[發明專利]限量式催化絮凝去除腐殖酸提高污泥液態發酵產酸的方法

有效

• 申請號: 202011565447.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112607990B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉和;劉宏波;黃芳;符波;鄭志永;崔敏華;張衍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C02F11/10
• 分類號: C02F11/10;C02F9/08;C12P7/40;C02F101/30
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發明公開了限量式催化絮凝去除腐殖酸提高污泥液態發酵產酸的方法，屬于污泥處理領域。本發明將城市污泥調至一定濃度，然后在高溫高壓反應釜中進行熱水解，將污泥中的有機物釋放入到液相中；進行固液分離，得到含高濃度溶解性有機物的污泥水解液；加入TiO₂，利用紫外光進行照射，待污泥水解液中腐殖酸的zeta電位為?30.0～?20.0mV時停止照射，再CaCl₂進行化學絮凝，固液分離除去沉淀，將上清液進行液態發酵產酸。本發明方法能夠最大程度地促進污泥厭氧發酵產酸，解決了目前水解液液態發酵產酸效率低、成本高以及資源化利用效率低等問題；溶解性腐殖酸濃度降低了65％?70％，總體的產酸效率明顯提高。

技術領域

本發明涉及限量式催化絮凝去除腐殖酸提高污泥液態發酵產酸的方法，屬于污泥處理領域。

背景技術

如今，將廢水處理廠轉向“碳中和”的環保理念引起了極大的關注。因此，從剩余污泥中獲得有機能量的方法使厭氧消化再次恢復普及。盡管厭氧消化可以相對容易地將剩余污泥轉化為有機能量，但由于水解階段的限速步驟，以及污泥中含有的難降解的有機物如木質纖維素物質和腐殖酸物質的穩定結構，導致厭氧消化轉化效率相對較低。

目前，熱水解已被廣泛用于提高污泥厭氧消化性能。在污泥水解過程中，蛋白質、多糖等有機物被充分釋放至液相，提高污泥厭氧發酵效果。但是，熱水解過程中一些具有抑制特性的有機物，如腐殖酸，也會被大量釋放出來。溶解性腐殖酸會干擾污泥厭氧發酵產酸過程中的水解酶的活性，并且會與底物結合成較大分子量的物質，使得發酵微生物無法充分接觸、利用有機底物。從而，使得污泥厭氧發酵產有機酸受到阻礙。腐殖酸作為腐殖質的主要組成之一，含有許多活性官能團，如羧酸，酚，醇羥基，醌基和酮基等，具有非常復雜的化學結構。

現階段，國內外涉及腐殖酸類物質去除的報道，主要集中在污水處理領域，且局限于添加金屬離子絡和沉降去除，但污泥厭氧發酵體系中，起到抑制作用的主要是溶解性的腐殖酸，其絮凝去除效果非常不理想。在處理天然水體中的腐殖酸類物質時，也有少量通過使用TiO₂基材料進行紫外光催化降解的研究，通過投加大量的催化劑和過強度的光照，將腐殖酸類物質降解為小分子物質，實現去除目的。考慮的污泥水解液中，腐殖酸濃度非常高，為天然水中的500-1000倍以上，如果采用傳統方法，需要消耗大量昂貴的催化劑和光能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種提高水解液液態發酵有機酸產量的方法，利用化學絮凝和光催化的聯合作用，改變腐殖酸的結構特性，破壞腐殖酸的穩定結構并且將其從大分子分解為小分子，從而促進水解液中腐殖酸的沉淀，為提高水解液也太發酵產酸效率提供一種條件溫和、環保的處理方法及運行參數。

本發明提供了一種限量式催化絮凝去除腐殖酸提高污泥液態發酵產酸的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將城市污泥調至一定濃度，然后在高溫高壓反應釜中進行熱水解，將污泥中的有機物釋放入到液相中；

(2)將步驟(1)得到的反應物進行固液分離，得到含高濃度溶解性有機物的污泥水解液；

(3)向步驟(2)得到的污泥水解液中加入一定量的TiO₂，利用紫外光進行照射，待污泥水解液中腐殖酸的zeta電位為-30.0～-20.0mV時停止照射；

(4)再在步驟(3)的體系中加入一定量的CaCl₂進行化學絮凝，固液分離除去沉淀，將上清液進行液態發酵產酸。

在本發明的一種實施方式中，所述城市污泥是指來自城市污水處理廠的脫水污泥，原始pH值為6.5-7.5，TS濃度為140-160g/L，VS濃度為70-90g/L，SCOD為130.0-140.0mg/L。

在本發明的一種實施方式中，步驟(1)中將城市污泥調至污泥濃度為50-150g/L。