[发明专利]一种促进污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法

说明书

本发明属于污泥处理及资源化利用技术领域，涉及一种利用次氯酸钙强化污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸效能的方法。该方法包括以下步骤：(1)将污水处理厂二沉池污泥放入容器静沉去除上清液，获得污泥浓缩样品；(2)向污泥样品中投加次氯酸钙，充氮驱氧，密封反应器，控制发酵温度和时间，发酵产酸，同时降低发酵液中磷酸根的浓度。本发明能够同步实现污泥的减量化和资源化，为污泥处理提供一种经济有效的技术措施。

技术领域

本发明属于环境保护以及资源化技术，特别是涉及一种促进污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法。

背景技术

随着城市化进程的发展，城市污水收集率不断提高，与此同时剩余污泥(WAS)的产量也在急剧增加。如何安全有效的处理处置剩余污泥一直是困扰环境领域的热点问题。厌氧发酵是有机废弃物有效处置方式之一。挥发性脂肪酸(VFAs)作为厌氧发酵的中间产物，是生物合成塑料(PHA)、微生物燃料电池(MFC)的重要有机底物。另外，VFAs还可作为污水处理厂的有效碳源，以提高污水脱氮除磷的效率。因此，近年来，以WAS为发酵底物高效制取VFAs获得了环境领域越来越广泛的关注。通过厌氧发酵的方式处理WAS能够同步实现其减量化，稳定化和资源化。

WAS絮体是通过胞外聚合物(EPS)将其粘结和絮凝在一起的有机底物，其特殊结构阻碍了功能菌群与可被利用底物之间的有效接触。因此，厌氧发酵的溶解和水解过程主要将污泥中的团聚的大分子有机物质转化为溶解性的小分子物质供发酵微生物利用产酸，其速率一般较慢，通常被认为是厌氧发酵整个过程的限速步骤。已有研究大都通过碱预处理、超声波预处理、酶促处理等方式来改善污泥的溶解和水解过程，进而提高WAS厌氧发酵的效率。然而，这些处理方式往往存在能耗高，化学药剂添加量大易造成二次环境污染，操作条件复杂等缺陷，限制了其在实际工程中的大规模应用。另外，已有研究大多集中于单纯促进VFAs的产量，而很少关注发酵液特性。在污泥厌氧发酵过程中将会伴随大量磷酸盐(PO₄^3--P)的释放进入到发酵液中，并且水解酸化效率高释放量越大。当作为污水处理厂外加碳源时，发酵液中磷酸盐的大量存在将会增加污水厂的磷负荷，从而降低发酵液的利用价值。截至目前，有关利用Ca(ClO)₂促进WAS的溶解和水解过程，从而提高厌氧发酵效能并降低发酵液中磷酸盐浓度的研究还未见报道。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，本申请提供了一种利用次氯酸钙强化促进污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法。

技术方案：本发明所述的一种促进污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法，包括以下步骤：

(1)收集污水处理厂的二沉池污泥，静置沉降，去除上清液，获得污泥样品；

(2)将步骤(1)处理得到的污泥样品置于反应器内，投加次氯酸钙，将反应器充氮驱氧后密封，搅拌使反应体系物质混合均匀，发酵生产挥发性脂肪酸。

步骤(1)中，所述静置沉降是指于4℃条件下自然静沉24h。

步骤(2)中，所述次氯酸钙的投加量与污泥样品的重量比为0.005～0.1∶1。

综合考虑原料成本与挥发性脂肪酸的累积产量的关系，步骤(2)中，所述次氯酸钙的投加量与污泥样品的重量比优选为0.01～0.05∶1。

步骤(2)中，以转速120～150rpm/min搅拌使反应体系物质混合均匀。

步骤(2)中，发酵温度25℃-35℃，时间为4～12d。

经过该方法处理后，同步实现了污泥减量化和资源化，有效提高了发酵液中VFAs产量，并有效降低了发酵液中磷酸根的浓度。