[发明专利]一种利用秸秆强化剩余污泥碱性发酵产酸的方法

说明书

本发明公开了一种利用秸秆强化剩余污泥碱性发酵产酸的方法，主要包括秸秆的预处理、剩余污泥预处理、秸秆污泥联合发酵和发酵液中氮磷的去除，通过预处理手段，将秸秆处理为合适的外碳源，用浸泡液剩余污泥预处理，相比于单纯碱液，浸泡液浓度较高，污泥细胞内外存在浓度差，污泥细胞会发生质壁分离，两者同时作用，缩短污泥处理时间，调节秸秆‑污泥发酵体系的碳氮比，强化剩余污泥的水解，促进厌氧发酵产酸效能，提高污泥厌氧发酵工艺的经济可行性，解决剩余污泥因有机物含量不足而产酸效率低的问题。

技术领域

本发明涉及环境保护污泥处理处置技术领域，尤其是涉及一种利用秸秆强化剩余污泥碱性发酵产酸的方法，该方法实现农用废弃物的综合利用和城市剩余污泥的资源化、减量化。

背景技术

剩余污泥的处理处置难度大、费用高——其处理费用占整个污水处理厂运营费的30～60％，给城市污水厂运营带来巨大的负担。常规的处理处置方式已不能满足要求，开发剩余污泥的内碳源，利用污泥作为底物生产附加值更高的酸类、甲烷和氢气等是实现污泥稳定化、资源化和减量化的新途径。

剩余污泥中含有大量有机物，通过水解酸化不仅能实现污泥减量，而且能够产生易生物降解的溶解性有机物及挥发性脂肪酸(VFAs)。挥发性脂肪酸作为生物脱氮除磷碳源回用到污水厂，可以强化对污水中氮磷等营养物的去除，对南方地区低碳源城市污水厂的达标排放和提标改造具有现实意义。厌氧发酵产酸是城市剩余污泥资源化利用的良好途径，但目前许多污水厂剩余污泥的有机物含量较低，不利于厌氧微生物代谢，产酸效率低，限制了污泥厌氧产酸工艺的应用。

另一方面，我国有着丰富的农业生物质资源，因缺乏成熟经济的处置技术，大量的秸秆被闲置或集中焚烧，造成严重的环境污染和资源浪费。秸秆中含有大量的纤维素和半纤维素等可分解碳源，经厌氧微生物作用下发酵降解后，能够产生很多具有高附加值的物质，如甲烷和挥发性脂肪酸等。因此，可将秸秆作为外碳源添加至剩余污泥厌氧发酵过程，调节发酵体系的碳氮比，促进污泥发酵产酸过程中糖类和蛋白质的转化，增加挥发酸的累积量。

发明内容

本发明针对剩余污泥和秸秆资源化利用率不高、剩余污泥单独厌氧发酵产酸效率低下的问题，提出一种利用秸秆强化剩余污泥碱性发酵产酸的方法，实现污泥的减量化和资源化，同时资源化利用农业废弃物—秸秆。

本发明的技术方案为：一种利用秸秆强化剩余污泥碱性发酵产酸的方法，包括以下步骤：

S1、秸秆的预处理

将风干后的秸秆剪成3～10cm条段状，清水洗涤，于60℃下烘干至恒重，而后用粉碎机将其粉碎成粉末状；利用碱法对粉碎后的秸秆进行化学预处理：用浓度为3％的氢氧化钠溶液碱化秸秆，按固液比1：15～20投加碱液，充分混匀后匀速搅拌10-15h，完成秸秆的预处理，处理后的秸秆和碱液备用，处理后的碱液以下统称浸泡液；

S2、剩余污泥的预处理

剩余污泥先过筛去除沙粒等大颗粒杂质，常温下自然沉降30分钟，排出上清液，得到浓缩污泥，利用S1浸泡液对浓缩污泥进行预处理，浸泡液投加量为5～15ml/g VSS_污泥，常温下在污泥预处理池内以50～80rmp/min的转速搅拌20-40min，完成剩余污泥的预处理；

S3、秸秆污泥联合发酵

将处理后的秸秆和处理后的剩余污泥按比例置于序批式反应器内碱性联合厌氧发酵，发酵条件如下：发酵体系TSS控制在18～22g/L，秸秆的投加比例为0.15～0.4g/gVSS_污泥，调节C/N比介于15～20之间，温度控制在20-25℃，搅拌速度40～60rmp/min，用浓度为3％的NaOH缓冲溶液调节PH值，每6～8小时调节一次pH，维持发酵体系pH值在9.0～10.0，发酵周期为8～9天，获得发酵液；

S4、发酵液中的氮磷去除