一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，包括：(1)将活性污泥经γ-射线照射，制得γ-射线照射后污泥；(2)将γ-射线照射后污泥经超声波处理，制得超声波处理后污泥；(3)调节超声波处理后污泥的pH值，在经厌氧发酵，制得联合预处理活性污泥。本发明专利技术将活性污泥经过γ-射线照射和超声波预处理后，可以显著提高污泥中的蛋白质、多糖等有机物溶解于水中，从而为污泥发酵产酸提供丰富的可溶于水的有机基质，提高污泥的产酸速率，缩短污泥厌氧发酵的时间，且对改进和优化现有污泥处理系统，节能降耗、减少运行成本具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，属于生物技术

技术介绍
提高污水收集率和处理率是我国水环境保护的一个重要目标，随着污水处理率的提高，剩余污泥的处理问题引起越来越多的关注：一方面，每年用于污泥处理处置的费用以惊人的速度增长，并同时带来严重的二次污染问题；另一方面，污泥中很多有用的资源(特别是碳源)又被白白浪费掉，理论上讲，对其进行降解处理后可供某一些微生物生长使用，从而再次产生出使用价值。因此，采用合理的处理方法达到污泥的资源化和减量化不容忽视。活性污泥水厌氧发酵是目前处理活性污泥获取短链脂肪酸(shoet-chain fatty acids，SCFA)的主要方法。水解菌将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质；小分子有机物在酸化菌作用下生成各种挥发酸，在此过程中，产生的挥发性短链脂肪酸是重要的代谢产物。水解酸化产生的挥发性的脂肪酸主要为C2-C6短链有机物(乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸等)，可作为内源碳被脱氮除磷菌利用以去除富营养化污水中的氮和磷，还可用作其他发酵的外加碳源。中国专利文献CN102229463A(申请号201110128993.7)公开了一种利用超声波强化污泥水解获取碳源的系统及方法。该方法以城市污水处理厂生物污泥为原料，首先利用超声波空化效应所产生的水力剪切力，破坏污泥的絮体结构和细胞壁，经超声波预处理后的污泥再进入厌氧水解反应器，在厌氧条件下，大分子的固态有机物经过一系列的生物水解作用最终转化为乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸(VFAs)。但上述技术的污泥降解速度仍然无法满足市场需求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法。本专利技术的技术方案如下：一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，包括如下步骤：(1)将活性污泥经γ-射线照射，照射强度7.0～25kGy，照射时间8～12s，制得γ-射线照射后污泥；(2)将步骤(1)制得的γ-射线照射后污泥经超声波处理，超声波频率为20～40KHz，超声波声能密度为1.0～1.2W/mL，处理时间20～60min，制得超声波处理后污泥；(3)调节步骤(2)制得的超声波处理后污泥的pH值至9～12，在温度25～40℃的条件下厌氧发酵2～6天，制得联合预处理活性污泥。根据本专利技术优选的，所述步骤(1)中，照射强度12kGy，照射时间10s。根据本专利技术优选的，所述步骤(2)中，超声波频率为30KHz，超声波声能密度为1.1W/ml，处理时间40min。根据本专利技术优选的，所述步骤(3)中，调节超声波处理后污泥的pH值至10～11。根据本专利技术优选的，所述步骤(3)中，发酵温度为35℃，发酵时间为4天。有益效果1、本专利技术将活性污泥经过γ-射线照射和超声波预处理后，可以显著提高污泥中的蛋白质、多糖等有机物溶解于水中的程度，从而为污泥发酵产酸提供丰富的可溶于水的有机基质，提高污泥的产酸速率，缩短污泥厌氧发酵的时间，且对改进和优化现有污泥处理系统，节能降耗、减少运行成本具有重大意义；2、本专利技术通过对γ-射线照射和超声波预处理后的污泥进行初始碱性pH条件预处理后，可以进一步促进污泥溶解、水解并持续产生SCFA；此外，碱性pH值对产甲烷菌的活性有明显的抑制作用，一定程度上阻止了生成的SCFA的消耗量。因此可以最大化地提高剩余污泥生物生产SCFA的产量；3、本专利技术处理后的污泥富含SCFA，可用于补充污泥厌氧发酵末期碳源的不足，或用于生产甲烷等清洁能源，从而最大限度的降解剩余污泥中的有机物质，实现了污泥减量化、稳定化、资源化以及减少污泥有机物污染环境的目的。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明，但本专利技术所保护范围不限于此。实施例中所述的活性污泥来源于济南某化工企业污水处理厂浓缩池。短链脂肪酸(SCFA)主要包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸等，主要通过高效液相色谱法检测。采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。溶解性化学需氧量(SCOD)化学需氧量检测法是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示以反映水中受有机物质污染的程度。实施例1一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，包括如下步骤：(1)将1L活性污泥经γ-射线照射，照射强度12kGy，照射时间10s，制得γ-射线照射后污泥；(2)将步骤(1)制得的γ-射线照射后污泥经超声波处理，超声波频率为30KHz，超声波声能密度为1.1W/mL，处理时间40min，制得超声波处理后污泥；(3)调节步骤(2)制得的超声波处理后污泥的pH值至10，在温度35℃的条件下厌氧发酵4天，制得联合预处理活性污泥。经检测，SCFA含量为4356.5mg/l(高效液相色谱法)，SCOD含量7140.3mg/l。实施例2一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，包括如下步骤：(1)将1L活性污泥经γ-射线照射，照射强度25kGy，照射时间8s，制得γ-射线照射后污泥；(2)将步骤(1)制得的γ-射线照射后污泥经超声波处理，超声波频率为30KHz，超声波声能密度为1.1W/mL，处理时间40min，制得超声波处理后污泥；(3)调节步骤(2)制得的超声波处理后污泥的pH值至9.5，在温度35℃的条件下厌氧发酵4天，制得联合预处理活性污泥。经检测，SCFA含量为3977.8mg/l(高效液相色谱法)，SCOD含量6850.1mg/l。实施例3一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，包括如下步骤：(1)将1L活性污泥经γ-射线照射，照射强度7.5kGy，照射时间12s，制得γ-射线照射后污泥；(2)将步骤(1)制得的γ-射线照射后污泥经超声波处理，超声波频率为40KHz，超声波声能密度为1.2W/mL，处理时间20min，制得超声波处理后污泥；(3)调节步骤(2)制得的超声波处理后污泥的pH值至10.5，在温度35℃的条件下厌氧发酵4天，制得联合预处理活性污泥。经检测，SCFA含量为4218.4mg/l(高效液相色谱法)，SCOD含量6943.3mg/l。实施例4一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，包括如下步骤：(1)将1L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将活性污泥经γ‑射线照射，照射强度7.0～25kGy，照射时间8～12s，制得γ‑射线照射后污泥；(2)将步骤(1)制得的γ‑射线照射后污泥经超声波处理，超声波频率为20～40KHz，超声波声能密度为1.0～1.2W/mL，处理时间20～60min，制得超声波处理后污泥；(3)调节步骤(2)制得的超声波处理后污泥的pH值至9～12，在温度25～40℃的条件下厌氧发酵2～6天，制得联合预处理活性污泥。

【技术特征摘要】
1.一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将活性污泥经γ-射线照射，照射强度7.0～25kGy，照射时间8～12s，制得γ-射线
照射后污泥；
(2)将步骤(1)制得的γ-射线照射后污泥经超声波处理，超声波频率为20～40KHz，
超声波声能密度为1.0～1.2W/mL，处理时间20～60min，制得超声波处理后污泥；
(3)调节步骤(2)制得的超声波处理后污泥的pH值至9～12，在温度25～40℃的条
件下厌氧发酵2～6天，制得联...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，宋冬雪，李玉梅，王艺伟，郝大魁，杨敏，胡志恒，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37