一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法技术

本发明专利技术公开一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，先将待处理的污泥调至一定的含水量，在高温高压下进行热水解，然通过固液分离去除热水解产物中的固相残渣，再加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性组分，然后接种发酵产酸污泥进行第一次发酵产酸，在第一次发酵产酸稳定后加入蛋白水解酶和多糖水解酶进行第二次厌氧发酵产酸。本发明专利技术方法利用炭材料吸附抑制性副产物和发酵后期投加水解酶刺激的联合激励手段，提高了污泥高温热水解液中有机底物的降解，最大程度地使污泥中有机物向高附加值挥发性脂肪酸转化，显著提高了污泥厌氧发酵所产有机酸量；且本发明专利技术方法可以充分利用发酵底物，实现了污泥的资源化，具有广阔的应用前景。广阔的应用前景。广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法


[0001]本专利技术涉及一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法。

技术介绍

[0002]据统计，我国每年大约有900万吨（干重）污泥产生，并且以超过10%的速度逐年增长。污泥处置成本可占污水处理厂总运行成本的20~50%，甚至高达70%。厌氧发酵产酸技术可将废弃的污泥有机物转化成高附加值有机酸，在大量水解细菌、产酸菌作用下，将污泥中以颗粒形式存在的有机物或富含大量聚合物的菌胶团降解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为高附加值的挥发性脂肪酸，不仅能够系统地解决目前城市污水处理所面临的污泥处理困难、成本高的问题，还符合我国循环经济的理念和社会可持续发展道路要求；但有机物转化率低是制约此技术的瓶颈问题。
[0003]热水解是促进污泥有机物高效释放的常用方法。热水解可以破坏污泥结构，使细菌细胞破裂，加速蛋白质和多糖等细胞内和细胞外物质释放，并溶解到液相中，从而提高污泥有机物的可生物利用性。热水解污泥固液分离后，可将上清液作为厌氧发酵的底物进行液态发酵，污泥有机质的生物转化率可提高80
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100%。但热水解过程中生成的呋喃类、酚类化合物等会影响厌氧发酵产酸的效果。投加生物炭或活性炭可以吸附水解液里的难降解物质，减轻酚类及其他物质的抑制作用，改善水解液的发酵产酸效果。
[0004]同时，在污泥水解液发酵后期，水解酶的钝化也是导致污泥厌氧发酵有机物转化率低的重要原因；特别是在碱性发酵过程中，蛋白水解酶活性处于一个较低水平，这个水平不足以有效水解残留的难降解蛋白质。因此，本专利技术提出在传统厌氧发酵结束后期，添加蛋白酶和多糖酶催化水解发酵产酸污泥中残留的难降解蛋白质和多糖。目前只有少量研究关注厌氧发酵中用紫外照射、添加十二烷基苯磺酸钠的方法来改变残留蛋白质结构，使其能更快水解；而针对发酵后残留蛋白质、多糖等难降解有机物的进一步水解和利用还未有相关研究。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的污泥热水解液中抑制性物质含量高、水解酶活性低等问题，本专利技术提供一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，利用生物炭或活性炭吸附弱化副产物抑制，通过投加水解酶二次发酵，有效的规避了抑制性物质的干扰，成功地实现了水解酶活性的强化，最终达到了污泥厌氧发酵产酸转化率的大大提高。具体技术方案如下：首先，本专利技术提供一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，该方法包括以下步骤：1）热水解：将待处理的污泥调至一定的含水量，在高温高压下进行热水解，使污泥中的有机物释放入到液相；2）固液分离：通过固液分离去除步骤1）中得到的热水解产物中的固相残渣，得到
污泥水解液；3）吸附抑制性组分：向步骤2）中得到的污泥水解液中加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性组分；4）一次发酵：向步骤3）中吸附抑制性组分后的污泥水解液接种发酵产酸污泥，并氮气吹脱除氧，进行第一次厌氧发酵产酸；5）二次发酵：向步骤4）一次发酵反应结束的污泥水解液中加入蛋白水解酶和多糖水解酶，再次氮气吹脱除氧，进行第二次厌氧发酵产酸。
[0006]前述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，步骤1）中，所述待处理的污泥，其原始pH值为6.5～7.5，TS浓度为30～160g、L，VS浓度为15～100g、L。
[0007]作为优选的技术方案的，步骤1）中，所述将待处理的污泥调至含水量为80%～97%。
[0008]作为优选的技术方案的，步骤1）中，所述热水解的参数为：温度150～200℃、时间10～120min。
[0009]作为优选的技术方案的，步骤3）中，所述吸附抑制性组分添加的生物炭或活性炭的量为5～15g、L。
[0010]作为优选的技术方案的，步骤4）中，所述接种发酵产酸污泥接种的体积比为5～15%。
[0011]作为优选的技术方案的，步骤5）中，所述添加的蛋白水解酶和多糖水解酶的量均为0～50 mg、L。
[0012]作为优选的技术方案的，步骤4）和步骤5）中，所述厌氧发酵产酸的反应温度均为20～60℃；其中，第一次厌氧发酵产酸时间为5～7天，优选为6天。
[0013]作为优选的技术方案的，步骤4）和步骤5）中，所述厌氧发酵产酸的反应的pH均控制在9～11。
[0014]其次，本专利技术提供一种前述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法的应用方式，该应用方式为将该在避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法应用于有机固废处理领域。
[0015]本专利技术的有益效果是：1）本专利技术方法利用炭材料吸附抑制性副产物和发酵后期投加水解酶刺激的联合激励手段，提高了污泥高温热水解液中有机底物的降解，最大程度地使污泥中有机物向高附加值挥发性脂肪酸（VFAs）转化，显著提高了污泥厌氧发酵所产有机酸量。
[0016]2）本专利技术方法在污泥高温热水解液发酵产酸前投加生物炭或活性炭，可以吸附水解液中的呋喃类、酚类化合物等难降解物质，减轻它们及其他副产物的抑制作用，改善水解液的发酵产酸效果；而且加入的生物炭还可参与微生物的直接种间电子传递，提高微生物的代谢活力，从而促进有机污染物的降解。
[0017]3）本专利技术方法在污泥高温热水解液发酵产酸结束后，添加蛋白质和多糖水解酶，进行二次发酵，可以缓解发酵过程中水解酶失活造成的底物残留，提高污泥有机物的整体转化率。
[0018]4）试验结果表明，采用本专利技术方法污泥液态发酵产酸率可提高34.38%；且本专利技术方法可以充分利用发酵底物，为最终实现剩余污泥的资源化、减量化和无害化提供了一种新的方法和思路，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0019]图1为本专利技术避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法投加活性炭对水解液发酵产酸的影响；图2为本专利技术方法投加生物炭对水解液发酵产酸的影响；图3为本专利技术方法不同活性炭及蛋白酶投加方式对污泥液态发酵产酸效果的影响；其中：空白为活性炭和蛋白酶都不加，Ⅰ为发酵初始同时投加活性炭及蛋白酶；Ⅱ为发酵初始投加活性炭，发酵稳定后投加蛋白酶；Ⅲ为发酵结束后同时投加活性炭及蛋白酶；图4为为本专利技术方法不同活性炭及蛋白酶投加方式对污泥发酵产酸率；其中：空白为活性炭和蛋白酶都不加，Ⅰ为发酵初始同时投加活性炭及蛋白酶；Ⅱ为发酵初始投加活性炭，发酵稳定后投加蛋白酶；Ⅲ为发酵结束后同时投加活性炭及蛋白酶。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0021]本实施1本实施例是采用一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法对城市污泥进行发酵产酸处理。
[0022]本实施例中采用气相色谱法测定挥发性脂肪酸的浓度，具体方法为：测试仪器为岛津GC
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2010高效气相仪，色谱柱为岛津Rtx
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wax型，进样量3
µ
L。升温程序为：初温设置为80℃，保持3min，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：包括以下步骤：1）热水解：将待处理的污泥调至一定的含水量，在高温高压下进行热水解，使污泥中的有机物释放入到液相；2）固液分离：通过固液分离去除步骤1）中得到的热水解产物中的固相残渣，得到污泥水解液；3）吸附抑制性组分：向步骤2）中得到的污泥水解液中加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性组分；4）一次发酵：向步骤3）中吸附抑制性组分后的污泥水解液接种发酵产酸污泥，并氮气吹脱除氧，进行第一次厌氧发酵产酸；5）二次发酵：向步骤4）一次发酵反应结束的污泥水解液中加入蛋白水解酶和多糖水解酶，再次氮气吹脱除氧，进行第二次厌氧发酵产酸。2.根据权利要求1所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤1）中，所述待处理的污泥，其原始pH值为6.5～7.5，TS浓度为30～160g/L，VS浓度为15～100g/L。3.根据权利要求2所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤1）中，所述将待处理的污泥调至含水量为80%～97%。4.根据权利要求3所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤1）中，所述热水解的参数为：温度150～200℃，时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏波，黄俊，梅益军，邓壮，袁淼卉，
申请(专利权)人：苏州美淼环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：