[發明專利]一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發酵產酸激勵方法

在審

• 申請號: 202210137123.4
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114410700A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 劉宏波;黃俊;梅益軍;鄧壯;袁淼卉
• 申請（專利權）人: 蘇州美淼環保科技有限公司
• 主分類號: C12P7/54
• 分類號: C12P7/54;C02F11/10;C02F101/30
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 李丹

本發明公開一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發酵產酸激勵方法，先將待處理的污泥調至一定的含水量，在高溫高壓下進行熱水解，然通過固液分離去除熱水解產物中的固相殘渣，再加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性組分，然后接種發酵產酸污泥進行第一次發酵產酸，在第一次發酵產酸穩定后加入蛋白水解酶和多糖水解酶進行第二次厭氧發酵產酸。本發明方法利用炭材料吸附抑制性副產物和發酵后期投加水解酶刺激的聯合激勵手段，提高了污泥高溫熱水解液中有機底物的降解，最大程度地使污泥中有機物向高附加值揮發性脂肪酸轉化，顯著提高了污泥厭氧發酵所產有機酸量；且本發明方法可以充分利用發酵底物，實現了污泥的資源化，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發酵產酸激勵方法。

背景技術

據統計，我國每年大約有900萬噸（干重）污泥產生，并且以超過10%的速度逐年增長。污泥處置成本可占污水處理廠總運行成本的20~50%，甚至高達70%。厭氧發酵產酸技術可將廢棄的污泥有機物轉化成高附加值有機酸，在大量水解細菌、產酸菌作用下，將污泥中以顆粒形式存在的有機物或富含大量聚合物的菌膠團降解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為高附加值的揮發性脂肪酸，不僅能夠系統地解決目前城市污水處理所面臨的污泥處理困難、成本高的問題，還符合我國循環經濟的理念和社會可持續發展道路要求；但有機物轉化率低是制約此技術的瓶頸問題。

熱水解是促進污泥有機物高效釋放的常用方法。熱水解可以破壞污泥結構，使細菌細胞破裂，加速蛋白質和多糖等細胞內和細胞外物質釋放，并溶解到液相中，從而提高污泥有機物的可生物利用性。熱水解污泥固液分離后，可將上清液作為厭氧發酵的底物進行液態發酵，污泥有機質的生物轉化率可提高80-100%。但熱水解過程中生成的呋喃類、酚類化合物等會影響厭氧發酵產酸的效果。投加生物炭或活性炭可以吸附水解液里的難降解物質，減輕酚類及其他物質的抑制作用，改善水解液的發酵產酸效果。

同時，在污泥水解液發酵后期，水解酶的鈍化也是導致污泥厭氧發酵有機物轉化率低的重要原因；特別是在堿性發酵過程中，蛋白水解酶活性處于一個較低水平，這個水平不足以有效水解殘留的難降解蛋白質。因此，本發明提出在傳統厭氧發酵結束后期，添加蛋白酶和多糖酶催化水解發酵產酸污泥中殘留的難降解蛋白質和多糖。目前只有少量研究關注厭氧發酵中用紫外照射、添加十二烷基苯磺酸鈉的方法來改變殘留蛋白質結構，使其能更快水解；而針對發酵后殘留蛋白質、多糖等難降解有機物的進一步水解和利用還未有相關研究。

發明內容

針對上述存在的污泥熱水解液中抑制性物質含量高、水解酶活性低等問題，本發明提供一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發酵產酸激勵方法，利用生物炭或活性炭吸附弱化副產物抑制，通過投加水解酶二次發酵，有效的規避了抑制性物質的干擾，成功地實現了水解酶活性的強化，最終達到了污泥厭氧發酵產酸轉化率的大大提高。具體技術方案如下：

首先，本發明提供一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發酵產酸激勵方法，該方法包括以下步驟：

1）熱水解：將待處理的污泥調至一定的含水量，在高溫高壓下進行熱水解，使污泥中的有機物釋放入到液相；

2）固液分離：通過固液分離去除步驟1）中得到的熱水解產物中的固相殘渣，得到污泥水解液；

3）吸附抑制性組分：向步驟2）中得到的污泥水解液中加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性組分；

4）一次發酵：向步驟3）中吸附抑制性組分后的污泥水解液接種發酵產酸污泥，并氮氣吹脫除氧，進行第一次厭氧發酵產酸；

5）二次發酵：向步驟4）一次發酵反應結束的污泥水解液中加入蛋白水解酶和多糖水解酶，再次氮氣吹脫除氧，進行第二次厭氧發酵產酸。

前述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發酵產酸激勵方法，步驟1）中，所述待處理的污泥，其原始pH值為6.5～7.5，TS濃度為30～160g、L，VS濃度為15～100g、L。

作為優選的技術方案的，步驟1）中，所述將待處理的污泥調至含水量為80%～97%。