[发明专利]一种游离亚硝酸与过氧化钙联合预处理促进污泥厌氧发酵短链脂肪酸积累的方法

说明书

本发明公开了一种游离亚硝酸与过氧化钙联合预处理促进污泥厌氧发酵短链脂肪酸积累的方法，属于厌氧发酵技术领域。本发明解决现有直接以剩余污泥作为底物进行厌氧发酵时，发酵过程中水解速率低及短链脂肪酸产率低的问题。本发明利用游离亚硝酸和过氧化钙共同处理废弃活性污泥促进了预处理过程中污泥的分解及增溶效果，二者共处理条件下的SCOD浓度分别较同等投加剂量下的游离亚硝酸及过氧化钙单独预处理条件下的SCOD浓度增加3.1倍和2.6倍。此外，经二者共处理后的污泥在厌氧发酵过程中获得了最高的短链脂肪酸浓度较同等投加剂量下的游离亚硝酸及过氧化钙单独预处理条件下的短链脂肪酸浓度增加2.0倍和6.4倍。

技术领域

本发明涉及一种游离亚硝酸与过氧化钙联合预处理促进污泥厌氧发酵短链脂肪酸积累的方法，属于厌氧发酵技术领域。

背景技术

厌氧发酵技术是一种常用且有效地实现污泥稳定化、能源和资源回收的方法。厌氧发酵过程一般分为水解、酸化、产氢产乙酸和产甲烷四个步骤，短链脂肪酸是酸化过程的产物，并作为产甲烷底物在甲烷化过程中被消耗产生甲烷。因此，短链脂肪酸的产生周期明显短于甲烷的产生周期，且与沼气相比，短链脂肪酸具有更高的商业价值和更广泛的应用，近年来有关从污泥中回收短链脂肪酸的研究受到了广泛关注。污泥中的有机物主要由碳水化合物、蛋白质、腐殖质等组成，这些有机物大多存储于活性污泥细胞内部或者包围或缠绕在胞外聚合物基质中，无法在发酵过程中直接用于短链脂肪酸的产生。因此，有效的污泥预处理技术是提高废弃活性污泥可生化性和水解效率的关键。

发明内容

本发明的目的之一是解决现有直接以剩余污泥作为底物进行厌氧发酵时，发酵过程中水解速率低及短链脂肪酸产率低的问题。

本发明的技术方案：

一种游离亚硝酸与过氧化钙联合预处理促进污泥厌氧发酵短链脂肪酸积累的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，将从污水处理厂二沉池获得的活性污泥过筛后在4℃低温室沉降24h，弃上清液得到污泥A，低温存储，备用；

步骤二，首先使用游离亚硝酸处理污泥A，然后加入过氧化钙继续搅拌反应处理，完成污泥A的预处理过程；

步骤三，调整步骤二预处理后的污泥pH值为7.5±0.1，加入接种的厌氧污泥，利用高纯氮气曝气15min后密封，并将其转移至35℃恒温震荡摇床调节转速至150rpm进行厌氧发酵，整个发酵周期持续10d。

进一步限定，高纯氮气的纯度为99.99％。

进一步限定，步骤一获得的污泥A的总悬浮固体TSS及挥发性悬浮固体VSS分别为37.31±0.31g/L和16.04±0.39g/L。

进一步限定，步骤二中使用游离亚硝酸处理污泥A的具体操作过程为：量取一定体积的污泥A于丝口瓶中并加入2.13mg-N/L游离亚硝酸，混合均匀后，在室温条件下在转速为150rpm的条件下，反应12h。

进一步限定，步骤二中加入2.13mg-N/L游离亚硝酸的过程为：首先向污泥A中加入6g-N/L亚硝酸钠标准储备液使反应体系中亚硝酸盐浓度为250mg-N/L，然后使用1M盐酸调节体系pH值为5.5±0.1，最后向体系中加入5％(v/v)磷酸盐缓冲液。

更进一步限定，步骤二中向经过游离亚硝酸处理后的污泥中加入过氧化钙继续搅拌反应的具体操作过程为：投加0.15g/g-VSS的过氧化钙，混合均匀后，在转速为150rpm的条件下，反应12h。

进一步限定，步骤三中厌氧污泥的接种比为10:1。