【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护及资源化，具体涉及一种铁盐强化硫代硫酸盐处理污泥厌氧发酵产酸、硫化氢控制和污泥沼渣脱水的方法。
技术介绍
1、厌氧发酵已被证实是一种可持续的剩余污泥处理技术，其可实现污泥资源化、减量化、稳定化和无害化。尤其剩余污泥厌氧发酵回收短链脂肪酸，由于其发酵时间短、经济价值高、应用范围广，引起广泛关注。通常，由于胞外聚合物结构复杂，剩余污泥中被包封的有机物难以水解溶出，加之产甲烷菌快速消耗短链脂肪酸，传统的污泥厌氧发酵产短链脂肪酸效率较低。
2、研究者采用了许多策略，包括物理法、化学法、生物法和联合法，以提高剩余污泥厌氧发酵产短链脂肪酸效率。其中，硫代硫酸盐预处理剩余污泥厌氧发酵已被证实为一种有效的将剩余污泥转化为短链脂肪酸的方法(water research 2023,238:120013)。然而，该方法存在以下弊端：(i)需要投加高浓度硫代硫酸盐(>1000mg s/l)促进污泥产酸；(ii)产生腐蚀性、有毒有臭的硫化氢(2000～5000ppm)增加了发酵罐腐蚀的风险，同时会对环境和人类健康构成潜在威胁；(iii)硫代硫酸盐预处理污泥厌氧发酵会导致污泥沼渣脱水性能恶化，增加了污泥沼渣处理难度和成本。
技术实现思路
1、本专利技术为解决硫代硫酸盐预处理污泥厌氧发酵体系产酸量低、硫化氢生成和污泥沼渣脱水性能恶化等问题，提供一种铁盐强化硫代硫酸盐处理污泥厌氧发酵产短链脂肪酸、硫化氢控制和污泥沼渣脱水的方法。该方法利用铁盐强化硫代硫酸盐，充分促进污泥有机
2、所述的铁盐强化硫代硫酸盐处理污泥厌氧发酵产酸、硫化氢控制和污泥沼渣脱水的方法为：将剩余污泥经自然沉降后弃去上清液得到浓缩污泥，然后转入发酵罐中；投加硫代硫酸盐，搅拌反应16-32h，优选20-24h；再投加铁盐，投加厌氧污泥作为接种物，搅拌混匀，用氮气驱除氧气后密封发酵罐，恒温厌氧发酵。
3、所述剩余污泥取自污水厂二沉池，所述浓缩污泥浓度为20-25g/l。
4、所述自然沉降时间为20-30h，沉降时置于2-6℃环境中。
5、所述硫代硫酸盐为na2s2o3、k2s2o3中的一种或两种。
6、所述硫代硫酸盐以硫元素计，与剩余污泥干重比值范围为0.0288-0.0384:1。
7、所述搅拌反应的转速为60-100rpm。
8、所述铁盐为fecl3、fe(no3)2中的一种或两种。
9、所述铁盐以铁计和硫代硫酸盐以硫计的质量比范围为1-6:3，优选3-4:3。铁盐和硫代硫酸盐质量比对短链脂肪酸产酸、硫化氢控制和污泥沼渣脱水性能有很大影响。比值为3:3时，短链脂肪酸产量最高，硫化氢去除率为96.5％，污泥沼渣毛细吸水时间较对照组缩短42.4％。进一步增大铁盐和硫代硫酸盐质量比不能继续提高短链脂肪酸产量，同时，对硫化氢去除率和污泥沼渣脱水性能改善作用不显著。
10、所述厌氧污泥取自污水厂aao工艺厌氧段，经自然沉降后污泥浓度为15-20g/l。
11、所述厌氧污泥和剩余污泥以干重计的比值为0.25-1:1。
12、所述搅拌混匀的时间为5-10min，搅拌转速为100-150rpm。
13、所述氮气驱除氧气的时间为20-30min。
14、所述恒温厌氧发酵的温度为30-40℃。
15、所述恒温厌氧发酵期间的ph值为4.8-6.8。
16、所述恒温厌氧发酵期间上清液溶解性化学需氧量浓度为300-1800mg/l。
17、所述恒温厌氧发酵期间硫化氢浓度为5.0-850ppm，上清液溶解性硫代硫酸盐浓度为0-250mg s/l，溶解性硫酸盐浓度为0-145mg s/l，溶解性亚硫酸盐浓度为0-2.0mg s/l，溶解性硫化物浓度为0-60mg s/l。
18、所述恒温厌氧发酵期间上清液溶解性三价铁浓度为5.0-50mg fe/l，溶解性亚铁浓度为1.0-480mg fe/l。
19、所述恒温厌氧发酵的时间为4-14d，优选10-12d。发酵时间对短链脂肪酸产量有很大影响。
20、本专利技术中，利用铁盐强化硫代硫酸盐处理污泥厌氧发酵产酸、硫化氢控制和污泥沼渣脱水的基本原理是：铁盐强化硫代硫酸盐处理促进了剩余污泥有机质溶出，为厌氧发酵产短链脂肪酸提供了充足的基质，此外铁盐发挥三方面作用：(i)调节发酵体系的ph值为4.8～6.3，为剩余污泥厌氧发酵创造了适宜条件；(ii)抑制硫还原菌和关键硫酸盐还原酶活性，从而减少发酵期间硫化氢生成；(iii)充当混凝剂，通过压缩双电层作用或吸附电中和原理，改善了污泥沼渣脱水性能。铁盐和硫代硫酸盐质量比为3:3时，发酵期间发酵罐上清液溶解性亚铁浓度为10-180mg fe/l，产酸菌(比如g_saccharimonadales)成为优势种属，硫还原菌(比如g_olb14)明显减少，硫酸盐还原酶(比如硫酸腺苷酸转移酶(sat)、磷酸腺苷磷酰硫酸还原酶(cysh))活性明显降低。上述因素促成铁盐强化硫代硫酸盐处理剩余污泥厌氧发酵产短链脂肪酸、硫化氢控制和污泥沼渣脱水。
21、本专利技术的有益效果包括：
22、1、将污水厂剩余污泥转化为高价值的短链脂肪酸，实现了污泥资源化，产生的短链脂肪酸在溶解性化学需氧量中占比为43.7％～71.6％。
23、2、投加铁盐进一步提升了短链脂肪酸产量，同时减少了硫化氢生成，改善了污泥沼渣脱水性能，降低了污泥沼渣后续处理成本，节省费用为1.64～1.82万元/年(以30m3/d的污水厂计)。
24、3、本专利技术得到的短链脂肪酸可维持生物脱氮除磷系统(例如实验室运行的强化生物除磷反应器)稳定运行，除磷率维持在90％以上。
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1.一种铁盐强化硫代硫酸盐处理污泥厌氧发酵产酸、硫化氢控制和污泥沼渣脱水的方法，其特征在于，所述方法的具体操作为：将剩余污泥经自然沉降后弃去上清液得到浓缩污泥，然后转入发酵罐中；投加硫代硫酸盐，搅拌反应16-32h，优选20-24h；再投加铁盐，投加厌氧污泥作为接种物，搅拌混匀，用氮气驱除氧气后密封发酵罐，恒温厌氧发酵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述剩余污泥取自污水厂二沉池，所述浓缩污泥浓度为20-25g/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫代硫酸盐为Na2S2O3、K2S2O3中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫代硫酸盐以硫元素计，与剩余污泥干重比值范围为0.0288-0.0384:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁盐为FeCl3、Fe(NO3)2中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁盐以铁计和硫代硫酸盐以硫计的质量比范围为1-6:3，优选3-4:3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厌氧污泥和剩余污泥以干重计的比值为0.25-1:1。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒温厌氧发酵的温度为30-40℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒温厌氧发酵的时间为4-14d，优选10-12d。
...【技术特征摘要】
1.一种铁盐强化硫代硫酸盐处理污泥厌氧发酵产酸、硫化氢控制和污泥沼渣脱水的方法，其特征在于，所述方法的具体操作为：将剩余污泥经自然沉降后弃去上清液得到浓缩污泥，然后转入发酵罐中；投加硫代硫酸盐，搅拌反应16-32h，优选20-24h；再投加铁盐，投加厌氧污泥作为接种物，搅拌混匀，用氮气驱除氧气后密封发酵罐，恒温厌氧发酵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述剩余污泥取自污水厂二沉池，所述浓缩污泥浓度为20-25g/l。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫代硫酸盐为na2s2o3、k2s2o3中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫代硫酸盐以硫元素计，与剩余污泥干重比值范围为0.0288-0.0384:1...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭刚，程伯夷，张达，王宗平，林青山，周立昌，毕鑫祺，江锦琦，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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