申請(qǐng)日2017.09.30

　　公開(kāi)(公告)日2017.12.29

　　IPC分類號(hào)C12P7/54; C12P7/52; C02F11/04

　　摘要

　　本發(fā)明采用了一種利用新型綠色表面活性劑醇醚糖苷促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法。目前，多數(shù)化學(xué)表面活性劑存在毒性，生物可降解性差，且對(duì)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸效果的提高不夠顯著。醇醚糖苷具有易于生物降解、水溶性好、成本低且對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)投加一種新型表面活性劑醇醚糖苷促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸，能有效縮短發(fā)酵產(chǎn)酸的時(shí)間，且顯著提高揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)率，所得發(fā)酵液可用于增強(qiáng)生活污水生物處理過(guò)程中的脫氮除磷作用，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)剩余污泥資源化與減量化的目的，為剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的工程化運(yùn)用開(kāi)發(fā)了一種新的方法。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用新型綠色表面活性劑醇醚糖苷促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，其特征在于：

　　將剩余污泥進(jìn)行自然沉降，使得剩余污泥總懸浮固體濃度TSS控制在10～20 g/L，在發(fā)酵過(guò)程中，控制攪拌速度和發(fā)酵溫度，向剩余污泥投加醇醚糖苷來(lái)促進(jìn)剩余污泥快速產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸，僅需4天揮發(fā)性脂肪酸濃度達(dá)最高，且揮發(fā)性脂肪酸以乙酸和丙酸為主。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用新型綠色表面活性劑醇醚糖苷促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，其特征在于，權(quán)利要求1所述的醇醚糖苷是脂肪醇醚的糖苷化產(chǎn)物，屬于新型綠色表面活性劑，使用的醇醚糖苷型號(hào)為AEG050。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用新型綠色表面活性劑醇醚糖苷促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，其特征在于，權(quán)利要求1所述的醇醚糖苷的投加量為0.05～0.5g/g TSS。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用新型綠色表面活性劑醇醚糖苷促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，其特征在于，權(quán)利要求1所述的厭氧發(fā)酵的攪拌速度是100～140rpm/min，發(fā)酵溫度為25～35℃。

　　說(shuō)明書

　　一種利用新型綠色表面活性劑促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法及應(yīng)用

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種新型綠色表面活性劑醇醚糖苷促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法及應(yīng)用。

　　背景技術(shù)

　　活性污泥法是國(guó)內(nèi)外污水廠處理污水廣泛采用的工藝，然而采用此法工藝的污水廠中會(huì)有大量的剩余污泥產(chǎn)生，其處理處置成本較高。剩余污泥的不恰當(dāng)處置處理，不僅會(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染，而且對(duì)人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，如何快速、有效、環(huán)保處理剩余污泥，是一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。剩余污泥中含有豐富的有機(jī)物如蛋白質(zhì)、多糖等以及氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，利用污泥中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行厭氧發(fā)酵可產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，VFAs既可以進(jìn)一步發(fā)酵產(chǎn)生甲烷，也可使其累積作為外加碳源提高污水處理的脫氮除磷效果。因此，通過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸利用剩余污泥中的有機(jī)組分，這既能減少剩余污泥對(duì)環(huán)境造成的二次污染，又能在污水處理廠內(nèi)部實(shí)現(xiàn)資源化利用。

　　剩余污泥的厭氧發(fā)酵過(guò)程主要分為顆粒態(tài)有機(jī)物的溶解、水解、酸化和甲烷化四個(gè)步驟，VFAs產(chǎn)生于污泥厭氧發(fā)酵的酸化階段。近年來(lái)，通過(guò)厭氧發(fā)酵將剩余污泥中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為VFAs，然后將VFAs用于化工原料或脫氮除磷的補(bǔ)充碳源受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注。另一方面，大量的剩余污泥可在污水廠內(nèi)部實(shí)現(xiàn)資源化利用，也可以進(jìn)一步節(jié)約剩余污泥的運(yùn)輸?shù)确矫娴某杀�。VFAs是污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷的中間代謝產(chǎn)物，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值要高于氫氣和甲烷。因此，通過(guò)各種物理方法、化學(xué)方法、生物技術(shù)及各方法的聯(lián)合使污泥停留在水解酸化階段，累積大量的揮發(fā)性脂肪酸，無(wú)論從環(huán)境、社會(huì)、學(xué)術(shù)還是經(jīng)濟(jì)方面，這條途徑都具有廣闊而深遠(yuǎn)的意義。

　　為了提高揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)率，常采用熱、超聲、微波、機(jī)械、酸堿、酶、表面活性劑等物理、化學(xué)或者生物的手段來(lái)提高污泥水解速率和抑制產(chǎn)甲烷。近年來(lái)已有研究者發(fā)現(xiàn)添加化學(xué)表面活性劑可提高剩余污泥水解速率，降低產(chǎn)甲烷菌的活性，從而使揮發(fā)性脂肪酸得以累積。然而多數(shù)化學(xué)表面活性劑存在毒性，生物可降解性差，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，且它們對(duì)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸效果的提高不夠顯著。此外，也有研究者利用生物表面活性劑烷基糖苷促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸，但其成本較高，不具有經(jīng)濟(jì)性。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于利用一種新型綠色表面活性劑醇醚糖苷AEG050提高剩余污泥厭氧發(fā)酵的水解效率，促進(jìn)VFAs的累積，實(shí)現(xiàn)剩余污泥的資源化利用。

　　本發(fā)明提出的利用一種新型綠色表面活性劑醇醚糖苷促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，具體步驟如下：

　　(1)將污水處理廠的剩余污泥進(jìn)行沉降，倒上清液，得濃縮污泥，總懸浮固體濃度控制在10～20 g/L;

　　(2)將濃縮污泥放入反應(yīng)瓶中，投加醇醚糖苷，其中醇醚糖苷的投加量為0.05～0.5g/gTSS;

　　(3)將反應(yīng)瓶密封，放入搖床中以100～140rpm/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度為25～35℃、發(fā)酵時(shí)間為8d，完成醇醚糖苷促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸過(guò)程。

　　(4)通過(guò)離心進(jìn)行發(fā)酵液的固液分離，得到含揮發(fā)性脂肪酸的上清液。

　　本發(fā)明提供的方法的優(yōu)勢(shì)在于：

　　(1)醇醚糖苷屬于烷基糖苷和脂肪醇醚的性能改良產(chǎn)品，無(wú)毒無(wú)刺激、易于生物降解，低溫水溶性良好，對(duì)人體和環(huán)境安全。醇醚糖苷的原料成本和產(chǎn)品售價(jià)低于烷基糖苷，是性價(jià)比更高、應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛的新型、多功能性綠色表面活性劑。

　　(2)綠色表面活性劑醇醚糖苷能促進(jìn)顆粒污泥的溶解，蛋白質(zhì)和多糖等有機(jī)物的大量溶出大大節(jié)省了產(chǎn)酸能耗和成本，得到的揮發(fā)性脂肪酸是主要是乙酸和丙酸，富集乙酸和丙酸的發(fā)酵液可作為外加碳源回流至污水生物處理環(huán)節(jié)，強(qiáng)化其脫氮除磷效果;且在第4天剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸總量最高，有效縮短污泥最佳發(fā)酵產(chǎn)酸的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了剩余污泥的資源化和減量化。

　　(3)該方法對(duì)設(shè)備要求低，具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。