[發明專利]一種超聲波輔助快速厭氧發酵的方法

有效

• 申請號: 201910271225.3
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109824225B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 范榮桂;尹利鵬;魏來;張澤偉
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C12P7/40;C12P5/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本發明的一種超聲波輔助快速厭氧發酵的方法，屬于環保技術領域，方法包括步驟：1)取待處理污泥，加入相應量水后，用超聲波預處理5～30min；2)將步驟1)中的預處理后污泥中加入表面活性劑，并調節pH，發酵得到發酵液；其中，表面活性劑為鼠李糖、十二烷基苯磺酸鈉和正己基葡糖苷的一種，調節初始pH為8～11，溫度為25～40℃，發酵時間為2～4d。采用本發明的發酵方法能快速、高收率地厭氧發酵得到短鏈脂肪酸，具有可觀的經濟效益和環境效益，適宜推廣應用。

技術領域：

本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種超聲波輔助快速厭氧發酵的方法。

背景技術：

污泥的厭氧消化，是實現污泥減量化和再生利用的一種有效方法，受到國內外研究者的重視。污泥厭氧消化是把污泥中復雜的有機物質水解為小分子物質，其中短鏈脂肪酸是厭氧消化重要的中間產物，主要有乙酸、丙酸、丁酸等一些小分子酸，特別是乙酸，它是短鏈脂肪酸中的主要成分，短鏈脂肪酸廣泛運用于涂料、油漆等原料的制備中，也可作為污水處理廠脫氮除磷工藝反硝化過程中所需的碳源,或經提取后用于合成其它化學品，如乙酸可化學合成為乙酸纖維素，然后可以再進一步轉化為阿斯匹林、乳膠涂料等化學品。污泥中的復雜有機物質主要包括蛋白質、糖類和脂肪，它們基本上都屬于長鏈有機分子。利用剩余污泥厭氧發酵產生的揮發性脂肪酸(VFAs)作為污水廠脫氮除磷工藝反硝化過程中的碳源，既節約了資源，也實現了污泥的資源化與減量化,這對我國資源能源短缺、城市生活污水碳氮比(C/N)低以及污泥處理處置費用高等現狀具有直接現實的意義。但消解過程時間長，產物分離難度大，這是制約污泥資源化應的難點所在。

污泥采取預處理可以促進污泥水解發酵產生揮發性脂肪酸(VFAs)。在對污泥水解發酵研究早期，很多學者采用單一預處理技術如熱處理、堿處理及破碎處理技術。

污泥預處理技術中，超聲波技術與化學法、加熱法及機械法相比較有較大的優勢，化學方法需要投加大量藥劑，投加量控制復雜；加熱法易造成反應器的腐蝕，污泥量較大時，操作管理復雜；機械方法破解效果最好，但能耗較大。其中超聲波技術設備最為簡單，耗能相對較少，同時不需要外加條件的處理，比較易于推廣。但是，目前超聲預處理仍然存在發酵時間較長，短鏈脂肪酸產率低，工藝不穩定等缺陷，阻礙了其進一步推廣。

發明內容：

本發明的目的是克服上述現有技術存在的不足，提供一種超聲波輔助快速厭氧發酵的方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種超聲波輔助快速厭氧發酵的方法，包括步驟如下：

(1)取污泥，按配比待處理污泥：水＝(1～2)：(2～3)，將二者混合均勻后，用超聲波預處理；

(2)將步驟(1)中的預處理后的污泥中加入表面活性劑，并調節初始pH為7～11，進行厭氧發酵，獲得發酵液，完成發酵，其中，所述的發酵溫度為25～40℃，發酵時間為2～4d。

所述的步驟(1)中，由于厭氧發酵所產的酸在污泥里難以實現提取利用，所以需要按配比加入相應量的水，使所產酸溶解到液相中方便提取利用。

所述的步驟(1)中，超聲波脈沖比為2：1～3：2，聲能密度為2～5W/ml，所述的超聲波預處理在室溫下進行，超聲波預處理時間為5～30min。

所述的步驟(1)中，待處理污泥中SCOD含量為65～70mg/L，蛋白質含量達到30～35mg/L，磷含量達到7.1～7.9mg/L，揮發性脂肪酸VFAs含量為64～200mg/L，污泥顆粒較大、液相中能被厭氧菌利用的有機底物含量較少。

所述的步驟(1)中，經測定，超聲后污泥中SCOD含量100～172mg/L，蛋白質含量達到290～422mg/L，磷含量達到13.1～22.8mg/L。