[发明专利]一种利用功能菌改善污泥厌氧消化性能并同步扩培的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护和资源综合利用领域，涉及一种对污泥进行厌氧消化处理的工艺，尤其是涉及一种利用功能菌改善污泥厌氧消化性能并同步扩培的方法。

背景技术

城市污水处理厂污泥是污水处理产生的主要二次污染物。预计十二·五期间全国干污泥产量将达700万～1200万吨/年。数量如此巨大的污泥如得不到妥善处置，将对环境造成严重的二次污染。污泥的生物处理包括好氧处理、发酵和厌氧消化。污泥厌氧消化是目前广泛采用的污泥处理工艺，指在无氧条件下，由兼性厌氧菌及专性厌氧菌降解污泥所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物，并产生特征性的能源气体--沼气(甲烷和二氧化碳)的过程。厌氧消化一般可划分成水解酸化和甲烷化两个环节。水解酸化环节使得污泥中的有机物从污泥固相基质中被水解释放到液相，液态的大分子有机物进一步被酸化形成小分子的有机酸。甲烷化环节则是有机酸在产甲烷菌的作用下被转化成气相的甲烷和二氧化碳。厌氧消化的主要优势在于可以产生具有能量回收价值的沼气，沼气的回收不仅可以补偿处理过程的能耗，还可有额外部分作净输出，并且消化后产生的有机残余物可做农用土壤调理剂利用。

但目前污泥厌氧消化存在所需消化时间长、消化效率低、沼气产量低无法补偿运行能耗等问题。这主要是由于污泥中含有较多量的颗粒态的多糖、蛋白质和脂肪等慢速降解的有机物，这些大分子有机物的水解是限速步骤，导致污泥厌氧消化整体效率的下降。特别是由于消化前期大多数相对较易降解的有机物会被微生物利用，导致剩余的污泥中所含的是相对难降解的有机物，使得在污泥厌氧消化中后期污泥的可降解性进一步恶化，厌氧消化效率更低，而且剩余污泥中的生物质能不能得到充分的转化利用。这些难降解的有机物中就包括了20％～30％的蛋白质(以干基计)。

为了改善污泥的厌氧消化性能，可以采用各类预处理方法来缩短污泥厌氧消化时间和提高厌氧消化效率，包括物理法、化学法和生物法等三大类预处理方法。比如，中国发明专利(申请号：200910227265.4)采用的是“超声-磁场”耦合的物理法破解污泥使污泥减量；中国发明专利(申请号201010562436.1)利用“超声波”物理法预处理改善污泥消化性能；中国发明专利(申请号：201210086018.9)利用“臭氧和磁场”强化污泥的好氧消化降解；中国发明专利(申请号：201110064020.1)采用“高温和高压”物理化学法对污泥进行改性预处理然后在进行厌氧消化。碱解法、臭氧氧化法、氯氧化法是较常见的化学预处理法。而生物预处理法就是加入酶或者是接种生物菌，加快污泥中有机物的降解。物理法和化学法存在产生三氯甲烷副产物、梅拉德反应抑制后续生物降解、基建和运行费用大、能耗高、存在安全隐患等问题。相比而言。生物预处理法的能耗、污染和成本都较低，安全性也更高，而越来越受到人们的重视。

中国发明专利(申请号：201110445557.2)采用“中性蛋白酶和α-淀粉酶”强化剩余污泥的减量；中国发明专利(申请号：201110262277.8)采用“蛋白酶、淀粉酶、漆酶、纤维素酶等”多种生物酶制成复合生物酶制剂用于污泥的处理；中国发明专利(申请号：201210262361.4)也是采用“蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶”等生物酶法加速污泥的好氧降解。但生物酶的催化性能具有专一性，只会水解特定的有机物，因此一般需要多种生物酶的混配使用；而且生物酶对环境条件极为敏感容易失活，只能一次性投加而难以反复使用。相比而言，生物菌是具有生命的活细胞，可以持续分泌多种生物酶，降低了酶失活的风险。中国发明专利(申请号：201110341833.0)接种了一种“嗜热芽孢杆菌”对污泥进行发酵产氢，并抑制甲烷的产生；该“嗜热芽孢杆菌”属芽孢杆菌纲的芽孢杆菌属，该菌分离于绿化带花园土壤，属好氧或兼性厌氧菌，可分泌淀粉酶和蛋白酶。中国发明专利(申请号：201110294105.9)接种了从土壤和好氧活性污泥分离出来的好氧菌株和微型后生动物应用于污泥的好氧生物处理。中国发明专利(申请号：201110146084.6)制备了一种从酶粉和光合细菌以及从污泥分离培养获得的好氧或兼性土著菌，用于污泥的处理。中国发明专利(申请号：201110199742.8)接种了含17种好氧或兼性的微生物复合菌剂用于污泥的好氧降解。