公布日：2022.07.15
申請日：2022.04.29
分類號：C02F11/00(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/127(2019.01)I;C02F11/125(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F1/58(2006.01)I;C04B33/132(2006.01)I
摘要
一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，將鈣鎂類堿劑與污泥混合進(jìn)行機(jī)械研磨，破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)及微生物細(xì)胞壁，使有機(jī)物充分溶出，Ca2+和Mg2+與水解產(chǎn)生的PO43‑形成沉淀，后續(xù)液相無需除磷。利用非氣密性攪拌儲存罐對污泥進(jìn)行厭氧改性，使產(chǎn)酸菌成為厭氧改性污泥的優(yōu)勢菌種，與研磨后的污泥混合進(jìn)行厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵，使大部分有機(jī)物停留在水解酸化階段，揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等簡單易降解有機(jī)物不斷積累。發(fā)酵后的污泥固液分離，上清液加入脫氨劑脫氨后作為碳源回用于污水生化池，濾渣經(jīng)進(jìn)一步處理后用作免燒磚原料。本發(fā)明獲得的碳源以揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等簡單易降解有機(jī)物為主，其作為碳源是反硝化過程最易利用的電子供體，其反硝化速率高，且能提高污水生化段生物系統(tǒng)的處理效能。
權(quán)利要求書
1.一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其步驟為：將堿劑與污泥混合進(jìn)行機(jī)械研磨，研磨后的污泥與厭氧改性污泥以一定比例混合，通入?yún)捬醢l(fā)酵池進(jìn)行厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵，發(fā)酵后的污泥固液分離，上清液加入脫氨劑脫氨后作為碳源回用于污水生化池，濾渣經(jīng)進(jìn)一步處理后用作免燒磚原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其特征為：所述污泥為城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的初沉污泥、剩余污泥、化學(xué)污泥中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其特征為：所述堿劑為MgO、CaO、Mg（OH）2、Ca（OH）2中的至少一種，投加量為0.6-1.5g/L污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其特征為：所述機(jī)械研磨采用機(jī)械球磨機(jī)、破壁機(jī)中的一種，研磨轉(zhuǎn)速為10000-35000r/min，研磨時間為15-60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其特征為：所述厭氧改性污泥的改性方法為：取污水廠厭氧消化池的剩余污泥加入非氣密性攪拌儲存罐中，罐內(nèi)溫度為30-50℃，攪拌速率為55-85r/min，污泥停留時間1-3d，之后排出部分厭氧改性污泥，并用新的剩余活性污泥進(jìn)行補(bǔ)充，如此對污泥進(jìn)行半連續(xù)培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)污泥厭氧改性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其特征為：所述厭氧改性污泥與研磨后的污泥添加質(zhì)量比為10-30:100。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其特征為：所述厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵的溫度為25-55℃，發(fā)酵時間為2-5d。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其特征為：所述固液分離設(shè)備為離心式脫水機(jī)、疊螺式脫水機(jī)或板框壓濾機(jī)中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，其特征為：所述脫氨劑為O3、NaClO、NaOH中的至少一種，添加量為上清液質(zhì)量的1-3%。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種多工藝聯(lián)合強(qiáng)化污泥碳源回收利用方法，即利用物理、化學(xué)、生物聯(lián)合法處理污泥，得到以揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等易被微生物利用的有機(jī)物為主的碳源，回用于污水脫氮除磷系統(tǒng)時可生化性高，反硝化效率高。
本發(fā)明包括以下步驟：將堿劑與污泥混合進(jìn)行機(jī)械研磨，研磨后的污泥與厭氧改性污泥以一定比例混合，通入?yún)捬醢l(fā)酵池進(jìn)行厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵，發(fā)酵后的污泥固液分離，上清液加入脫氨劑脫氨后作為碳源回用于污水生化池，濾渣經(jīng)進(jìn)一步處理后可用于燒結(jié)磚原料。
所述污泥為城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的初沉污泥、剩余污泥、化學(xué)污泥中的一種或幾種。
所述堿劑為MgO、CaO、Mg（OH）2、Ca（OH）2中的至少一種，堿劑投加量為0.6-1.5g/L污泥。堿劑中的Ca2+和Mg2+可與水解產(chǎn)生的PO43-形成Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2沉淀，使溶解態(tài)的PO43-減少，從而TP的溶出量降低，在后續(xù)上清液處理中無需除磷，藥劑總使用量降低，工藝簡單。
所述機(jī)械研磨采用機(jī)械球磨機(jī)、破壁機(jī)中的一種，機(jī)械研磨轉(zhuǎn)速為10000-35000r/min，研磨時間為15-60min。
所述厭氧改性污泥的改性方法為：取污水廠厭氧消化池的剩余污泥加入非氣密性攪拌儲存罐中，罐內(nèi)溫度為30-50℃，攪拌速率為55-85r/min，污泥停留時間1-3d，之后排出部分厭氧改性污泥，并用新的剩余活性污泥進(jìn)行補(bǔ)充，如此對污泥進(jìn)行半連續(xù)培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)污泥厭氧改性。
所述厭氧改性污泥與研磨后的污泥添加質(zhì)量比為10-30:100。
所述厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵的溫度為25-55℃，發(fā)酵時間為2-5d。
污泥厭氧消化作用機(jī)理普遍認(rèn)為有以下三個階段：第一階段：水解階段。主要菌群為產(chǎn)酸細(xì)菌，多為兼性厭氧或?qū)Ｐ詤捬酢Ｌ妓衔�、蛋白質(zhì)、脂肪等在產(chǎn)酸細(xì)菌胞外水解酶作用下，被轉(zhuǎn)化為甘油、脂肪酸等，同時產(chǎn)生部分乙醇、二氧化碳和氫等。
第二階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。絕對厭氧或兼性厭氧的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌，將水解階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為乙酸、二氧化碳和氫等。
第三階段：產(chǎn)甲烷階段。產(chǎn)甲烷菌將乙酸分解為甲烷和二氧化碳，產(chǎn)甲烷菌為嚴(yán)格專性厭氧細(xì)菌，其生存環(huán)境要求絕對無氧。
本發(fā)明利用非氣密性攪拌儲存罐中微量的氧即可保持產(chǎn)酸菌正常生長，又可對產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行有效抑制，同時通過控制各培養(yǎng)參數(shù)，使產(chǎn)酸菌成為改性污泥中的優(yōu)勢菌種。將厭氧改性污泥與研磨后的污泥混合后進(jìn)行厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵，由于產(chǎn)酸菌群占據(jù)優(yōu)勢，使大部分有機(jī)物停留在水解酸化階段，此時揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等簡單易降解有機(jī)物不斷積累。
所述固液分離設(shè)備為離心式脫水機(jī)、疊螺式脫水機(jī)或板框壓濾機(jī)中的一種。
所述脫氨劑為O3、NaClO、NaOH中的至少一種。脫氨劑添加量為上清液質(zhì)量的1-3%。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用堿水解加機(jī)械研磨法破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)及微生物細(xì)胞壁，使有機(jī)物充分溶出，難降解的固體性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解的溶解性物質(zhì)。機(jī)械研磨過程中溫度上升，進(jìn)一步提高堿水解效率。選用的鈣鎂類堿劑中Ca2+和Mg2+可與污泥水解產(chǎn)生的PO43-形成Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2沉淀，使溶解態(tài)的PO43-減少，從而TP的溶出量降低，在后續(xù)上清液處理中無需除磷，工藝藥劑總使用量降低，工藝簡單。
本發(fā)明利用非氣密性攪拌儲存罐中微量的氧即可保持產(chǎn)酸菌正常生長，又可對產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行有效抑制，同時通過控制各培養(yǎng)參數(shù)，使產(chǎn)酸菌成為改性污泥中的優(yōu)勢菌種。將厭氧改性污泥與研磨后的污泥混合后進(jìn)行厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵，由于產(chǎn)酸菌群占據(jù)優(yōu)勢，使大部分有機(jī)物停留在水解酸化階段，此時揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等簡單易降解有機(jī)物不斷積累。揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等簡單易降解有機(jī)物作為碳源是反硝化過程最易利用的電子供體，其反硝化速率高，且能提高污水生化段生物系統(tǒng)的處理效能。
（發(fā)明人：趙建福;王健芳;蔣悅;袁敬軍）
