[發(fā)明專利]一種基于碳源回用的污泥處理工藝

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• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107285583A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏恒翀;吳麗穎;李平;吳祖力;朱鳳霞;馮濤
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市海源能源科技有限公司
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/04;C02F11/12
• 代理公司: 深圳市中科創(chuàng)為專利代理有限公司44384
• 代理人: 高早紅,謝亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污泥厭氧發(fā)酵處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于碳源回用的污泥處理工藝。

背景技術(shù)

據(jù)《2015-2016年污泥處理市場分析報告》，截至2015年底，我國城市生活污水排放量約為500億噸，年產(chǎn)含水率80％的污泥3500多萬噸，工業(yè)廢水排放量約220億噸，年產(chǎn)含水率80％的污泥約有3520多萬噸，因此污水處理過程產(chǎn)生的污泥高達(dá)7000萬噸以上。污泥中所含的部分有害物質(zhì)若不及時進(jìn)行妥善的處理與處置，將會對環(huán)境造成直接或潛在的污染。我國城鎮(zhèn)污水處理廠實際運行過程中，普遍存在進(jìn)水COD不足，出水氮磷不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的問題，為滿足污水廠提標(biāo)升級的迫切需求，需要向污水中投加額外碳源(如甲醇、乙酸鈉等)，碳源是生物生長的一類營養(yǎng)物，為細(xì)胞的正常生長、分裂提供物質(zhì)基礎(chǔ)，但額外碳源的投加將大大增加污水處理的成本。

利用剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)是實現(xiàn)污泥減量和資源化利用的有效途徑。然而在污泥厭氧發(fā)酵的過程中，水解酸化階段的產(chǎn)物有機(jī)酸易被甲烷菌消耗而難以大量積累，這對于以有機(jī)碳源回用為目標(biāo)的污泥處理是非常不利的。并且污泥水解酸化的過程中隨著有機(jī)物的溶出，大量的氮磷也隨之釋放到水解酸化液中，據(jù)報道城市污泥(含水率為90％)水解酸化液中氮與磷的濃度分別高達(dá)1299mg/L、94mg/L，高濃度的氮磷進(jìn)一步增加了后續(xù)生物無法脫氮除磷的氮磷負(fù)荷。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于碳源回用的污泥處理工藝，使得污泥在厭氧發(fā)酵水解酸化的過程中，促進(jìn)有機(jī)酸的的積累以及對氮磷的有效去除。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于碳源回用的污泥處理工藝，具體步驟如下：

(1)剩余污泥熱堿預(yù)處理:取城市污水處理廠二沉池排出的剩余污泥為發(fā)酵污泥，自然靜置沉淀24h后倒入5mol/L的NaOH，調(diào)節(jié)至污泥的pH值為10，然后置于90℃恒溫的加熱裝置中熱堿預(yù)處理2h，并不斷攪拌。剩余污泥熱堿預(yù)處理能夠破壞污泥中微生物的細(xì)胞壁，促進(jìn)胞外聚合物(EPS)的溶解及內(nèi)碳源的釋放，使得大分子有機(jī)物如蛋白質(zhì)、多糖等釋放出來。

(2)污泥接種：取經(jīng)過步驟(1)處理后的污泥，接種馴化成熟的水解酸化污泥，其中馴化成熟的水解酸化污泥與被接種的污泥的體積比為10％，污水處理廠預(yù)處理池或者生化池中的馴化成熟的污泥中含有大量的水解細(xì)菌與酸化菌以促進(jìn)被接種污泥的水解酸化；

(3)剩余污泥水解酸化：向步驟(2)中的污泥添加濃度為20mmol/L的二溴乙烷磺酸鈉(BES)和濃度為0.1g/g VSS的CaO₂，BES能夠抑制產(chǎn)甲烷菌、嗜氫產(chǎn)甲烷菌等微生物的活性，從而促進(jìn)有機(jī)酸的積累，CaO₂能夠有效降低水解酸化液中的氮磷。將污泥置于反應(yīng)器中，通入5min氮氣以驅(qū)除反應(yīng)器中的空氣，然后將反應(yīng)器加塞密封攪拌進(jìn)行水解酸化，反應(yīng)器連續(xù)運行7天，其攪拌速率為100rmp，水解酸化的反應(yīng)溫度為室溫，在水解酸化的過程中，控制反應(yīng)器的pH為10±0.2，通過每24h添加NaOH來控制pH值；

(4)得到可資源化利用的溶解性有機(jī)碳源：將步驟(3)的水解酸化產(chǎn)物通過靜置沉淀后再進(jìn)行固液分離，得到溶解性有機(jī)碳源含量高、氮磷濃度底的污泥水解酸化液，并定期取樣，測定酸化液各指標(biāo)。

采用上述方案，本發(fā)明先對剩余污泥進(jìn)行熱堿預(yù)處理，污泥細(xì)胞分解，從而大分子有機(jī)物如蛋白質(zhì)、多糖等釋放到上清液中，經(jīng)過水解酸化菌等微生物作用轉(zhuǎn)變?yōu)閾]發(fā)性有機(jī)酸，在水解酸化過程中添加BES抑制了產(chǎn)甲烷菌、嗜氫產(chǎn)甲烷菌等微生物活性，促進(jìn)了有機(jī)酸的積累。污泥水解酸化過程中隨著有機(jī)物的溶出，大量的氮磷也釋放到水解酸化液中，CaO₂的添加有效地去除水解酸化液中的氨氮和正磷酸鹽。利用本工藝方法，不僅使剩余污泥減量化，而且剩余污泥水解酸化液中溶解性有機(jī)物最高濃度可達(dá)5800～6200mg/L，有機(jī)酸累積濃度為1335mg/L，氨氮和正磷酸鹽濃度分別為180～200mg/L、8～10mg/L，為低C/N比城市污水的提標(biāo)升級處理提供了可資源化利用的碳源。

附圖說明

圖1為從城市污水處理廠中排出的剩余污泥的各成分含量統(tǒng)計表。

圖2為三個實施例水解酸化過程中SCOD濃度變化圖。

圖3為三個實施例水解酸化過程中VFAs含量累積圖。

圖4為三個實施例水解酸化過程中NH₄⁺-N濃度變化圖。