[发明专利]一种提高剩余污泥厌氧产甲烷效率和磷可利用度的强化预处理方法

说明书

本发明公开了一种提高剩余污泥厌氧产甲烷效率和磷可利用度的强化预处理方法，属于固体废物剩余污泥资源化处理与处置领域。本发明采用柠檬酸或柠檬酸盐与氢氧化钙联合预处理剩余污泥，通过柠檬酸或柠檬酸盐与钙离子的络合作用，缓解钙离子对大分子有机物的重絮凝作用，增强氢氧化钙对污泥的增溶作用，促进剩余污泥厌氧消化产甲烷，并有效地增加消化污泥中易被植物吸收的有效磷的含量。

技术领域

本发明属于固体废物剩余污泥资源化处理与处置领域，更具体地说，涉及一种提高剩余污泥厌氧产甲烷效率和磷可利用度的强化预处理方法。

背景技术

活性污泥法作为城市污水处理的主体工艺，在处理过程中会产生大量的剩余污泥作为副产物。剩余污泥成分复杂，含有重金属以及病原体等有害物质，如果处理不当，则会对生态环境造成不良的影响。另一方面，剩余污泥中含有丰富的有机物如蛋白质和多糖，同时还含有氮、磷等无机资源。因此，对剩余污泥进行处理处置以实现稳定化、无害化并加以资源化利用有着极大的价值与意义。

目前污泥的处理方法主要有厌氧消化、焚烧、热解等，其中厌氧消化因其成本低、能量产出高，是目前使用最多的技术。该技术在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将剩余污泥中的有机物转化为短链脂肪酸和甲烷等清洁能源，同时可以杀死致病菌及寄生虫(卵)，以实现剩余污泥减量化、稳定化及资源化利用。污泥进行厌氧消化的过程可以大致分为：水解阶段，产氢产酸阶段和产甲烷阶段。由于剩余污泥的胞外聚合物(EPS)和半刚性结构的细胞壁/膜的保护导致生物降解性差，使得水解阶段成为污泥厌氧消化过程的限速步骤。因此，研究者发展了一系列剩余污泥预处理技术。

经检索，现有技术中公开了相关的申请案，例如公开号CN107055986A，公开日2017年8月18日的中国发明专利申请公开了一种高压微波污泥预处理方法，该方法将加压微波技术、热碱处理技术、H₂O₂预处理技术与高压闪蒸技术相结合，对污泥溶胞破壁有协同作用。但该方法操作起来复杂、对微波频率、压力以及温度等条件要求严格，且能耗较大。

又例如，公开号CN109354349A，公开日2019年2月19日的中国发明专利申请公开了一种污泥预处理方法及污泥厌氧发酵产酸方法。该方法采用超声波耦合过硫酸盐预处理污泥，破坏了污泥EPS结构以及微生物细胞，加大了污泥的破解效果，为后续发酵阶段提供了营养物质。但该方法存在着对能量输出要求较高的问题。

公开号CN112661376A，公开日2021年4月16日的中国发明专利申请公开了一种城市污泥预处理的方法及其应用，该方法将生物炭固体酸与城市污泥混合，进行高温水热预处理，然后过滤得到水解液，将水解液进行厌氧消化反应，得到沼气。该预处理方法能够促进污泥中胞外聚合物和细胞壁中木质纤维素快速降解，缩短了城市污泥水解产酸阶段反应时间。但该体系仍对能量的需求较高，并且忽略了城市污泥的处理处置问题。