一种强化污泥微氧发酵过程产酸的方法技术

一种强化污泥微氧发酵过程产酸的方法属于内碳源开发领域。本发明专利技术的基本原理是在污泥微氧消化过程中对其进行两个阶段的预处理，依次为游离氨和鼠李糖脂预处理，在水解阶段，游离氨预处理可造成细胞内的质子和钾的平衡，造成细胞的失活，破解胞外聚合物，并使更多的有机物通过游离氨梯度差穿过细胞膜释放到上清液中，在产酸阶段，鼠李糖脂预处理则能够提高胞外酶效率及相关微生物的丰度，促进发酵液中的可溶性有机物转化为挥发性脂肪酸。该种联合预处理方式操作简单，原料易获取，可有效促进污泥发酵液内碳源的释放，具有广泛的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种强化污泥微氧发酵过程产酸的方法


[0001]本专利技术属于内碳源开发领域，具体涉及一种在自热高温微氧系统中强化污泥产酸的预处理方式。

技术介绍

[0002]随着城市化不断发展和人口的快速增长，生活污水处理量不断增加，同时产生了大量剩余污泥。面对如此量的剩余污泥，如何从中实现能源的回收变得极为关键。以往的研究表明，污水的处理效果会受进水化学需氧量(Chemical oxigen demand,COD)的影响，而在污水处理过程中投加外加碳源能有效解决进水COD较低而导致的脱氮除磷效果不理想的问题，投加这些外碳源虽有利于污水处理，但也会使得污水处理的运行费用增高，为减少相应费用，在污泥处理过程中回收其中的有机质作为脱氮除磷过程的外加碳源成为热门研究方向；众多研究表明，污泥消化产生的挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFA)可作为生物脱氮除磷的有效碳源，在脱氮除磷过程中投加富含VFA，尤其是乙酸的污泥发酵液可有效解决进水COD较低的问题。自热高温好氧消化是基于堆肥原理，利用污泥的好氧消化过程中产生的热量，并对反应器采取保温措施，使其自主升温，高温条件下，嗜热微生物代谢旺盛，而常温微生物不适应高温环境而死亡，嗜热微生物以常温微生物死亡的细胞为基质，通过代谢作用来降解有机物，解体后的细胞部分被降解为挥发性脂肪酸。有研究表明相对于厌氧消化，自热高温微氧消化更有利于VFA的积累，因此，在自热高温好氧条件下探究如何让VFA更有效的积累具有具有较强的实践意义。
[0003]尽管自热高温微氧系统有一些优点，但存也存在这一些顽疾，如污泥中的有机质被胞外聚合物囊裹和并被胞璧束缚，难以被分解和利用，导致挥发性脂肪酸转化率低；污泥停留时间较长，污泥减量化效果较低等问题等问题。
[0004]针对上述问题，本专利技术提出了一种游离氨协同鼠李糖脂预处理的方法，该预处理方式能有效促进污泥中固体有机质的溶解，加速水解酸化过程，从而更有效的实现有机碳源的释放，促进消化液中挥发性脂肪酸的积累有机物回收价值高，具有广泛的应用前景。
[0005]本专利技术的目的是针对微氧消化的特点，提供一种强化污泥产酸发酵的预处理方式，可有效增加酸的产量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本专利技术依托于一种可加热的SBR反应器(附图1)，可模拟自热高温微氧消化过程，有效体积为3.5L，装置可实现完全密封，反应器上部有转口，可伸入搅拌桨及取样，水浴层放有加热棒，由全自动温控器控制启停，温度可控制在25℃
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55℃。反应器的底部连有曝气盘和鼓风机，并可以通过空气转子流量计调节曝气量大小。反应器的上方装有电动搅拌机，搅拌使混合液充分泥水混合。WTW Multi 3420型便携式多参数测定仪监控反应过程中的pH、DO及ORP值。装置的具体构造为：(1)搅拌器，(2)全自动温控器，(3)气体流量计，(4)蠕动泵，(5)WTW，(6)搅拌控制器，(7)加热棒。
[0008]依托该装置，本专利技术的技术实施步骤如下：
[0009]步骤(1)取二沉池中的剩余污泥，采集的污泥浆液先通过孔径为0.5mm的格筛除去毛发及尺寸较大的颗粒物等，然后进入离心机以2200g的离心速率运行3min，将离心后的污泥调配成含固率在5～6％之间的实验原泥；调节污泥的pH:利用1mol/L的NaOH和HCl将pH调整到6.8
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7.1的范围内。调理后的污泥放入反应器内
[0010]步骤(2)对污泥进行第一次预处理，每隔8h向污泥中加入一次2mol/L的NH4Cl，开启搅拌器(1)，使污泥与其充分混合，处理周期为1d，第一次添加后游离氨浓度为35mg/L，第二次添加后为70mg/L，第三次添加后游离氨的最终浓度为100mg/L，在预处理阶段，每次添加NH4Cl之前对pH进行调节，保持其在6.8
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7.1范围内。
[0011]步骤(3)消化第一阶段：进入污泥消化阶段，开启加热棒(7)，利用全自动温控器(2)，使反应器温度每隔1h升高5℃，从25℃升至45℃,之后控制在45℃，利用搅拌控制器(6)将搅拌速率控制在120r/min,通过气体流量计(3)将ORP控制在
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200mV,使其保持微氧环境；消化第一阶段时间为3d；
[0012]步骤(4)对污泥第二次预处理：在消化第一阶段结束后进行第二次预处理，停止曝气与加热，待系统温度降至30℃以下后加入鼠李糖脂，分三次加入，每次相隔8h，每次加入的量保持一致，每次加入鼠李糖脂前对污泥进行pH调节，开启搅拌器(1)，使其与污泥充分混合，预处理周期为1d，加入鼠李糖脂的总量可以为0.04、0.06、0.08g/gTSS。
[0013]步骤(5)消化第二阶段:进入污泥消化阶段，利用全自动温控器(2)，使反应器温度每隔1h升高5℃，从25℃升至45℃,之后控制在45℃,利用搅拌控制器(6)将搅拌速率控制在120r/min,通过气体流量计(3)来将ORP控制在
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200mV,使其保持微氧环境；
[0014]本专利技术的技术原理为：游离氨调理能促使小分子有机物在游离氨渗透压的作用下，穿过细胞壁释放，从而提高污泥利用率，使更多的有机物溶出为挥发性脂肪酸的产生提供更多的底物，此外，还能协助破坏EPS及微生物细胞，从而提高VSS的降解速率；鼠李糖脂能通过提高胞外酶效率及相关微生物活性的方式促进可溶性有机物转化为挥发性脂肪酸，对与产酸发酵相关的微生物生长有显著促进作用。游离氨和鼠李糖脂联合预处理可以有效地促进挥发性脂肪酸的转化与积累。
[0015]本方法具有以下优势
[0016]1)提高了发酵液中挥发性脂肪酸的含量，极大程度提升了有机碳源的释放，为开发外加碳源提供数据及理论上的支撑。
[0017]2)有利于污泥的减量化，提高了VSS降解速率及降解程度，更好的实现污泥的减量化和稳定化。
附图说明
[0018]图1污泥自热高温微氧消化(ATMAD)反应器。
[0019]图中标号：1.搅拌器，2.全自动温控器，3.气体流量计，4.蠕动泵，5.WTW，6.搅拌控制器，7.加热棒。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明，但本专利技术并不限于以下实施例。
[0021]实例1
[0022]步骤(1)将污泥放入反应器内。
[0023]步骤(2)对污泥进行第一次预处理，每隔8h向污泥中加入一次2mol/L的NH4Cl，开启搅拌器(1)，使污泥与其充分混合，处理周期为1d，第一次添加后游离氨浓度为35mg/L，第二次添加后为70mg/L，第三次添加后游离氨的最终浓度为100mg/L，在预处理阶段，每次添加NH4Cl之前对pH进行调节，保持其在6.8
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7.1范围内。
[0024]步骤(3)消化第一阶段：进入污泥消化阶段，开启加热棒(7)，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化污泥微氧发酵过程产酸的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)取二沉池中的剩余污泥，采集的污泥先通过孔径为0.5mm的格筛除去毛发及尺寸较大的颗粒物，然后进入离心机以2200g的离心速率运行3min，将离心后的污泥调配成含固率在5～6％之间的实验原泥；调节污泥的pH:利用1mol/L的NaOH或HCl将pH调整到6.8
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7.1的范围内；调理后的污泥放入反应器内；步骤(2)对污泥进行第一次预处理，每隔8h向污泥中加入一次2mol/L的NH4Cl，开启搅拌器(1)，使污泥与其充分混合，处理周期为1d，第一次添加后游离氨浓度为35mg/L，第二次添加后为70mg/L，第三次添加后游离氨的最终浓度为100mg/L，在预处理阶段，每次添加NH4Cl之前对pH进行调节，保持其在6.8
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7.1范围内；步骤(3)消化第一阶段：进入污泥消化阶段，开启加热棒(7)，利用全自动温控器(2)，使反应器温度每隔1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高春娣，邢一言，毕豪华，刘奕伟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：