采用混凝-微滤快速高质量回收短程发酵转化碳源的方法技术

本发明专利技术提供了一种采用混凝

【技术实现步骤摘要】
采用混凝
‑
微滤快速高质量回收短程发酵转化碳源的方法


[0001]本专利技术涉及污水处理、污泥资源化、清洁能源生产及污泥脱水等
， 提供了一种采用混凝
‑
微滤快速高质量回收短程发酵转化碳源的方法，尤其针对 污水处理过程中剩余污泥和进水富碳悬浮物的短程发酵生产短链脂肪酸过程的 富含碳源的发酵液的高效分离和回收。

技术介绍

[0002]氮磷元素超标是造成水体富营养化的主要因素。目前城市污水处理厂普遍采 用生物法去除污水中过量的氮磷元素，在生物脱氮除磷的过程中需要易生物降解 的有机物作为碳源，如短链挥发性脂肪酸(Short
‑
chain Volatile Fatty Acid，SCFA)。 随着国家颁布的污水排放标准日益严格，碳源不足已经成为污水生物脱氮除磷处 理的瓶颈。投加外加碳源不仅增加了污水生物处理的成本，还会随着有机物的消 耗和微生物体的生长繁殖产生大量的剩余污泥。目前较前沿的系统性解决该问题 的方式逐渐聚焦到了利用剩余污泥开发污水生物处理内碳源上，剩余污泥厌氧发 酵被广泛用于污泥处理，厌氧发酵不仅将污泥中有机物转化为小分子有机酸物质， 而且能够达到总体污泥减量和降低污泥处理成本的目的。有机酸物质作为碳源用 于污水处理厂生物处理系统，解决因碳源短缺导致污水处理效果差的问题，降低 运行成本，减少因投加外碳源而造成的二次污染。目前已有的研究主要集中在内 碳源的释放和转化以及尝试应用于生物处理系统上，但快速和高效地回收发酵所 的碳源的方法研究较少，对回收碳源的可生化性也没有较好的评估和控制。
[0003]污泥的胞外聚合物是微生物胞外除细胞和水以外的第三大组成部分，是污泥 内碳源的主要储存物质，占剩余污泥总有机物的50
‑
90％，主要由蛋白质和多糖 以及腐殖质等组成，空间结构上由内而外分为TB
‑
EPS、LB
‑
EPS以及溶解性EPS， 除TB
‑
EPS较难以剥离以外，溶解性和松散结合的EPS容易通过理化方法实现剥 离。促进污泥内碳源释放的主要手段是进行包括但不限于物理的、化学的、生物 的以及多种类型联用的预处理。生物表面活性剂及碱处理预处理过程可以促进剩 余污泥胞外聚合物的破解或者悬浮颗粒物的结构破解而松散化进一步促进水解 过程，高速水力旋流可以通过剩余污泥颗粒或者悬浮颗粒物在旋流器内部的高速 自旋和公旋运动将污泥胞外聚合物高效剥离促进水解，或者将松散颗粒物进一步 破解降低粒度促进水解过程，增加系统内可溶性蛋白和溶解性多糖的含量，为厌 氧发酵产酸微生物提供更多的发酵基质，并改善发酵系统流变性，促进微生物与 基质间的接触传质，促使厌氧发酵系统产酸阶段快速启动并在3
‑
5天内快速积累 大量短链脂肪酸，提升发酵碳源的可生化性。
[0004]混凝沉淀工艺已在污水中去除高浓度悬浮物，调理改善污水处理厂剩余污泥 促进脱水等过程中广泛使用，并被证实是可以去除污水中COD、氟离子等多种 污染成分。其原理主要是通过添加混絮凝剂改变水溶液中的污泥絮团及其他类胶 体颗粒的双电层从而改变其Zeta电位促使其极性改变发生絮凝，并通过化学作 用、吸附、架桥以及网捕等作用进行絮凝从而快速沉降。在短程发酵污泥调理混 凝过程中污泥的脱水性能改善可以提升短
程发酵污泥的进一步脱水处理效率，然 而混凝沉降过程中不同混絮凝剂核心组分的作用对污泥短程发酵液中的组分的 造成差异影响，如PAC、PFS等以金属盐多聚物为核心组分的高分子混凝剂，其 铁离子和铝离子对发酵液中有机成分的配位络合作用较强，会对发酵液中溶解性 COD造成损失，所以对于具体药剂量的控制非常重要，而对于有机絮凝剂如阳 离子PAM，由于有机大分子结构与发酵液中有机组分作用效果不明显，所以常 被用于内含有机物的悬浮固体混凝沉降，而保留液体组分中的有机物。
[0005]微网膜筛过滤技术(微滤技术)已被证实可以去除污水中的悬浮物，通过改 性的微滤膜还可以通过特定负载的官能团和金属离子对污水中难降解有机物或 重金属进行吸附络合和催化降解，已有运用铁铝盐混凝剂处理含砷类废水并通过 微滤膜进行截留去除的研究，国外曾有采用微筛截取初沉污泥中大颗粒有机质进 行干化后燃烧进行热电转化为污水处理厂功能的利用先例，证明了微网膜筛在水 处理工艺中的实际应用价值，然而微网膜筛过滤技术在污泥资源化领域及碳源回 收过程的应用研究还属空白。

技术实现思路

[0006]有鉴于以上技术背景，本专利技术的主要目的是提供一种采用混凝
‑
微滤快速高 质量回收短程发酵转化碳源的方法，以期至少部分地解决以上问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种采用混凝
‑
微滤快速高质量回收短程 发酵转化碳源的方法，所述方法包括污水厂污泥短程发酵转化碳源快速高质量回 收工艺以及采用本专利技术工艺进行高效回收的方法。
[0008]专利技术所述工艺包括混凝
‑
微滤高效回收转化碳源单元和发酵碳源收储单元。
[0009]其中：
[0010]混凝
‑
微滤联用回收短程发酵碳源单元，包括混凝沉淀池、平膜微滤装置以 及微滤清洗水储池，用于对短程发酵污泥进行混絮凝处里和固液分离，以高保留 度、快速地回收发酵碳源。
[0011]发酵碳源收储单元，包括碳源收储池，用于储存发酵碳源以备后续资源化利 用。
[0012]其中，发酵污泥混凝沉淀池与平膜微滤设备连接，并配备隔膜泵和清洗水高 压泵；平膜微滤设备分置清洗水池、发酵滤液收集池、渣泥收集池，并通过隔膜 泵与离心泵分别与发酵碳源收储池和渣泥脱水单元连接。
[0013]其中，发酵碳源收储池配备循环水冷却保温组件，对回收碳源进行中低温保 存，并配备密封处理以尽量减少内部残留微生物的内源呼吸消耗。
[0014]具体地，本专利技术通过以下技术方案来实现：
[0015]一种采用混凝
‑
微滤快速高质量回收短程发酵转化碳源的方法，包括以下步 骤：
[0016](1)采用混凝剂和絮凝剂对剩余污泥短程发酵污泥进行混凝沉降；
[0017](2)采用微滤设备对步骤(1)中混凝沉淀后的污泥发酵液进行快速分离， 回收碳源含量高、含固率低的短程发酵碳源；
[0018](3)收集混凝
‑
微滤后的短程发酵碳源进行收储。
[0019]优选的，所述短程发酵污泥是指将污泥加入生物表面活性剂(pH调至8.0) 或强碱(pH＝10.0)预处理，预处理后的污泥或悬浮物泵入厌氧发酵罐，启动减 速搅拌机维持50
‑
70r/min，持续在35
‑
40℃发酵3
‑
5天后的污泥，其工艺使用设 备模块包括混凝
‑
微滤回收碳
源阶段及碳源收储阶段。
[0020]优选的，用于发酵的污泥涵盖生活污水、工业废水的活性剩余污泥、生活污 水、工业污水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用混凝
‑
微滤快速高质量回收短程发酵转化碳源的方法，包括以下步骤：(1)采用混凝剂和絮凝剂对剩余污泥短程发酵污泥进行混凝沉降；(2)采用微滤设备对步骤(1)中混凝沉淀后的污泥发酵液进行快速分离，回收碳源含量高、含固率低的短程发酵碳源；(3)收集混凝
‑
微滤后的短程发酵碳源进行收储。2.根据权利要求1所述一种采用混凝
‑
微滤快速高质量回收短程发酵转化碳源的方法，其特征在于，所述短程发酵污泥是指将污泥加入生物表面活性剂(pH调至8.0)或强碱(pH＝10.0)预处理，预处理后的污泥或悬浮物泵入厌氧发酵罐，启动减速搅拌机维持50
‑
70r/min，持续在35
‑
40℃发酵3
‑
5天后的污泥，其工艺使用设备模块包括混凝
‑
微滤回收碳源阶段及碳源收储阶段。3.根据权利要求1所述的一种采用混凝
‑
微滤快速高质量回收短程发酵转化碳源的方法，其特征在于用于发酵的污泥涵盖生活污水、工业废水的活性剩余污泥及生活污水、工业污水前端进水截留的物化污泥，其中，截留手段包括但不限于气浮截留和微滤截留。4.根据权利要求1中所述一种采用混凝
‑
微滤快速高质量回收短程发酵转化碳源的方法，其特征在于采用混凝沉降与微滤设备联用对短程发酵所得污泥发酵液进行快速固液分离和碳源回收。5.根据权利要求1或4中所述采用混凝
‑
微滤联用高效回收污泥短程发酵所得碳源的方法，其特征在于采用无机混凝剂与有机絮凝剂对短程发酵所的污泥发酵液进行混凝沉淀，采用有机絮凝剂阳离子PAM(CPAM)对短程发酵所的污泥发酵液进行混凝沉淀，其中，污泥浓度为45
‑
60g/L，混絮凝剂CPAM的使用浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文宗，李西齐，王爱杰，欧阳清华，王刚，王乾第，于喆，步胜林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：