[發明專利]一種低強度超聲破解污泥與秸稈水解酸化補充碳源促進生物脫氮的方法及其應用

無效

• 申請號: 201210178761.7
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102718316A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 王芬;季民;姜曉剛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/28;C02F3/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于廢水生物處理領域，主要涉及一種低強度超聲破解污泥與秸稈水解酸化補充碳源促進生物脫氮的方法及其應用。?

背景技術

富營養化問題是當今世界面臨的主要水污染問題之一，而氮、磷是引起水體富營養化的主要因素。隨著公眾環境意識的提高和國內外對氮、磷排放限制標準的日趨嚴格。生物脫氮技術是當前應用最為廣泛的污水脫氮技術，即通過硝化菌、反硝化菌作用實現氮的去除，充足的碳源是實現高效脫氮的關鍵。一般認為，當生物池進水C/N低于3.4時，需要外加碳源來保證良好的生物脫氮效果，而我國大部分城市污水處理廠進入生物池的污水C/N比均低于此值，污水中有機碳源不足導致生物脫氮效率低下。為提高生物脫氮效率，實現出水總氮（TN）達標排放，需要投加甲醇、乙醇補充有機碳源，這樣就增加了污水處理廠運行成本。可見，碳源問題的解決與否關系著生物脫氮效率的高低與城市污水處理廠運行成本的高低。剩余污泥內存在有機碳源，但是可轉化為揮發性脂肪酸（VFAs）被反硝化菌利用的數量較少，需要再尋找新的碳源形式。?

另外，我國每年農作物秸稈產量巨大，農作物秸稈中有機物含量高，而且可以水解酸化為VFAs被反硝化菌作為碳源利用。但是在我國的廣大農村地區，農作物秸稈大部分都被直接焚燒或者廢棄堆置。如何利用農作物秸稈中有機物提高生物脫氮效率，這對我國農作物秸稈利用以及低碳氮比污水生物脫氮技術發展具有重要意義。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，針對剩余污泥中碳源不足的問題，本發明提供了一種低強度超聲破解污泥與農作物秸稈水解酸化補充碳源促進生物脫氮以及污泥減量的工藝，解決目前污泥排放量大、農作物秸稈未妥善處置、反硝化碳源外加成本高的問題。?

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：?

一種低強度超聲破解污泥與秸稈水解酸化補充碳源促進生物脫氮的方法，按照下述步驟進行：首先（即步驟1）利用低強度超聲波破解剩余污泥，然后（即步驟2）將破解剩余污泥和秸稈進行混合預處理后，進行水解酸化，最后（即步驟3）將水解酸化液進行回流。?

所述步驟1中，破解預處理剩余污泥量為進水量（即沉砂池出水）的5%—10%，污泥濃縮至含固率為2-3wt%，超聲破解時間1-10min，優選3—8min；破解所用超聲處理器形式為多探頭式（例如4—8個探頭），超聲頻率為20—40kHz，探頭直徑為20—30mm，超聲聲能密度為0.2—0.8kW/m³，優選0.5—0.8kW/m³。?

所述步驟2中，所述秸稈可以選用農作物秸稈（例如農作物玉米秸稈、小麥秸稈、高粱秸稈、水稻秸稈），利用機械粉碎機將其粉碎，粉碎后過篩子，篩分后的秸稈存放在通風干燥處保存備用，秸稈粉末尺寸優選20～50目。?

所述步驟2中，預處理浸泡液為破解后濃縮剩余污泥（含水率97-98wt%）；預處理時，稱取篩分后農作物秸稈粉末，按照固液比為1:15～1：25（秸稈質量：破解后濃縮剩余污泥體積），將其投入秸稈浸泡池，浸泡于濃縮剩余污泥中，池中水力停留時間（HRT，即預處理時間）為12-48h。?

所述步驟2中，剩余污泥與秸稈混合后進入水解酸化池進行水解酸化處理，經充分水解酸化，污泥與農作物秸稈中慢速生物降解物質，如纖維素、半纖維素、蛋白質、多糖、脂類等物質分解為大量揮發性脂肪酸類物質（VFAs），如乙酸、丙酸、丁酸等，這類物質可作為反硝化所需碳源，實現生物反硝化脫氮，水解酸化池最佳水力停留時間為24-72h。?

所述步驟3中，水解酸化后混合液回流至生物缺氧池前端，反硝化細菌利用其為碳源，將污水中硝酸鹽氮轉化為氮氣，實現生物脫氮，缺氧池最佳水力停留時間為2-4h。?

與一般剩余污泥水解酸化補充反硝化碳源工藝相比，本發明的優點在于：采用剩余污泥浸泡預處理農作物秸稈，充分利用了剩余污泥中存在的水解酶，提高了農作物秸稈預處理效果，彌補了剩余污泥中水解酸化碳源不足的問題，充分利用了剩余污泥與農作物秸稈中的碳源，無需外加碳源，提高了生物脫氮效率。本發明可以應用于厭氧-缺氧-好氧（A2O）或者缺氧-好氧（AO工藝）污水處理廠生物處理工藝升級改造、新建生物除磷脫氮工藝等，經推廣后可以提高生物脫氮效率，減少污泥產量，實現污泥與農作物秸稈資源化，降低運行費用，產生顯著的環境效益和經濟效益。?

附圖說明