一种基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于固体有机废弃物资源化利用技术领域，涉及一种基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸的装置，硝酸盐缓冲剂水箱通过进水泵与剩余污泥厌氧发酵罐相连接；进泥桶通过进泥泵与剩余污泥厌氧发酵罐相连接；剩余污泥厌氧发酵罐通过排泥电动阀与排泥桶相连接，通过投加硝酸盐作缓冲剂、发酵方式与污泥停留时间等运行参数，在不进行预处理的条件下，实现剩余污泥厌氧发酵短链脂肪酸的积累，同时具有运行费用低、污泥减量率高、易于运行调控等优点，为污水处理厂处理含盐污泥处理与处置提供理论基础和技术支持。供理论基础和技术支持。供理论基础和技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸的装置


[0001]本技术属于固体有机废弃物资源化利用
，涉及一种基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸的装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着城镇化不断推动，全社会污水处理规模日益提升的同时，污泥产量也随之快速增加，污泥处理处置形势十分严峻。污泥厌氧消化一般分为水解、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段，其中污泥水解是指蛋白质、淀粉、纤维素等大分子有机物质被水解细菌转化为可溶性小分子有机物质，可以通过超声破碎、投加相关化学试剂等方法破坏污泥絮体形态和有机物组成比例以提高水解效率，进而促进后续发酵产酸效果；产氢产乙酸阶段指产氢产乙酸细菌利用第一阶段水解产物生成的中间产物，例如有机酸(包括乙酸、丙酸、丁酸等)、H2和CO2，同时产生新的细胞物质，为产甲烷菌的生长繁殖提供有机底物；产甲烷阶段指产甲烷菌利用产氢产乙酸阶段的产物生成CH4和CO2的过程，产甲烷菌对要求生存环境pH 在6.6～7.5范围内，高温菌最适温度为4575℃、中温菌最适温度为30～45℃、低温菌最适温度为20～25℃，且产甲烷菌世代时间较长，除甲烷外，在厌氧消化过程中产生的其他物质，如乙酸、丙酸、丁酸等，这些物质的经济价值远高于甲烷，产酸的反应时间也比产甲烷短，且反应负荷较高、稳定性好。因此，将污泥厌氧消化过程停留在酸化阶段，提高污泥厌氧发酵的产酸量成为现在的研究热点。
[0003]在发酵过程中，伴随着硝酸盐缓冲剂的加入，促进污泥厌氧发酵短链脂肪酸的生成与积累，现阶段污水厂因为碳源短缺，导致生物脱氮除磷受限，排放不能达标。污水厂为解决碳源问题，需要额外购买碳源如醋酸钠，甲醇等用来强化生物脱氮除磷。剩余污泥中含有大量的碳源，但是必须通过厌氧发酵的方式获取，然而，现有的预处理手段都需要结合pH调节或甲烷抑制剂添加才能使污泥厌氧发酵产挥发性有机酸，而这些复杂的操作手段和持续的药剂添加又会给污水厂带来额外的负担。

技术实现思路

[0004]本技术的专利技术的目的在于克服现有预处理技术成本高且处理效率低的缺陷，设计提供一种基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸的装置，利用硝酸盐缓冲剂促进剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸，强化剩余污泥厌氧发酵的水解速率，提高短链脂肪酸产量，且能够降低剩余污泥对生态环境的威胁，剩余污泥资源化利用的同时实现污泥减量的效果。
[0005]为实现上述目的，本技术所述基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸装置包括硝酸盐缓冲剂水箱、进泥桶、剩余污泥厌氧发酵罐和排泥桶；硝酸盐缓冲剂水箱通过进水泵与剩余污泥厌氧发酵罐相连接；进泥桶通过进泥泵与剩余污泥厌氧发酵罐相连接；剩余污泥厌氧发酵罐通过排泥电动阀与排泥桶相连接，剩余污泥从进泥桶通过进泥泵进入剩余污泥厌氧发酵罐；剩余污泥厌氧发酵罐内，利用污泥厌氧发酵产生短链脂肪酸，并使其得
到积累；硝酸盐缓冲剂通过进水泵进入剩余污泥厌氧发酵罐，促进剩余污泥厌氧发酵短链脂肪酸的生成，达到积累产酸的目的；剩余污泥厌氧发酵阶段结束后，进行排泥，排泥通过排泥电动阀进入排泥桶。
[0006]进一步的，所述剩余污泥厌氧发酵罐内置有搅拌装置和pH在线检测仪，剩余污泥厌氧发酵罐的同侧设有第一取样口和第二取样口。
[0007]进一步的，排泥桶的一侧开有第三取样口和第四取样口。
[0008]本技术采用基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸的装置进行发酵产酸的具体过程为：
[0009]1)系统的启动：
[0010]取城市污水处理厂二沉池的剩余污泥，进行重力浓缩后，去除上清液的污泥作为发酵底物；在洗净的剩余污泥中添加硝酸盐缓冲剂；将污泥和硝酸钠缓冲剂连续进行搅拌反应；在反应器中加入常量元素、微量元素以及维生素、甲烷抑制剂和电子供体，调节pH和温度至适宜微生物生长的状态；利用高纯氮气吹扫排净反应器中的空气，并用橡胶塞迅速封闭反应器，为后续反应提供一个密闭厌氧的环境；污泥中添加的硝酸钠缓冲剂浓度为50～200mg/L；
[0011]2)运行时调节操作如下：
[0012]将剩余污泥通过进泥桶投加至剩余污泥厌氧发酵罐，然后启动进泥泵，每周期开始时将剩余污泥抽入污泥发酵罐，启动搅拌器使剩余污泥混合均匀，进行剩余污泥厌氧发酵，硝酸盐缓冲剂通过进水泵进入剩余污泥厌氧发酵罐；
[0013]剩余污泥厌氧发酵罐每周期先厌氧搅拌60min，测定系统中各参数浓度变化；然后启动进水泵将硝酸盐缓冲剂抽入剩余污泥厌氧发酵罐，再进行缺氧搅拌 200～800min，确定SCOD值达最大发酵潜力的时间，缺氧发酵至硝酸盐转化率达80％以上或硝氮浓度小于3mg/L，然后停止搅拌，开始排泥3～5分钟，闲置 10～15分钟后进入下一个反应周期；
[0014]剩余剩余污泥厌氧发酵罐运行时需排泥，使剩余污泥厌氧发酵罐剩余污泥浓度维持在15000～20000mg/L范围内。
[0015]本专利技术与现有技术相比，通过投加硝酸盐作缓冲剂、发酵方式与污泥停留时间等运行参数，在不进行预处理的条件下，实现剩余污泥厌氧发酵短链脂肪酸的积累，同时具有运行费用低、污泥减量率高、易于运行调控等优点，为污水处理厂处理含盐污泥处理与处置提供理论基础和技术支持，具体具有以下优点：
[0016]1)采用的硝酸盐缓冲剂是一种可原位再生，低成本的硝化产物，对胞外聚合物及细胞壁有一定破坏作用，从而使得胞内物质释放，加速污泥厌氧发酵的水解速率，为后续发酵提供更多可利用的有机质；
[0017]2)硝酸盐作为缓冲剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸，高效经济地实现了剩余污泥的降解以及中链脂肪酸的生产。利用硝酸盐促进污泥中的有机物质的溶出，提高污泥水解速率，从而提高了厌氧发酵体系中链脂肪酸的产量。硝酸盐缓冲剂可以从污水处理厂厌氧消化液硝化产物中原位获得，在污泥资源化利用的同时合理利用现有资源进行更有价值的能源制备，该专利技术具有产物产量高、操作简便、节能降耗等优势；
[0018]3)工艺启动运行简单易控，能够快速实现短链脂肪酸的积累，可用于处理污水处理厂剩余污泥，且是一种高效、低能耗并具有实际应用价值的剩余污泥厌氧发酵产酸工艺。
附图说明
[0019]图1为本技术的结构示意图。
[0020]图1中1为硝酸盐缓冲剂水箱、2为进泥桶、3为剩余污泥厌氧发酵罐、4 为排泥桶；3.1为进泥泵；3.2为进水泵；3.3为搅拌器；3.5为第一取样口；3.7 为第二取样口；3.4为pH在线检测仪；3.6为排泥电动阀；4.1为第三取样口； 4.2为第四取样口；
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明。
[0022]实施例：
[0023]本技术所述基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸装置结构如图1 所示，包括硝酸盐缓冲剂水箱(1)、进泥桶(2)、剩余污泥厌氧发酵罐(3)和排泥桶(4)；硝酸盐缓冲剂水箱(1)通过进水泵(3.2)与剩余污泥厌氧发酵罐(3)相连接；进泥桶(2)通过进泥泵(3.1)与剩余污泥厌氧发酵罐(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥厌氧发酵产酸装置，其特征在于，包括硝酸盐缓冲剂水箱、进泥桶、剩余污泥厌氧发酵罐和排泥桶；硝酸盐缓冲剂水箱通过进水泵与剩余污泥厌氧发酵罐相连接；进泥桶通过进泥泵与剩余污泥厌氧发酵罐相连接。2.根据权利要求1所述基于硝酸盐缓冲剂剩余污泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小蝶，宿研，王晓霞，赵骥，于德爽，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：新型
国别省市：