[發(fā)明專利]一種剩余污泥處理與資源回收的方法和一種提高VFAs產(chǎn)率的方法

有效

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• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107162314B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉和;李祎飛;馬惠君;劉宏波;符波
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C01B25/45;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 23211 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種調(diào)控污泥液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酸效果并在線脫氮除磷的方法，屬于有機(jī)固體廢棄物資源化領(lǐng)域。本發(fā)明將一種脫氮除磷裝置與上流式污泥厭氧流化床(UASB)耦合同步，以達(dá)到脫氮除磷并提高揮發(fā)性脂肪酸(VFA)產(chǎn)率的目的。所述脫氮除磷裝置為上流式，接收來自UASB污泥液態(tài)發(fā)酵的發(fā)酵液，按鳥糞石生成比例投加溶解性鎂鹽，經(jīng)過脫氮除磷的液體回流至UASB，生成的鳥糞石沉淀從反應(yīng)器底部移除。本發(fā)明方法，相較未同步脫氮除磷裝置的UASB發(fā)酵液，氨氮和總磷分別降低了78.09±0.30％和94.61±0.51％，同時回收鳥糞石1.52±0.04g/gPO₄^3?。同時，乙酸和丙酸占比提高到66.76±0.23％和16.54±0.17％，強(qiáng)化了乙酸和丙酸的定向產(chǎn)酸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種剩余污泥處理與資源回收的方法和一種提高VFAs產(chǎn)率的方法，屬于有機(jī)固體廢棄物資源化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

城市剩余污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)作為一種污泥資源化利用的途徑，在污水廠的應(yīng)用日益引起關(guān)注。污泥液態(tài)發(fā)酵是一種高效的產(chǎn)酸方法，具有發(fā)酵強(qiáng)度大、VFAs產(chǎn)量高和運(yùn)行能耗低等優(yōu)勢。然而，該方法也存在一些問題：一方面，發(fā)酵過程中由于蛋白質(zhì)類物質(zhì)逐漸被消耗產(chǎn)生大量氨氮，氨氮濃度可達(dá)1000mg/L以上，氨氮轉(zhuǎn)化為游離氨不斷積累而嚴(yán)重抑制微生物的活性，因此造成厭氧發(fā)酵效率偏低；另一方面，發(fā)酵液的氮磷含量偏高，遠(yuǎn)超污水廠排放限值，并且不能作為碳源直接投入污水廠，發(fā)酵液往往需要經(jīng)過脫氮除磷工藝才可以作為外加碳源。鑒于這些問題，污泥液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)VFAs技術(shù)的應(yīng)用目前存在一定阻礙。

目前，有研究將污泥發(fā)酵后富含VFAs的混合物進(jìn)行離心分離，得到的離心發(fā)酵液繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)脫氮除磷，PO₄^3－-P的質(zhì)量濃度從104.8mg/L降至6.2mg/L，回收率為94.1％；NH₄⁺-N的質(zhì)量濃度由379.6mg/L降至142.9mg/L，回收率為62.3％，發(fā)酵液中的氮磷得到了高效回收。這種方式也普遍用于處理豬糞或者禽畜糞便經(jīng)厭氧消化后的廢水。然而，由于需要對污泥發(fā)酵后的物質(zhì)進(jìn)行固液分離和化學(xué)脫氮除磷，增加了發(fā)酵液的后續(xù)處理步驟，并不利于整個工藝的運(yùn)行和管理，同時，現(xiàn)有研究都為序批式操作，污泥厭氧發(fā)酵和脫氮除磷總周期相對較長、效率較低，能耗偏大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，基于之前本實(shí)驗室關(guān)于污泥液態(tài)發(fā)酵技術(shù)的研究成果，本申請在污泥水解液化并且連續(xù)投入高負(fù)荷厭氧反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，將化學(xué)脫氮除磷裝置與污泥液態(tài)發(fā)酵同步運(yùn)行。該耦合工藝通過控制厭氧發(fā)酵裝置的有機(jī)負(fù)荷與化學(xué)脫氮除磷裝置中的回流比等參數(shù)，在發(fā)酵過程中在線可以去除高濃度的氮磷，大幅度降低發(fā)酵中氨氮的抑制效應(yīng)，緩解游離氨濃度過高而造成的微生物毒害，強(qiáng)化產(chǎn)酸微生物的活性，進(jìn)而提高VFAs的產(chǎn)率。同時，考慮到不同產(chǎn)酸微生物對游離氨的耐受程度不同，降低游離氨濃度會明顯促進(jìn)某些特定微生物活性，從而實(shí)現(xiàn)定向產(chǎn)酸。另一方面，該耦合工藝還可以在發(fā)酵過程中形成鳥糞石這種優(yōu)質(zhì)化肥，實(shí)現(xiàn)氮磷的同步回收，減少了發(fā)酵液脫氮除磷的后續(xù)處理過程，簡化了整個污泥厭氧發(fā)酵的工藝流程，發(fā)酵液可以直接作為外加碳源應(yīng)用在污水廠中，有利于污泥厭氧發(fā)酵的工業(yè)化應(yīng)用。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種剩余污泥處理與資源回收的方法，所述方法是將UASB反應(yīng)器與脫氮除磷裝置進(jìn)行耦合，脫氮除磷裝置接收來自UASB污泥液態(tài)發(fā)酵的發(fā)酵液，按鳥糞石生成比例投加溶解性鎂鹽，經(jīng)過脫氮除磷的液體回流至UASB，生成的鳥糞石沉淀從脫氮除磷裝置底部移除。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種提高UASB污泥液態(tài)發(fā)酵的VFAs產(chǎn)率的方法，所述方法是將UASB反應(yīng)器與脫氮除磷裝置進(jìn)行耦合，脫氮除磷裝置接收來自UASB污泥液態(tài)發(fā)酵的發(fā)酵液，經(jīng)過脫氮除磷的液體回流至UASB。