[發(fā)明專利]一種低強(qiáng)度超聲預(yù)處理污泥與有機(jī)垃圾水解酸化補(bǔ)充碳源促進(jìn)生物脫氮的方法及其應(yīng)用

無效

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• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102718318A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王芬;季民;姜曉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水生物處理領(lǐng)域，更加具體地說，主要涉及一種低強(qiáng)度超聲破解污泥與有機(jī)垃圾水解酸化補(bǔ)充碳源促進(jìn)生物脫氮以及污泥減量的方法及其應(yīng)用。?

背景技術(shù)

富營養(yǎng)化問題是當(dāng)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(yǎng)化的主要因素。隨著公眾環(huán)境意識的提高和國內(nèi)外對氮、磷排放限制標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格。生物脫氮技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的污水脫氮技術(shù)，即通過硝化菌、反硝化菌作用實現(xiàn)氮的去除，充足的碳源是實現(xiàn)高效脫氮的關(guān)鍵。一般認(rèn)為，當(dāng)生物池進(jìn)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(jìn)入生物池的污水C/N比均低于此值，污水中有機(jī)碳源不足導(dǎo)致生物脫氮效率低下。為提高生物脫氮效率，實現(xiàn)出水總氮（TN）達(dá)標(biāo)排放，需要投加甲醇、乙醇補(bǔ)充有機(jī)碳源，這樣就增加了污水處理廠運(yùn)行成本。可見，碳源問題的解決與否關(guān)系著生物脫氮效率的高低與城市污水處理廠運(yùn)行成本的高低。剩余污泥內(nèi)存在有機(jī)碳源，但是可轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）被反硝化菌利用的數(shù)量較少，需要再尋找新的碳源形式。?

另外，我國每年有機(jī)垃圾（如餐廚垃圾、果蔬垃圾等）產(chǎn)量巨大，有機(jī)垃圾中有機(jī)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。如何利用有機(jī)垃圾中有機(jī)物提高生物脫氮效率，這對我國有機(jī)垃圾利用以及低碳氮比污水生物脫氮技術(shù)發(fā)展具有重要意義。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對剩余污泥中碳源不足的問題，本發(fā)明提供了一種污泥與有機(jī)垃圾水解酸化補(bǔ)充碳源促進(jìn)生物脫氮的方法及其應(yīng)用，解決目前污泥排放量大、有機(jī)垃圾未妥善處置、反硝化碳源外加成本高的問題。?

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：?

一種低強(qiáng)度超聲預(yù)處理污泥與有機(jī)垃圾水解酸化補(bǔ)充碳源促進(jìn)生物脫氮的方法，按照下述步驟進(jìn)行：首先（即步驟1）利用低強(qiáng)度超聲破解剩余污泥，然后（即步驟2）將超聲破解的剩余污泥與有機(jī)垃圾混合水解酸化，最后（即步驟3）將水解酸化液回流。?

所述步驟1中，破解預(yù)處理剩余污泥量為進(jìn)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(yōu)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(yōu)選0.5—0.8kW/m³。?

所述步驟2中，破解后濃縮剩余污泥的含水率為97-98wt%，按照固液比為1:10—1：30（有機(jī)垃圾質(zhì)量：剩余污泥體積）稱取有機(jī)垃圾與剩余污泥充分混合后進(jìn)行水解酸化處理，經(jīng)充分水解酸化，污泥與有機(jī)垃圾中慢速生物降解物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、多糖、脂類等物質(zhì)分解為揮發(fā)性脂肪酸類物質(zhì)（VFAs），如乙酸、丙酸、丁酸等，這類物質(zhì)可作為反硝化所需碳源，實現(xiàn)生物反硝化脫氮；剩余污泥和有機(jī)垃圾混合后在水解酸化池最佳水力停留時間為12-60h；其中有機(jī)垃圾可預(yù)先進(jìn)行粉碎處理后再與剩余污泥進(jìn)行混合。?

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(xì)菌利用其為碳源，將污水中硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑢崿F(xiàn)生物脫氮，缺氧池最佳水力停留時間為2-4h。?

城市有機(jī)生活垃圾（organic?fraction?of?municipal?solid?waste，OFMSW）又稱濕垃圾，是指城市生活垃圾中有機(jī)物成分的廢棄物，主要來源于居民生活小區(qū)，餐館食堂，農(nóng)貿(mào)市場，公園街道，食果品加工廠等。按照現(xiàn)有技術(shù)記載（何品晶，馮肅偉，邵立明.城市固體廢物管理[M]，科學(xué)出版社，北京，2003，56），具體分類如下：?

1.有機(jī)垃圾：廚余、果皮?

2.無機(jī)垃圾?

3.廢品：紙類、塑料、玻璃、金屬、布類等?

本發(fā)明的技術(shù)方案使用剩余污泥與有機(jī)垃圾水解酸化補(bǔ)充碳源促進(jìn)生物脫氮的工藝，在挑選有機(jī)垃圾時從OFMSW中選取能夠水解酸化的垃圾種類，如以廚余為代表的餐廚垃圾和以果皮為代表的果蔬垃圾，不包括廢紙和塑料等廢品。與一般剩余污泥水解酸化補(bǔ)充反硝化碳源工藝相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：彌補(bǔ)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有機(jī)垃圾中的碳源，無需外加碳源，提高了生物脫氮效率。本發(fā)明可以應(yīng)用于厭氧-缺氧-好氧（A2O）與缺氧-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(jīng)推廣后可以提高生物脫氮效率，減?少污泥產(chǎn)量，實現(xiàn)污泥與有機(jī)垃圾資源化，降低運(yùn)行費(fèi)用，產(chǎn)生顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。?