一种利用新型绿色表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法及应用技术

本发明专利技术采用了一种利用新型绿色表面活性剂醇醚糖苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法。目前，多数化学表面活性剂存在毒性，生物可降解性差，且对剩余污泥厌氧发酵产酸效果的提高不够显著。醇醚糖苷具有易于生物降解、水溶性好、成本低且对环境友好等优点，本发明专利技术通过投加一种新型表面活性剂醇醚糖苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸，能有效缩短发酵产酸的时间，且显著提高挥发性脂肪酸产率，所得发酵液可用于增强生活污水生物处理过程中的脱氮除磷作用，从而同时实现剩余污泥资源化与减量化的目的，为剩余污泥发酵产酸的工程化运用开发了一种新的方法。

A new method and application of using new green surfactants to promote anaerobic fermentation of residual sludge to produce acid

The invention adopts a method to promote anaerobic fermentation of residual sludge by using a new green surfactant alcohol ether glycoside. At present, most of the chemical surfactants are toxic, and the biodegradability is poor, and the improvement of the acid production effect of the anaerobic fermentation of residual sludge is not significant enough. Alkylethoxyglucoside has biodegradability, good water solubility, low cost and friendly to environment, the invention by adding a new surfactant alkylethoxyglucoside promote acid sludge anaerobic fermentation, can effectively shorten the fermentation time, and significantly improve the yield of volatile fatty acids, the fermentation liquor can be used to enhance the life in the biological wastewater treatment process of nitrogen and phosphorus removal effect, and thus reducing excess sludge recycling purposes at the same time, for the engineering use of acid developed a new method of producing fermentation sludge.

【技术实现步骤摘要】
一种利用新型绿色表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法及应用
本专利技术属于固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种新型绿色表面活性剂醇醚糖苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法及应用。
技术介绍
活性污泥法是国内外污水厂处理污水广泛采用的工艺，然而采用此法工艺的污水厂中会有大量的剩余污泥产生，其处理处置成本较高。剩余污泥的不恰当处置处理，不仅会给环境带来严重污染，而且对人类健康构成严重威胁。因此，如何快速、有效、环保处理剩余污泥，是一个亟待解决的重要问题。剩余污泥中含有丰富的有机物如蛋白质、多糖等以及氮、磷等营养元素，利用污泥中的有机质进行厌氧发酵可产生挥发性脂肪酸（VFAs），VFAs既可以进一步发酵产生甲烷，也可使其累积作为外加碳源提高污水处理的脱氮除磷效果。因此，通过厌氧发酵产酸利用剩余污泥中的有机组分，这既能减少剩余污泥对环境造成的二次污染，又能在污水处理厂内部实现资源化利用。剩余污泥的厌氧发酵过程主要分为颗粒态有机物的溶解、水解、酸化和甲烷化四个步骤，VFAs产生于污泥厌氧发酵的酸化阶段。近年来，通过厌氧发酵将剩余污泥中有机质转化为VFAs，然后将VFAs用于化工原料或脱氮除磷的补充碳源受到越来越多研究者的关注。另一方面，大量的剩余污泥可在污水厂内部实现资源化利用，也可以进一步节约剩余污泥的运输等方面的成本。VFAs是污泥厌氧消化产甲烷的中间代谢产物，其经济价值要高于氢气和甲烷。因此，通过各种物理方法、化学方法、生物技术及各方法的联合使污泥停留在水解酸化阶段，累积大量的挥发性脂肪酸，无论从环境、社会、学术还是经济方面，这条途径都具有广阔而深远的意义。为了提高挥发性脂肪酸的产率，常采用热、超声、微波、机械、酸碱、酶、表面活性剂等物理、化学或者生物的手段来提高污泥水解速率和抑制产甲烷。近年来已有研究者发现添加化学表面活性剂可提高剩余污泥水解速率，降低产甲烷菌的活性，从而使挥发性脂肪酸得以累积。然而多数化学表面活性剂存在毒性，生物可降解性差，会对环境造成二次污染，且它们对剩余污泥厌氧发酵产酸效果的提高不够显著。此外，也有研究者利用生物表面活性剂烷基糖苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸，但其成本较高，不具有经济性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于利用一种新型绿色表面活性剂醇醚糖苷AEG050提高剩余污泥厌氧发酵的水解效率，促进VFAs的累积，实现剩余污泥的资源化利用。本专利技术提出的利用一种新型绿色表面活性剂醇醚糖苷促进污泥厌氧发酵产酸的方法，具体步骤如下：（1）将污水处理厂的剩余污泥进行沉降，倒上清液，得浓缩污泥，总悬浮固体浓度控制在10～20g/L；（2）将浓缩污泥放入反应瓶中，投加醇醚糖苷，其中醇醚糖苷的投加量为0.05～0.5g/gTSS；（3）将反应瓶密封，放入摇床中以100～140rpm/min转速进行厌氧发酵，发酵温度为25～35℃、发酵时间为8d，完成醇醚糖苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸过程。（4）通过离心进行发酵液的固液分离，得到含挥发性脂肪酸的上清液。本专利技术提供的方法的优势在于：（1）醇醚糖苷属于烷基糖苷和脂肪醇醚的性能改良产品，无毒无刺激、易于生物降解，低温水溶性良好，对人体和环境安全。醇醚糖苷的原料成本和产品售价低于烷基糖苷，是性价比更高、应用领域更广泛的新型、多功能性绿色表面活性剂。（2）绿色表面活性剂醇醚糖苷能促进颗粒污泥的溶解，蛋白质和多糖等有机物的大量溶出大大节省了产酸能耗和成本，得到的挥发性脂肪酸是主要是乙酸和丙酸，富集乙酸和丙酸的发酵液可作为外加碳源回流至污水生物处理环节，强化其脱氮除磷效果；且在第4天剩余污泥厌氧发酵产酸总量最高，有效缩短污泥最佳发酵产酸的时间，实现了剩余污泥的资源化和减量化。（3）该方法对设备要求低，具有操作简单、反应条件温和、成本低廉等优点。附图说明:图1：醇醚糖苷对溶解性COD的影响示意图；图2：醇醚糖苷对溶解性蛋白质、多糖的影响示意图；图3：醇醚糖苷对挥发性脂肪酸产量的影响示意图；图4：醇醚糖苷对挥发性脂肪酸组分的影响示意图。具体实施方式：下面将结合附图及具体实施案例进一步说明本专利技术，但不作为对本专利技术的限定。实施例1（1）测剩余污泥的总悬浮固体浓度为18.6g/L，取600ml剩余污泥放入1L反应瓶中，投加0.4g/gTSS的醇醚糖苷；（2）将反应瓶密封，放入空气浴摇床中以120rpm/min转速进行厌氧发酵，发酵温度为25℃、发酵时间为8d，完成醇醚糖苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸过程。（3）通过离心发酵液进行固液分离，得到含挥发性脂肪酸的上清液。通过本实施例的实施，如图1所示，当醇醚糖苷添加量为0.4g/gTSS时，溶解性COD为6454.8mg/L，是不添加醇醚糖苷的5.83倍。由图2可知，添加醇醚糖苷后，可溶性蛋白质和多糖均是在前三天随发酵时间的增长而增加，其最大值分别是不添加醇醚糖苷的4.05倍和5.82倍，由此可以看出，醇醚糖苷的添加大大促进了剩余污泥的溶解；由图3可以明显看出，醇醚糖苷的添加提高了VFAs的产量。当醇醚糖苷添加量为0.4g/gTSS，挥发性脂肪酸的产量为3048.16mgCOD/L，而不添加醇醚糖苷其VFAs产量仅有386.42mgCOD/L，此时VFAs的产量是不添加醇醚糖苷的7.89倍。此外，剩余污泥在添加醇醚糖苷后，VFAs的产量在第4天达到最大，而没有添加醇醚糖苷的剩余污泥在第7天VFAs的产量最大，通过添加醇醚糖苷，大大缩短了剩余污泥最佳发酵产酸的时间。根据图4中各挥发性脂肪酸的组分来看，当剩余污泥不添加任何物质时，乙酸是最主要的VFAs组分，其次是异戊酸。当添加醇醚糖苷后，乙酸和丙酸成为最主要的VFAs组分，并且还提高了VFAs产量。累积的乙酸和丙酸可作为外加碳源回流至污水生物处理环节，有效提高污水处理厂脱氮除磷的效果。实施例2（1）测剩余污泥的总悬浮固体浓度为18.6g/L，取600ml剩余污泥放入1L反应瓶中，投加0.5g/gTSS的醇醚糖苷；（2）将反应瓶密封，放入空气浴摇床中以120rpm/min转速进行厌氧发酵，发酵温度为25℃、发酵时间为8d，完成醇醚糖苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸过程。（3）通过离心发酵液进行固液分离，得到含挥发性脂肪酸的上清液。经本实施例添加醇醚糖苷的污泥的溶解性COD是不添加的11.46倍，可溶性蛋白质和多糖分别是不添加醇醚糖苷的6.86倍和9.32倍，挥发性脂肪酸的产量是不添加醇醚糖苷的7.47倍，添加醇醚糖苷后，乙酸和丙酸是最主要的VFAs组分。实施例3（1）测剩余污泥的总悬浮固体浓度为18.6g/L，取600ml剩余污泥放入1L反应瓶中，投加0.3g/gTSS的醇醚糖苷；（2）将反应瓶密封，放入空气浴摇床中以120rpm/min转速进行厌氧发酵，发酵温度为25℃、发酵时间为8d，完成醇醚糖苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸过程。（3）通过离心发酵液进行固液分离，得到含挥发性脂肪酸的上清液。经本实施例添加醇醚糖苷的污泥的溶解性COD是不添加的4.56倍，可溶性蛋白质和多糖分别是不添加醇醚糖苷的3.21倍和5.02倍，挥发性脂肪酸的产量是不添加醇醚糖苷的6.33倍，添加醇醚糖苷后，乙酸和丙酸是最主要的VFAs组分。实施例4（1）测剩余污泥的总悬浮固体浓度为19.8g/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用新型绿色表面活性剂醇醚糖苷促进污泥厌氧发酵产酸的方法，其特征在于：将剩余污泥进行自然沉降，使得剩余污泥总悬浮固体浓度TSS控制在10～20 g/L，在发酵过程中，控制搅拌速度和发酵温度，向剩余污泥投加醇醚糖苷来促进剩余污泥快速产挥发性脂肪酸，仅需4天挥发性脂肪酸浓度达最高，且挥发性脂肪酸以乙酸和丙酸为主。

【技术特征摘要】
1.一种利用新型绿色表面活性剂醇醚糖苷促进污泥厌氧发酵产酸的方法，其特征在于：将剩余污泥进行自然沉降，使得剩余污泥总悬浮固体浓度TSS控制在10～20g/L，在发酵过程中，控制搅拌速度和发酵温度，向剩余污泥投加醇醚糖苷来促进剩余污泥快速产挥发性脂肪酸，仅需4天挥发性脂肪酸浓度达最高，且挥发性脂肪酸以乙酸和丙酸为主。2.根据权利要求1所述的一种利用新型绿色表面活性剂醇醚糖苷促进污泥厌氧发酵产酸的方法，其特征在于，权利要求1所述的醇醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈跃辉，罗薇，戴友芝，张布云，王沁，朱松山，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43