本发明涉及固废资源化领域，特别是涉及一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法。
背景技术：
制浆造纸业是国民经济发展的重要行业，也是工业废水重点污染排放源。制浆造纸废水处理过程中，有机污染物通过生化途径可转化成剩余污泥(以下简称“污泥”)。污泥产生量大、成分复杂、处理处置困难。
污泥调质-厌氧消化是有效的污泥处理方式，热和/或碱处理可促进污泥溶解、细胞崩解，缩短厌氧消化周期。现有研究已将热调质温度降至沸点以下，并通过碱热协同及降温延时，降低污泥调质能源及药品消耗。但现有污泥化学调质技术均采用氢氧化钠等外源化学品，碱调质效果虽然优于热调质，但完全依赖外源化学品导致药剂成本居高不下。因此，亟待因地制宜地开发适于制浆造纸行业特征污泥处理方式。
制浆造纸行业典型碱性废水包括：烧碱法制浆废液、碱性过氧化氢化学机械法(apmp)制浆废液、氧脱木素滤液、碱抽提滤液等，利用低值碱性废液作替代碱源，改善碱热调质工艺经济性，对解决制浆造纸剩余污泥处理具有重大意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，所述方法采用碱性制浆废液为碱源，依次经过碱热反应装置和厌氧消化装置，具体步骤如下：
(1)向污泥中加入碱性制浆废液，将污泥调至碱性，得到碱化污泥；
(2)将经步骤(1)得到的碱化污泥送入碱热反应装置，将碱化污泥加热，保温，实现污泥水解与细胞破壁，得到碱热调质污泥；
(3)将经步骤(2)得到的碱热调质污泥冷却，送入厌氧消化装置，进行中温厌氧消化或高温厌氧消化。
进一步地，步骤(1)中，所述碱性制浆废液为烧碱法制浆废液、碱性过氧化氢化学机械法(apmp)制浆废液、氧脱木素滤液、碱抽提滤液中任一种或一种以上。
进一步地，步骤(1)中所述污泥为剩余污泥或脱水污泥中任一种或一种以上。
进一步地，所述剩余污泥来自制浆造纸厂废水处理。
进一步地，步骤(1)中，所述污泥调碱的ph值为8-12。
进一步地，步骤(2)中，所碱化污泥的加热温度为70-110℃。
进一步地，步骤(2)中，所述保温时间为1-12h。
进一步地，步骤(3)中，碱热调质污泥冷却至35-75℃后，不需要调节ph值即可进入厌氧消化装置，发酵周期为12-25天。
进一步地，步骤(3)中，所述中温厌氧消化的温度为32-38℃。
进一步地，步骤(3)中，所述高温厌氧消化的温度为52-56℃。
本发明技术方案的技术原理：
1.细胞破裂与有机物水解是污泥厌氧消化的限速步骤，通过碱热处理可实现污泥絮体解絮、细胞内容物释放等有益作用，为后续厌氧微生物高效代谢转化提供良好的基质。
2.烧碱法制浆废液、碱性过氧化氢化学机械法(apmp)制浆废液、氧脱木素滤液、碱抽提滤液等碱性制浆废液，其中所含naoh等残碱成分可作为污泥碱热处理中调碱所需碱源，减少外购氢氧化钠、氢氧化钙等药品的成本。
3.碱性制浆废液中所含有机物，在碱热调质污泥厌氧消化过程中同时被转化为沼气，从而提升沼气总产量。
本发明公开了以下技术效果：
本发明利用制浆造纸过程中产生的碱性制浆废液作为污泥碱热调质的碱源，实现制浆造纸过程有机废物的耦合协同处理及资源化，提高污泥碱热调质的经济性，并可提高甲烷产量，缩短发酵周期，为制浆造纸行业剩余污泥资源化处理提供了有力支撑，具有显著应用价值。
根据实验结果，通过本发明方法处理后，单位污泥沼气产量提高了约40％-250％；污泥厌氧消化稳定化周期缩短至20天以内。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
实施例1
取烧碱法制浆废液，将取自制浆造纸厂剩余污泥调节固含量至5％，加入烧碱法制浆废液将污泥ph值调节至11后，升温至70℃保温12小时后得到碱热调质污泥，上述污泥冷却至35℃后，碱热调质污泥与中温厌氧接种污泥按挥发性固形物比为0.5，混合均匀，将其装入厌氧消化反应器，水浴温度设定为35℃，最终厌氧消化得到累积甲烷产量2695ml，较未处理污泥的对照组相比，最终累积甲烷产量提高了250％，累积产甲烷达到稳定所需发酵周期缩短至18天。
实施例2
取碱性过氧化氢化学机械法(apmp)制浆废液，将取自制浆造纸厂剩余污泥调节固含量至5％，加入烧碱法制浆废液将污泥ph值调节至9后，升温至110℃保温1小时后得到碱热调质污泥，上述污泥冷却至55℃后，碱热调质污泥与高温厌氧接种污泥按挥发性固形物比为0.5，混合均匀，将其装入厌氧消化反应器，水浴温度设定为55℃，最终得到累积甲烷产量1617ml，较未处理污泥的对照组相比，最终累积甲烷产量提高了110％，累积产甲烷达到稳定所需发酵周期缩短至15天。
实施例3
自蒸煮与漂白工段间取氧脱木素滤液，将取自制浆造纸厂剩余污泥调节固含量至5％，加入烧碱法制浆废液将污泥ph值调节至12后，升温至90℃保温4小时后得到碱热调质污泥，上述污泥冷却至35℃后，碱热调质污泥与中温厌氧接种污泥按挥发性固形物比为0.5，混合均匀，将其装入厌氧消化反应器，水浴温度设定为35℃，最终得到累积甲烷产量1078ml，较未处理污泥的对照组相比，最终累积甲烷产量提高了40％，累积产甲烷达到稳定所需发酵周期缩短至20天。
实施例4
取制浆漂白过程中产生的碱抽提滤液，将取自制浆造纸厂剩余污泥调节固含量至5％，加入烧碱法制浆废液将污泥ph值调节至12后，升温至80℃保温7小时后得到碱热调质污泥，上述污泥冷却至35℃后，碱热调质污泥与中温厌氧接种污泥按挥发性固形物比为0.5，混合均匀，将其装入厌氧消化反应器，水浴温度设定为35℃，最终得到累积甲烷产量2310ml，较未处理污泥的对照组相比，最终累积甲烷产量提高了200％，累积产甲烷达到稳定所需发酵周期缩短至20天。
实施例5
取制浆漂白过程中产生的碱抽提滤液，将取自污水厂脱水污泥调节固含量至5％，加入烧碱法制浆废液将污泥ph值调节至12后，升温至80℃保温7小时后得到碱热调质污泥，上述污泥冷却至35℃后，碱热调质污泥与中温厌氧接种污泥按挥发性固形物比为0.5，混合均匀，将其装入厌氧消化反应器，水浴温度设定为35℃，最终得到累积甲烷产量1830ml，较未处理污泥的对照组相比，最终累积甲烷产量提高了140％，累积产甲烷达到稳定所需发酵周期缩短至18天。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
1.一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，采用碱性制浆废液为碱源，依次经过碱热反应装置和厌氧消化装置，具体步骤如下：
(1)向污泥中加入碱性制浆废液，将污泥调至碱性，得到碱化污泥；
(2)将经步骤(1)得到的碱化污泥送入碱热反应装置，将碱化污泥加热，保温，实现污泥水解与细胞破壁，得到碱热调质污泥；
(3)将经步骤(2)得到的碱热调质污泥冷却，送入厌氧消化装置，进行中温厌氧消化或高温厌氧消化。
2.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性制浆废液为烧碱法制浆废液、碱性过氧化氢化学机械法制浆废液、氧脱木素滤液、碱抽提滤液中任一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(1)中所述污泥为剩余污泥或脱水污泥中任一种或一种以上。
4.根据权利要求3所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，所述剩余污泥来自制浆造纸厂废水处理。
5.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述污泥调碱的ph值为8-12。
6.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱化污泥的加热温度为70-110℃。
7.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述保温时间为1-12h。
8.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(3)中，碱热调质污泥冷却至35-75℃后，不需要调节ph值即可进入厌氧消化装置，发酵周期为12-25天。
9.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述中温厌氧消化的温度为32-38℃。
10.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述高温厌氧消化的温度为52-56℃。
技术总结