[發(fā)明專利]一種加熱循環(huán)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法

有效

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• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102586344A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 嚴媛媛;陳漢龍;楊蘭琴;戴曉虎;周琪
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: C12P7/40
• 分類號: C12P7/40;C02F11/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發(fā)明屬于污泥資源化處理技術領域，涉及一種加熱循環(huán)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法。

背景技術

隨著人們環(huán)保意識的增強及環(huán)保要求的提高，在污水處理過程中通常要求進行脫氮除磷。然而在微生物去除氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的過程中，它們需要大量的溶解性有機化合物作為碳源，例如易生物降解的有機物(如甲醇、乙酸等)利于反硝化過程的進行，而短鏈脂肪酸(包括乙酸、丙酸等)則有利于聚磷菌進行強化生物除磷。可是在多數(shù)情況下，污水中的短鏈脂肪酸都不能夠滿足微生物同時脫氮除磷的需要，尤其是在我國南方城市污水中的有機物更是不足。為了避免額外投加化學藥劑的昂貴費用，近來越來越多的研究者關注于利用污水廠產(chǎn)生的初沉污泥和剩余污泥來進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生有機酸，以補充生物脫氮除磷系統(tǒng)中微生物所需要的碳源。

厭氧發(fā)酵是指在無氧的條件下，利用兼性菌和專性厭氧細菌進行厭氧生化反應，降解污水污泥中有機物質(zhì)的一種污泥處理工藝。污泥厭氧發(fā)酵是一個極其復雜的過程，可用三階段發(fā)酵理論解釋。第一階段，在水解與發(fā)酵細菌作用下，碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等高分子物質(zhì)水解與發(fā)酵成單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氫等。第二階段，在產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸菌作用下，將第一階段產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成氫、二氧化碳和乙酸。第三階段，是通過兩組甲烷菌的作用，將氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷和將乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷。因此，若要提取污泥發(fā)酵過程中的有機酸，必須從兩個方面做起：(1)增加水解和產(chǎn)酸過程；(2)抑制產(chǎn)甲烷過程。據(jù)研究報道，產(chǎn)甲烷菌最合適的生存pH環(huán)境是在中性左右，而較高的pH(如pH＝9或10)能夠抑制產(chǎn)甲烷菌的活性。

眾所周知，在污泥厭氧發(fā)酵的產(chǎn)酸階段，有機顆粒水解是整個污泥產(chǎn)酸過程的限速步驟。然而組成污泥的微生物細胞壁對水解有很強的抑制作用，這就導致了傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵技術難以達到高效產(chǎn)酸的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對我國污泥中有機物含量較低，水解酸化較困難，難以高效產(chǎn)酸的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種加熱循環(huán)污泥厭氧發(fā)酵高效生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供了一種加熱循環(huán)污泥厭氧發(fā)酵高效生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，該方法包括以下步驟：

將濃縮污泥和脫水污泥配成混合污泥，取上述混合污泥作為進料進行堿性厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸，同時回流污泥進行加熱預處理，再循環(huán)進行堿性厭氧發(fā)酵，出料收集高含酸量混合液。

所述的混合污泥的含水率為88～98％。

所述的進料或出料是指每日進料量＝每日出料量＝消化污泥總量/污泥停留時間。

所述的堿性厭氧發(fā)酵是指在密閉厭氧的條件下，控制溫度為20～55℃，攪拌速度為30～250rpm，投加堿性試劑調(diào)節(jié)pH為9.0～11.0。

所述的堿性試劑為氫氧化鈉或生石灰。

所述的堿性厭氧發(fā)酵的污泥停留時間為3～8d。

所述的加熱預處理溫度為90～120℃，時間為10～60min。

所述的回流污泥的回流比為5～20％。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明所提供的方法將堿性調(diào)節(jié)、加熱強化破壁、循環(huán)回流等技術有機結(jié)合起來，實現(xiàn)了物理化學強化處理技術和微生物處理技術結(jié)合，真正實現(xiàn)了有機底物的高效利用、高效生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸，提高整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明利用城市污水廠產(chǎn)生的污泥來生產(chǎn)有機酸，不僅降低了污泥中的有機物對環(huán)境的危害，而且生產(chǎn)出了對污水廠有利用價值的有機酸，真正地實現(xiàn)了污染物的資源化利用。

3、本發(fā)明生產(chǎn)出的有機酸可用于污水廠內(nèi)補充生物脫氮除磷工藝中碳源的不足，滿足脫氮除磷微生物對碳源的需求，從而可以降低出水中氮、磷等營養(yǎng)元素的濃度，防止水體富營養(yǎng)化的發(fā)生。

4、本發(fā)明提供的系統(tǒng)不僅處理效率高，而且結(jié)構(gòu)緊湊、相互配合運作，運行穩(wěn)定，適合在大中小污水處理廠中推廣應用。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明的加熱循環(huán)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例1

圖1表示本發(fā)明的加熱循環(huán)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法的流程圖。