[发明专利]一种基于碳源回用的污泥处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及污泥厌氧发酵处理技术领域，尤其涉及一种基于碳源回用的污泥处理工艺。

背景技术

据《2015-2016年污泥处理市场分析报告》，截至2015年底，我国城市生活污水排放量约为500亿吨，年产含水率80％的污泥3500多万吨，工业废水排放量约220亿吨，年产含水率80％的污泥约有3520多万吨，因此污水处理过程产生的污泥高达7000万吨以上。污泥中所含的部分有害物质若不及时进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染。我国城镇污水处理厂实际运行过程中，普遍存在进水COD不足，出水氮磷不能稳定达标的问题，为满足污水厂提标升级的迫切需求，需要向污水中投加额外碳源(如甲醇、乙酸钠等)，碳源是生物生长的一类营养物，为细胞的正常生长、分裂提供物质基础，但额外碳源的投加将大大增加污水处理的成本。

利用剩余污泥厌氧发酵产生挥发性脂肪酸(VFAs)是实现污泥减量和资源化利用的有效途径。然而在污泥厌氧发酵的过程中，水解酸化阶段的产物有机酸易被甲烷菌消耗而难以大量积累，这对于以有机碳源回用为目标的污泥处理是非常不利的。并且污泥水解酸化的过程中随着有机物的溶出，大量的氮磷也随之释放到水解酸化液中，据报道城市污泥(含水率为90％)水解酸化液中氮与磷的浓度分别高达1299mg/L、94mg/L，高浓度的氮磷进一步增加了后续生物无法脱氮除磷的氮磷负荷。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于碳源回用的污泥处理工艺，使得污泥在厌氧发酵水解酸化的过程中，促进有机酸的的积累以及对氮磷的有效去除。

本发明的技术方案如下：一种基于碳源回用的污泥处理工艺，具体步骤如下：

(1)剩余污泥热碱预处理:取城市污水处理厂二沉池排出的剩余污泥为发酵污泥，自然静置沉淀24h后倒入5mol/L的NaOH，调节至污泥的pH值为10，然后置于90℃恒温的加热装置中热碱预处理2h，并不断搅拌。剩余污泥热碱预处理能够破坏污泥中微生物的细胞壁，促进胞外聚合物(EPS)的溶解及内碳源的释放，使得大分子有机物如蛋白质、多糖等释放出来。

(2)污泥接种：取经过步骤(1)处理后的污泥，接种驯化成熟的水解酸化污泥，其中驯化成熟的水解酸化污泥与被接种的污泥的体积比为10％，污水处理厂预处理池或者生化池中的驯化成熟的污泥中含有大量的水解细菌与酸化菌以促进被接种污泥的水解酸化；

(3)剩余污泥水解酸化：向步骤(2)中的污泥添加浓度为20mmol/L的二溴乙烷磺酸钠(BES)和浓度为0.1g/g VSS的CaO₂，BES能够抑制产甲烷菌、嗜氢产甲烷菌等微生物的活性，从而促进有机酸的积累，CaO₂能够有效降低水解酸化液中的氮磷。将污泥置于反应器中，通入5min氮气以驱除反应器中的空气，然后将反应器加塞密封搅拌进行水解酸化，反应器连续运行7天，其搅拌速率为100rmp，水解酸化的反应温度为室温，在水解酸化的过程中，控制反应器的pH为10±0.2，通过每24h添加NaOH来控制pH值；

(4)得到可资源化利用的溶解性有机碳源：将步骤(3)的水解酸化产物通过静置沉淀后再进行固液分离，得到溶解性有机碳源含量高、氮磷浓度底的污泥水解酸化液，并定期取样，测定酸化液各指标。

采用上述方案，本发明先对剩余污泥进行热碱预处理，污泥细胞分解，从而大分子有机物如蛋白质、多糖等释放到上清液中，经过水解酸化菌等微生物作用转变为挥发性有机酸，在水解酸化过程中添加BES抑制了产甲烷菌、嗜氢产甲烷菌等微生物活性，促进了有机酸的积累。污泥水解酸化过程中随着有机物的溶出，大量的氮磷也释放到水解酸化液中，CaO₂的添加有效地去除水解酸化液中的氨氮和正磷酸盐。利用本工艺方法，不仅使剩余污泥减量化，而且剩余污泥水解酸化液中溶解性有机物最高浓度可达5800～6200mg/L，有机酸累积浓度为1335mg/L，氨氮和正磷酸盐浓度分别为180～200mg/L、8～10mg/L，为低C/N比城市污水的提标升级处理提供了可资源化利用的碳源。

附图说明

图1为从城市污水处理厂中排出的剩余污泥的各成分含量统计表。

图2为三个实施例水解酸化过程中SCOD浓度变化图。

图3为三个实施例水解酸化过程中VFAs含量累积图。

图4为三个实施例水解酸化过程中NH₄⁺-N浓度变化图。