[发明专利]限量式催化絮凝去除腐殖酸提高污泥液态发酵产酸的方法

说明书

本发明公开了限量式催化絮凝去除腐殖酸提高污泥液态发酵产酸的方法，属于污泥处理领域。本发明将城市污泥调至一定浓度，然后在高温高压反应釜中进行热水解，将污泥中的有机物释放入到液相中；进行固液分离，得到含高浓度溶解性有机物的污泥水解液；加入TiO₂，利用紫外光进行照射，待污泥水解液中腐殖酸的zeta电位为‑30.0～‑20.0mV时停止照射，再CaCl₂进行化学絮凝，固液分离除去沉淀，将上清液进行液态发酵产酸。本发明方法能够最大程度地促进污泥厌氧发酵产酸，解决了目前水解液液态发酵产酸效率低、成本高以及资源化利用效率低等问题；溶解性腐殖酸浓度降低了65％‑70％，总体的产酸效率明显提高。

技术领域

本发明涉及限量式催化絮凝去除腐殖酸提高污泥液态发酵产酸的方法，属于污泥处理领域。

背景技术

如今，将废水处理厂转向“碳中和”的环保理念引起了极大的关注。因此，从剩余污泥中获得有机能量的方法使厌氧消化再次恢复普及。尽管厌氧消化可以相对容易地将剩余污泥转化为有机能量，但由于水解阶段的限速步骤，以及污泥中含有的难降解的有机物如木质纤维素物质和腐殖酸物质的稳定结构，导致厌氧消化转化效率相对较低。

目前，热水解已被广泛用于提高污泥厌氧消化性能。在污泥水解过程中，蛋白质、多糖等有机物被充分释放至液相，提高污泥厌氧发酵效果。但是，热水解过程中一些具有抑制特性的有机物，如腐殖酸，也会被大量释放出来。溶解性腐殖酸会干扰污泥厌氧发酵产酸过程中的水解酶的活性，并且会与底物结合成较大分子量的物质，使得发酵微生物无法充分接触、利用有机底物。从而，使得污泥厌氧发酵产有机酸受到阻碍。腐殖酸作为腐殖质的主要组成之一，含有许多活性官能团，如羧酸，酚，醇羟基，醌基和酮基等，具有非常复杂的化学结构。

现阶段，国内外涉及腐殖酸类物质去除的报道，主要集中在污水处理领域，且局限于添加金属离子络和沉降去除，但污泥厌氧发酵体系中，起到抑制作用的主要是溶解性的腐殖酸，其絮凝去除效果非常不理想。在处理天然水体中的腐殖酸类物质时，也有少量通过使用TiO₂基材料进行紫外光催化降解的研究，通过投加大量的催化剂和过强度的光照，将腐殖酸类物质降解为小分子物质，实现去除目的。考虑的污泥水解液中，腐殖酸浓度非常高，为天然水中的500-1000倍以上，如果采用传统方法，需要消耗大量昂贵的催化剂和光能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高水解液液态发酵有机酸产量的方法，利用化学絮凝和光催化的联合作用，改变腐殖酸的结构特性，破坏腐殖酸的稳定结构并且将其从大分子分解为小分子，从而促进水解液中腐殖酸的沉淀，为提高水解液也太发酵产酸效率提供一种条件温和、环保的处理方法及运行参数。

本发明提供了一种限量式催化絮凝去除腐殖酸提高污泥液态发酵产酸的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将城市污泥调至一定浓度，然后在高温高压反应釜中进行热水解，将污泥中的有机物释放入到液相中；

(2)将步骤(1)得到的反应物进行固液分离，得到含高浓度溶解性有机物的污泥水解液；

(3)向步骤(2)得到的污泥水解液中加入一定量的TiO₂，利用紫外光进行照射，待污泥水解液中腐殖酸的zeta电位为-30.0～-20.0mV时停止照射；

(4)再在步骤(3)的体系中加入一定量的CaCl₂进行化学絮凝，固液分离除去沉淀，将上清液进行液态发酵产酸。

在本发明的一种实施方式中，所述城市污泥是指来自城市污水处理厂的脱水污泥，原始pH值为6.5-7.5，TS浓度为140-160g/L，VS浓度为70-90g/L，SCOD为130.0-140.0mg/L。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中将城市污泥调至污泥浓度为50-150g/L。