一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法，通过利用机械破碎颗粒污泥粒状结构强化厌氧发酵过程中的传质效率，可以显著提升污泥发酵液中的挥发性脂肪酸VFA产量，提升污泥厌氧发酵产VFA的能力，是一种污泥资源化的有效强化手段。是一种污泥资源化的有效强化手段。是一种污泥资源化的有效强化手段。

【技术实现步骤摘要】
一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法


[0001]本专利技术涉及水处理领域，特别涉及一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法。

技术介绍

[0002]好氧颗粒污泥是污水处理反应器中的微生物在一定的物理和化学条件下自凝聚形成的可移动生物膜。与传统活性污泥相比，好氧颗粒污泥具有生物量高、沉降速度快、抗冲击能力强、结构致密坚固，以及高有机负荷率和有毒污染物的耐受能力。近年来好氧颗粒污泥技术已经在许多方面得到了研究和发展，在废水处理领域显示出巨大的技术和经济潜力，受到越来越多的关注。如今，在世界范围内已经有90多个好氧颗粒污泥实际工程案例(如2万吨/天的龙游污水处理厂)。随着好氧颗粒污泥技术工程案例的增多，剩余好氧颗粒污泥的处理处置会越来越受到关注。
[0003]厌氧发酵技术处理污水处理厂产生的剩余污泥不仅可以使污泥减量改善污泥脱水性能，还可以产生VFA，VFA是生物的脱氮除磷的优良碳源，利用这种技术回收剩余污泥中的碳源不仅能强化废水的脱氮除磷，还能降低污水处理厂的运行成本。此外，与传统活性污泥不同，好氧颗粒污泥具有密实的层状结构，内部厌氧菌群丰度较高，同时，富含大量水解酶的EPS含量也显著高于絮体。故与絮体污泥有着不同的发酵机制。
[0004]目前仅有两篇文章一篇专利报道了好氧颗粒污泥发酵产酸的研究，介绍了用低温热预处理和酸碱预处理的方式提高好氧颗粒污泥发酵产酸效率，专利涉及了好氧颗粒污泥厌氧发酵过程中的磷回收。但热处理和投加酸碱会大大提高好氧颗粒污泥的处理成本，因此如何利用好氧颗粒污泥的特点，进行简单有效地预处理方式来提高厌氧发酵产酸的效率，是现阶段需要解决的问题。针对以上问题，以下提出一种解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法，本方法采用温和的机械破碎方式，破坏剩余好氧颗粒污泥的粒状结构，但不破坏其细胞结构，促使好氧颗粒污泥EPS及其上水解酶、颗粒内部厌氧菌的释放，降低厌氧发酵过程中的传质阻力，增大水解酶和发酵菌与底物之间的接触机会，从而提高厌氧发酵产生VFA的效率，是一种有效强化好氧颗粒污泥资源化的手段。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将剩余好氧颗粒污泥进行重力沉淀浓缩，制得浓缩的好氧颗粒污泥；
[0009]S2：将小功率潜水泵放入装有浓缩好氧颗粒污泥的烧杯内，进行机械破碎，制得破碎的好氧颗粒污泥；
[0010]S3：将破碎的好氧颗粒污泥经氮气吹脱后，放入到厌氧发酵罐内，进行厌氧发酵产
酸。
[0011]作为优选，步骤S1中所述剩余好氧颗粒污泥的浓度为4
‑
8g/L，平均粒径为0.4
‑
2.7mm，所述重力沉淀浓缩的时长为2
‑
4小时，制得的所述浓缩的剩余好氧颗粒污泥浓度为15
‑
35g/L。
[0012]作为优选，步骤S2中所述小功率潜水泵的功率为2
‑
6W，所述小功率潜水泵用于破碎浓缩的好氧颗粒污泥的结构，使浓缩的好氧颗粒污泥的细胞结构不被破坏，所述小功率潜水泵的破碎时间为2
‑
3小时，制得的所述破碎的好氧颗粒污泥的平均粒径为0.2
‑
0.4mm。
[0013]作为优选，步骤S3中所述氮气吹脱的时间为2
‑
5min，所述厌氧发酵罐中的发酵温度为33
‑
37℃或52
‑
57℃，所述发酵时的摇床振荡频率为150
‑
250rpm，发酵时间为4
‑
10天。
[0014]破碎的好氧颗粒污泥厌氧发酵4
‑
6天后，产VFA的量比不破碎的好氧颗粒污泥提高10
‑
25％，比活性絮体污泥提高90％
‑
200％。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]与传统活性污泥不同，好氧颗粒污泥具有密实的层状结构，内部厌氧菌群丰度较高，同时，富含大量水解酶的EPS含量也显著高于絮体。因此采用本专利技术具有以下优点：
[0017]1、机械破碎可降低好氧颗粒污泥发酵过程中的传质阻力。本专利技术采用温和的机械破碎方式，破坏剩余好氧颗粒污泥的粒状结构，促使好氧颗粒污泥EPS及其上水解酶、颗粒内部厌氧菌的释放，降低厌氧发酵过程中的传质阻力，增大水解酶和发酵菌与底物之间的接触机会，从而提高厌氧发酵产生VFA的效率。机械破碎后其VFA产量比不破碎的好氧颗粒污泥提高了10
‑
25％，比活性絮体污泥提高了90
‑
200％。
[0018]2、温和的机械破碎，不会破坏污泥微生物的细胞结构。本专利技术利用小功率潜水泵破坏颗粒污泥的粒状结构但不会破坏污泥微生物的细胞结构，这样能充分利用好氧颗粒污泥内部丰富的厌氧菌来发酵，无需接种，提高剩余颗粒污泥的处理效率。
[0019]3、环境友好，能耗低。与超声预处理、热预处理以及投加化学药剂等方法相比，温和的机械破碎方式操作简单，能耗低，对环境不会造成二次污染。
附图说明
[0020]图1为实施例1与对比例1污泥发酵前后的体式显微镜图像，其中(a)为厌氧发酵前粒径范围为500
‑
1600范围颗粒污泥的体式显微镜图像、(b)为破碎后粒径范围为500
‑
1600为镜颗粒污泥的体式显微镜图像、(c)为厌氧发酵后粒径范围为500
‑
1600范围颗粒污泥的体式显微镜图像、(d)为破碎后粒径范围为500
‑
1600为镜颗粒污泥的体式显微镜图像。
具体实施方式
[0021]以下所述仅是本专利技术的优选实施方式，保护范围并不仅局限于该实施例，凡属于本专利技术思路下的技术方案应当属于本专利技术的保护范围。
[0022]实施例1
[0023]一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法中采用的好氧颗粒污泥的污泥浓度：MLSS为25g/L，MLVSS为18.8g/L；颗粒粒径范围为0.5
‑
1.6mm。具体实施步骤如下：
[0024]取500mL上述的好氧颗粒污泥置于1L的烧杯中，将2W的潜水泵放入颗粒污泥中进
行机械粉碎预处理，预处理时间为3h，破碎后平均粒径0.3mm；
[0025]将机械粉碎预处理后的污泥用氮气吹脱3min，并转移至厌氧发酵罐中；
[0026]将发酵罐置于恒温摇床，发酵温度为36酵，搅拌速度为200rpm，发酵时间为4天，发酵过程中不控制pH值，发酵4天后发酵液pH为5.55；
[0027]发酵液中VFA总浓度为362.1mg COD/g VSS，总溶解性COD为510.0mg COD/g VSS，与未破碎组相比分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将剩余好氧颗粒污泥进行重力沉淀浓缩，制得浓缩的好氧颗粒污泥；S2：将小功率潜水泵放入装有浓缩好氧颗粒污泥的烧杯内，进行机械破碎，制得破碎的好氧颗粒污泥；S3：将破碎的好氧颗粒污泥经氮气吹脱后，放入到厌氧发酵罐内，进行厌氧发酵产酸。2.根据权利要求1所述的一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌氧发酵产酸的方法，其特征在于，步骤S1中所述剩余好氧颗粒污泥的浓度为4
‑
8g/L，平均粒径为0.4
‑
2.7mm，所述重力沉淀浓缩的时长为2
‑
4小时，制得的所述浓缩的剩余好氧颗粒污泥浓度为15
‑
35g/L。3.根据权利要求1所述的一种通过机械破碎好氧颗粒污泥结构强化厌...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹金特，蔡磊，林健瑞，叶舟，李军，
申请(专利权)人：浙江工业大学绍兴研究院，
类型：发明
国别省市：