[发明专利]一种热碱预处理与半连续流发酵组合的污泥发酵产酸方法

说明书

技术领域

本发明涉及污泥固体废弃物治理领域，具体地，涉及一种热碱预处理与半连续流厌氧发酵组合的污泥发酵产酸方法。

背景技术

污泥是城市生活污水生物处理过程产生的副产物，我国每年产干污泥大约为900万吨，约占总垃圾量的0.3％。根据国家住房和城乡建设部2013年2月公布的数据，截止2012年底，全国各城市、县累计建成城镇污水处理厂共3340座，污水处理能力约1.42亿m³/天，假设污水处理负荷率为75％，每万吨污水产生6t含水率为80％的污泥，则我国每天将产生含水率80％的污泥6.39万吨。整个“十二五”期间，城市污泥年产量还将以246万吨/年的速度递增，因此，城市污泥的妥善处置迫在眉睫。

城市污泥厌氧发酵产有机酸是实现污泥资源化的一条新途径，但由于污泥中的有机物大部分是微生物细胞，为细胞壁所包裹，细胞壁坚韧且不易破坏，所以污泥细胞内有机质的溶出及其转化是限制污泥厌氧发酵产酸的关键步骤。预处理方法可以使污泥中微生物的细胞结构破坏，使微生物细胞内大量的有机物质释放到液相中，提高污泥液相中溶解性有机物的含量。对于污泥的预处理方法国内外已有报道，如机械法、热处理、酸碱处理、超声波处理和生物处理等，而热碱预处理技术具有破壁效果好、工艺简单、投资与运行成本低等优点。

目前，大多数的污泥发酵产酸工艺都是采用序批式发酵，半连续流发酵相对于序批发酵，半连续流发酵具有操作简单，可自动化程度强等优势，所以更利用于大规模应用。

发明内容

本发明充分考虑热碱预处理和半连续流发酵两者的优势，将其有机结合，组建了一套新型的污泥高效发酵产酸系统。使整个产酸过程快速、高效、稳定，产酸微生物的生长与产酸能达到动态平衡。

随着污泥处理处置问题的发展，污泥无害化、资源化技术的要求，不少学者提出了提高污泥厌氧发酵产酸的方法。有关于超声波-碱液调pH工艺的发酵产酸方法，也有通过热碱预处理或添加表面活性剂的方法来提高发酵产率。相比之下，热碱预处理-半连续流发酵两阶段策略在保证酸产量的同时又可以减少繁琐的反应工序，节约时间，可大规模应用。

本发明的目的是提供一种用于提高产酸率并且具有大规模应用前景的污泥厌氧发酵产酸方法。在例如采用由图1所示的本发明的一个实施方案的装置的情况下，所述方法包括：污泥浓浆由进泥管(4)进入预处理罐(1)，通过酸碱调节泵调节pH值，通过蒸汽隔层(8)加热污泥，搅拌器中速搅拌，反应后由污泥泵(13)打入发酵罐(2)，中速搅拌，24h连续运行，每2天进行一次新旧物料交替，富含酸产品的污泥从排泥口(15)排出。

在某些实施方案中，本发明的方法包括：(1)热碱预处理：将从污水处理厂取回的污泥用水调制为10～100g-TS/L浓浆，然后用泵打入预处理罐进行热碱预处理。预处理条件为：温度T＝70～100℃，pH＝10～12，反应时间2～3h；(2)厌氧发酵产酸：预处理后的污泥(冷却至室温后)排入发酵罐进行产酸反应，发酵罐的pH调为6.5～10，HRT(水力停留时间)＝10天，采用半连续流方式运行，每2天排出发酵后的污泥，同时注入等量的预处理后的污泥。

本发明的有益效果：本发明采用热碱预处理与半连续流发酵相结合的两阶段发酵策略，不仅缩短了反应时间，提高酸产量，同时也为大规模污泥发酵产酸产业化应用提供了一种可行方法，对污泥资源化处理具有重要的意义。

更具体地，本发明提供以下各项：

1.一种用于污泥发酵产酸的方法，所述方法包括：

1)将待处理的污泥用水调制为10～100g-TS/L的浓浆；

2)热碱预处理，所述热碱预处理包括

a.调节经过所述步骤1)的污泥的pH至碱性；和

b.对经过pH调节的污泥进行加热；以及

3)对经过所述热碱预处理的污泥进行半连续流厌氧发酵。

2.根据1所述的方法，其中所述待处理的污泥用水调制为75g-TS/L的浓浆。

3.根据1所述的方法，其中所述经过所述步骤1)的污泥的pH被调至10～12，例如，利用NaOH溶液将所述pH调节至12。

4.根据1所述的方法，其中在70～100℃(例如，90℃)的温度进行所述加热。

5.根据1所述的方法，其中在所述加热的同时进行搅拌。

6.根据1所述的方法，其中所述加热的时间为2～3h(例如，2h)。

7.根据1所述的方法，其中在所述经过所述预处理的污泥冷却至室温后进行所述半连续流厌氧发酵。