质，此外还包含部分核酸和腐殖酸等物质。胞外聚合物在污染物治理，土壤改良，造纸纺织，建筑工业等领域有着极高的运用潜力和商业价值。

3、虽然物理和化学方法都可以用于剩余污泥中eps提取，例如离心，超声，加热，乙二胺四乙酸，阳离子交换树脂，甲酰胺氢氧化钠，甲醛-naoh，水热碳酸钠、酸处理等。化学提取方法通常比物理提取方法具有更高的eps产量。然而，相比于物理法，化学法会引入更多的化学污染。在所有提取方法中，碱性条件下提取的eps提取产量更高。研究表明，碱性条件会破坏蛋白质中的二硫键并水解多糖，有利于提取带负电荷的组分，这对于剥离eps有良好效果。但是目前该方法难以直接运用到胞外聚合物的规模化提取，主要原因如下：(1)提取过程需要大量人工操作，过程复杂且消耗大量的人力成本。(2)规模产量低：提取过程不是连续流，普遍离心机容量小于250ml，提取量少并且效率低。(3)使用弱碱性的碳酸钠水溶液调节ph，用药量大。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种规模化提取剩余污泥中胞外聚合物的工艺及装置。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、一种规模化提取剩余污泥中胞外聚合物的工艺，其包括如下步骤：

6、s1、将高含水率的剩余活性污泥输送到储泥池中；

7、s2、将步骤s1储泥池中高含水率剩余污泥传输至叠螺机中，并添加絮凝剂，经过叠螺机脱水处理，收集浓缩污泥；

8、s3、将步骤s2中常温的浓缩污泥传输至换热器，经过换热器热交换，浓缩污泥的温度升高；

9、s4、将步骤s3所述升温后浓缩污泥连续传输到碱性加热池中，碱性加热池中进行搅拌、加热并将浓缩污泥调节为碱性；

10、s5、将步骤s4处理后的高温碱性污泥传输至s3的换热器中；与s3中的常温污泥交换热量，同时降低步骤s4处理后高温剩余污泥温度；

11、s6、将步骤s5换热后碱性污泥传输至卧式离心机；碱性污泥在卧式离心机中固液分离；收集包含胞外聚合物的液相进入酸化池，固相泥渣作为废料排放；

12、s7、在酸化池中进行酸化，将酸化后的溶液持续传输出酸化池。胞外聚合物中多糖和蛋白质在酸性环境下变性为胶体，有利于从水溶液中分离；

13、s8、将步骤s7中酸化的水相传输至碟片离心机，使得成胶体状胞外聚合物与水相分离，胶状胞外聚合物传送至储存池或桶中储存。

14、如上所述的工艺，优选地，在步骤s1中，所述剩余活性污泥的含水量为93～98％，所述污泥为来自城镇污水、工业废水和食品加工等生物处理设施产生的絮体污泥、颗粒污泥或者生物膜污泥。

15、如上所述的工艺，优选地，在步骤s2中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，添加含量为0.5％的干污泥质量；叠螺机的脱水浓缩操作参数为离心机角度30度，离心机主轴转速为55～65rpm；脱水后浓缩污泥的含水率为90～92％。

16、如上所述的工艺，优选地，在步骤s3中，所述浓缩污泥的温度升高至40～55℃；在步骤s4中，搅拌的速率150～220rpm，加热至温度为75～85℃，碱性加热池中加入氢氧化钠溶液调节ph值为9.5～11。

17、如上所述的工艺，优选地，在步骤s6中，所述卧式离心机为沉降式，操作参数为转鼓转速为2000rpm，转股与螺杆初始差速为5～15rpm。

18、如上所述的工艺，优选地，在步骤s7中，所述酸化为采用1mol/l盐酸溶液调节酸化池中液体ph值维持在2～3；在步骤s8中，碟片离心机的转速为3500～4500rpm。

19、如上所述的工艺，优选地，在步骤s2中，传输至叠螺机的流量为400～800l/小时，在步骤s3中，絮凝剂的添加量以40～80g/小时进行；在步骤s4中，浓缩污泥以400l～800l/小时的流量进入和流出碱性加热池。

20、一种规模化提取剩余污泥中胞外聚合物的装置，其包括依次连接的储泥池、叠螺机、换热器、碱性加热池、卧式离心机、酸化池、碟片离心机和储存池，其中，碱性加热池的出口连通换热器后，通过换热器再连通卧式离心机的进口，碱性加热池和酸化池中均设有搅拌装置和ph调节装置，碱性加热池中还设有加热装置。

21、如上所述的装置，优选地，所述碱性加热池包括反应池体、第一搅拌装置、加热装置和第一ph调节装置，所述反应池体的外层包覆有保温层，反应池体的左右两端分别设有污泥进口和出口，污泥进口连通换热器，出口连通卧式离心机；第一搅拌装置设于反应池体的中央，加热装置设于反应池体的中央底部；第一ph调节装置包括第一加药泵，第一储药桶，第一在线ph计和第一可编程逻辑控制器，第一在线ph计设于反应池体的前端，在第一在线ph计的对面反应池体上设有第一加药口；第一在线ph计连接第一可编程逻辑控制器，第一可编程逻辑控制器连通第一加药泵和加热装置；第一加药泵的进液管连通第一储药桶，出液口连通第一加药口。

22、如上所述的装置，优选地，所述酸化池包括酸化反应池体、第二搅拌装置和第二ph调节装置，酸化反应池体的前后两端设有进液口和出液口，第二搅拌装置设于酸化反应池体的中央；第二ph调节装置包括第二加药泵、第二储药桶、第二在线ph计和第二可编程逻辑控制器；酸化反应池体的前后两端分别设有第二在线ph计和第二加药口，第二在线ph计连接第二可编程逻辑控制器，第二可编程逻辑控制器连接控制第二加药泵的启动和关闭；第二加药泵的进液管连通第二储药桶，第二加药泵的出液口连通至第二加药口。

23、(三)有益效果

24、本发明的有益效果是：

25、本发明提供的一种规模化提取剩余污泥中的胞外聚合物的工艺及装置可以大规模提取胞外聚合物，处理量可高于800升/小时，实现大规模处理剩余污泥的处理，处理后获得的胞外聚合物可用于污染物治理，土壤改良，造纸纺织等领域，有着极高的经济价值。本发明提供的一种规模化提取剩余污泥中的胞外聚合物的装置，占地小，安装容易，投资低，产量稳定，无需人员连续值守。此外，该工艺的eps提取效率高，单位产量的电耗和药耗更低。

26、本发明的工艺流程连续运行，提取过程减少人工操作，节省劳动力，并设置换热系统减少运行的能源消耗，节约了运行成本。