一种同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法

摘要

本发明公开了一种同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法，属于污泥与污水处理领域。步骤如下：(1)将剩余污泥加入厌氧反应体系中，所述剩余污泥的总悬浮固体TSS的浓度为10000～15000mg/L，挥发性悬浮固体VSS的浓度为6000～9000mg/L；(2)利用氢氧化钠溶液将剩余污泥的pH值调节为10±0.1；向剩余污泥中投加磁铁矿，磁铁矿的投加量为0.3～0.9g/gVSS；除去反应器中的空气后，密闭反应器，在搅拌状态下厌氧发酵10～15天，且在搅拌发酵过程中剩余污泥的pH始终维持在10±0.1。本发明方法条件下和单纯碱性条件相比，短链脂肪酸的积累量提升20％以上，有效促进了剩余污泥厌氧发酵产酸；且剩余污泥发酵液中正磷酸含量减少了10％以上，减轻了发酵液作为碳源对于生物除磷的影响。

权利要求

1.一种同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法，其特征在于，步骤如下：(1)将剩余污泥加入厌氧反应体系中，所述剩余污泥的总悬浮固体TSS的浓度为10000～15000mg/L，挥发性悬浮固体VSS的浓度为6000～9000mg/L；

(2)利用氢氧化钠溶液将剩余污泥的pH值调节为10±0.1；向剩余污泥中投加磁铁矿，磁铁矿的投加量为0.3～0.9g/gVSS；除去反应器中的空气后，密闭反应器，在搅拌状态下厌氧发酵10～15天，且在搅拌发酵过程中剩余污泥的pH始终维持在10±0.1。

2.如权利要求1所述的同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法，其特征在于，所2

述的剩余污泥为AO工艺中的剩余污泥。

3.如权利要求1所述的同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液的摩尔浓度为2mol/L。

4.如权利要求1所述的同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法，其特征在于，所述的除去反应器中的空气的方法为：往反应器内的剩余污泥中通入氮气5～15分钟。

5.如权利要求1所述的同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法，其特征在于，所述搅拌发酵的转速为60～120r/min，发酵温度为30～35℃。

6.如权利要求1所述的同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法，其特征在于，所述反应器中设有pH电极，用于实时监测剩余污泥的pH值。

说明书

一种同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及到一种剩余污泥厌氧处理的方法，适用于污水碳氮比低、剩余污泥处理难的污水处理厂，属于污泥与污水处理领域。

背景技术

[0002] 随着污水处理量的不断增大，我国城镇污水处理厂剩余污泥的产量也在与日俱增。与此同时，剩余污泥中含有丰富的有机物，这些有机物经过厌氧发酵产酸可转化为易生物利用的短链脂肪酸。研究表明，短链脂肪酸是污水处理过程中生物脱氮除磷中的优质碳源。因此剩余污泥厌氧发酵技术受到广泛关注，但是目前经典的氢氧化钠强化剩余污泥发酵产酸技术存在着有机物转化成短链脂肪酸的效率较低，污泥发酵过程中磷元素释放量较大等问题。因此，有必要提出一种提高碱性发酵有机物转化率的技术，兼顾发酵产物除磷尤佳。

发明内容

[0003] 发明的目的是针对剩余污泥在氢氧化钠提供的碱度下发酵产酸时，存在有机物转化短链脂肪酸效率低、磷元素释放量较大等问题，提出一种提高碱性条件下厌氧发酵有机物转化效率，并且同时降低磷元素释放量的技术。

[0004] 本发明提出的方法，不同于以往单纯使用氢氧化钠控制剩余污泥的pH值促进产酸，而是在氢氧化钠控制pH值后继续投加磁铁矿来强化生物作用提高有机物转化为短链脂肪酸的效率，进而提高产酸效率。

[0005] 本发明具体采用的技术方案如下：

[0006] 一种同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵处理方法，其步骤如下：

[0007] (1)将剩余污泥加入厌氧反应体系中，所述剩余污泥的总悬浮固体TSS的浓度为10000～15000mg/L，挥发性悬浮固体VSS的浓度为6000～9000mg/L；

[0008] (2)利用氢氧化钠溶液将剩余污泥的pH值调节为10±0.1；向剩余污泥中投加磁铁矿，磁铁矿的投加量为0.3～0.9g/gVSS；除去反应器中的空气后，密闭反应器，在搅拌状态下厌氧发酵10～15天，且在搅拌发酵过程中剩余污泥的pH始终维持在10±0.1。

[0009] 优选的，所述的剩余污泥为A2O工艺中的剩余污泥。

[0010] 优选的，所述的氢氧化钠溶液的摩尔浓度为2mol/L。

[0011] 优选的，所述的除去反应器中的空气的方法为：往反应器内的剩余污泥中通入氮气5～15分钟。

[0012] 优选的，所述搅拌发酵的转速为60～120r/min，发酵温度为30～35℃。

[0013] 优选的，所述反应器中设有pH电极，用于实时监测剩余污泥的pH值。

[0014] 本发明的技术原理为：碱性条件下，氢氧根离子能够破坏微生物胞外聚合物结构的酸性基团反应，促进剩余污泥胞外聚合物中蛋白质和多糖的溶出；同时，碱性能够破坏微生物细胞壁的结构，释放胞内物质。与此同时，磁铁矿能够有效富集产酸功能菌，如异化铁还原菌等，有效促进多糖、蛋白等有机物转化为短链脂肪酸，结合碱能抑制产甲烷，从而导致短链脂肪酸的积累。此外，磁铁矿可以通过异化铁还原作用产生亚铁离子(Fe2+)，可在碱性条件下与正磷酸根(PO43-)结合生成沉淀，同时磁铁矿或者生成的沉淀物质也可吸附部分正磷酸根(PO43-)，从而减少发酵液内磷元素的含量。

[0015] 本发明的有益效果：

[0016] 1)本发明方法条件下和单纯碱性条件相比，短链脂肪酸的积累量提升20％以上，有效促进了剩余污泥厌氧发酵产酸。

[0017] 2)本发明方法条件下和单纯碱性条件相比，剩余污泥发酵液中正磷酸含量减少了10％以上，减轻发酵液作为碳源对于生物除磷的影响。

附图说明

[0018] 图1磁铁矿投加对于剩余污泥碱性发酵产酸效果的影响；

[0019] 图2磁铁矿投加对多糖(PS)和蛋白(PN)降解的影响；

[0020] 图3磁铁矿投加对于短链脂肪酸占溶解性化学需氧量百分比(SCFAs/SCOD)的影响；

[0021] 图4磁铁矿投加对于剩余污泥碱性发酵正磷酸释放量的影响。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

[0023] 对比例1

[0024] 本对比例中，同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵方法，其步骤如下：

[0025] (1)取500mL浓缩的厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺中的剩余污泥(总悬浮固体浓度为14910mg/L，挥发性悬浮固体浓度为6280mg/L，pH＝6.83)加入反应器中，用2mol/L的氢氧化钠溶液将剩余污泥的pH调节至10，向剩余污泥中通入氮气5分钟除去空气，而后密闭反应器在搅拌状态下厌氧发酵，发酵温度35℃，反应器的搅拌速度为120r/min；

[0026] (2)反应过程中使用2mol/L的氢氧化钠溶液将反应器的pH维持在10±0.1。

[0027] 发酵10天后，剩余污泥的产酸量达到最大为1221mg(COD)/L。发酵12天后发酵液中蛋白质的浓度为452.6mg/L，多糖的浓度为256.2mg/L，SCFAs/SOCD为38.9％，正磷酸的浓度为97.2mg/L。

[0028] 实施例1

[0029] 本实施例中，同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵方法，其步骤如下：

[0030] (1)取500mL浓缩的厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺中的剩余污泥(总悬浮固体浓度为14910mg/L，挥发性悬浮固体浓度为6280mg/L，pH＝6.83)加入反应器中，用2mol/L的氢氧化钠溶液将剩余污泥的pH调节至10，向剩余污泥中投加磁铁矿，磁铁矿的投加量为0.3g/gVSS。向剩余污泥中通入氮气5分钟除去空气，而后密闭反应器在搅拌状态下厌氧发酵，发酵温度35℃，反应器的搅拌速度为120r/min；

[0031] (2)反应过程中使用2mol/L的氢氧化钠溶液将反应器的pH维持在10±0.1。

[0032] 发酵10天后，剩余污泥的产酸量达到最大为1328.4mg(COD)/L，发酵12天后发酵液中发酵液中蛋白质的浓度为443.6mg/L，多糖的浓度为227.9mg/L，SCFAs/SOCD为48.1％，正磷酸的浓度为90.4mg/L。

[0033] 实施例2

[0034] 本实施例中，同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵方法，其步骤如下：

[0035] (1)取500mL浓缩的厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺中的剩余污泥(总悬浮固体浓度为14910mg/L，挥发性悬浮固体浓度为6280mg/L，pH＝6.83)加入反应器中，用2mol/L的氢氧化钠溶液将剩余污泥的pH调节至10，向剩余污泥中投加磁铁矿，磁铁矿的投加量为0.6g/gVSS。向剩余污泥中通入氮气5分钟除去空气，而后密闭反应器在搅拌状态下厌氧发酵，发酵温度35℃，反应器的搅拌速度为120r/min；

[0036] (2)反应过程中使用2mol/L的氢氧化钠溶液将反应器的pH维持在10±0.1。

[0037] 发酵10天后，剩余污泥的产酸量达到最大为1486.0mg(COD)/L，发酵12天后发酵液中发酵液中蛋白质的浓度为390.7mg/L，多糖的浓度为204.2mg/L，SCFAs/SOCD为59.8％，正磷酸的浓度为85.1mg/L。

[0038] 实施例3

[0039] 本实施例中，同步强化产酸与除磷的污泥厌氧发酵方法，其步骤如下：

[0040] (1)取500mL浓缩的厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺中的剩余污泥(总悬浮固体浓度为14910mg/L，挥发性悬浮固体浓度为6280mg/L，pH＝6.83)加入反应器中，用2mol/L的氢氧化钠溶液将剩余污泥的pH调节至10，向剩余污泥中投加磁铁矿，磁铁矿的投加量为0.9g/gVSS。向剩余污泥中通入氮气5分钟除去空气，而后密闭反应器在搅拌状态下厌氧发酵，发酵温度35℃，反应器的搅拌速度为120r/min；

[0041] (2)反应过程中使用2mol/L的氢氧化钠溶液将反应器的pH维持在10±0.1。

[0042] (3)发酵10天后，剩余污泥的产酸量达到最大为1455.8mg(COD)/L，发酵12天后发酵液中发酵液中发酵液中蛋白质的浓度为404.6mg/L，多糖的浓度为207.0mg/L，SCFAs/SOCD为56.3％，正磷酸的浓度为82.6mg/L。

[0043] 上述对比例以及实施例1～3分别记为Control、0.3Magnetite/g VSS、0.6Magnetite/g VSS、0.9Magnetite/g VSS，其具体结果见图1、图2、图3和图4。将本发明实施例和对比例比较可知，碱性条件下投加磁铁矿发酵较单纯碱性条件下发酵产酸量明显提高，蛋白质和多糖的降解率明显提高，短链脂肪酸占溶解性化学需氧量比例明显提高。此外碱性条件下加入磁铁矿，还能够通过促进异化铁还原作用产生更多的亚铁离子，与正磷酸根结合生成沉淀，沉淀物质以及磁铁矿本身又能够通过吸附进一步去除正磷酸根，从而减轻发酵液作为碳源对于生物除磷的影响。因此，在碱性条件下投加磁铁矿发酵，即能够促进提高产酸效率，又能够降低发酵液中正磷酸根浓度，具有一定的协同效应。

[0044] 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。例如，在反应器中可以设置自动控制装置对剩余污泥的pH进行调控。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。