專利名稱：一種促進城市剩余污泥厭氧發(fā)酵產揮發(fā)性脂肪酸的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種促進城市剩余污泥厭氧發(fā)酵產揮發(fā)性脂肪酸的方法，屬于污泥固體廢棄物利用領域。
背景技術：
由于可持續(xù)發(fā)展的社會需求和政府的政策扶持，當今固體廢物處理的重心已從污染控制轉向資源開發(fā)。應用生物技術策略將有機廢物轉化為生物能源和生物化學品已成為目前有機固體廢物處置的熱點。目前，在應用生物技術策略將污泥中有機物質轉化為生物能源和生物化學品，獲得高附加值有機酸，越來越受到關注。因此，污泥厭氧發(fā)酵產酸技術是利用污泥這種廉價的底物生產附加值更高的生物化學品將成為污泥資源化的新途徑。而剩余污泥中大多數有機質存在于微生物細胞內部，受到細胞壁的保護作用。
目前國內外研究學者采用了不同的污泥預處理手段，主要集中在化學處理法(堿性預處理、酸性預處理、加入還原劑或氧化劑、電化學預處理等)，而這些方法都存在其自身的缺陷，如能耗大、污染大和易腐蝕損壞設備等。因此，采用高效的化學螯合劑在溫和的工藝條件下對污泥進行預處理，是未來污泥處置的發(fā)展方向，并且對我國有機廢物資源化利用新技術的開發(fā)提供一定的理論依據。發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種利用EDTA_2Na鹽促 進城市剩余污泥厭氧發(fā)酵產揮發(fā)性有機酸的技術方法，將城市生活污水廠脫水后的污泥配置成75-85gTS/L的污泥溶液，按O. 20-0. 45g/gTS加入乙二胺四乙酸二鈉，pH控制在8. 0-9. 5，55°C下低速攪拌 120min進行水解；將水解后的污泥接入馴化好的產酸種泥并在SRT為10d、低速攪拌和溫度為35°C的條件下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過程中pH控制在9. 0-10. 5。
所述EDTA_2Na 鹽的濃度為 O. 2g/gTS。
所述水解階段的pH控制在9.0，所述發(fā)酵過程中的pH控制在10.0。
本發(fā)明提出采用EDTA_2Na促進污泥水解，破壞污泥細胞壁和污泥絮體結構，使污泥細胞發(fā)生裂解，細胞內有機質能最大化地釋放，并實現優(yōu)質轉化，以提高污泥有機物的可利用性，增加污泥厭氧發(fā)酵產酸產量；同時，作為一種化學處理方法，污泥水解效果顯著，減小水力停留時間(HRT)，減小反應器體積，減小處理成本。因此，EDTA-2Na有利于污泥的水解，對污泥發(fā)酵產酸資源化利用具有重要意義。
EDTA_2Na鹽是一種強效螯合劑，具有很高的穩(wěn)定常數。它能夠改變微生物的細胞結構，使細胞物質離開吸附的表面，溶解在水相中；通過去除和掩蔽Ca2+，Mg2+和Fe3+等金屬離子，并加速EPS的溶解，使包埋或隱藏于EPS中的內源酶得到釋放，從而使酶的穩(wěn)定性得到了提高或者釋放；污泥中的部分有機顆粒絮體結構是通過金屬離子吸附架橋作用而穩(wěn)定的維持在一起的，EDTA-2Na能夠瓦解這些剩余污泥絮體結構，使其變得更加松散，加速污泥水解釋放有機物。因此，EDTA-2Na鹽對城市污泥厭氧發(fā)酵產酸具有重要意義。
本發(fā)明提供的方法可大大提高污泥中可生物利用性有機酸的含量，污泥泥水混合物的液相中的SCOD濃度提高了 18. 0-20. O倍，VFAs提高了 7. 11-7. 5倍。此外，通過液化污泥固體物質，使得污泥總量下降，可以實現約30%的污泥揮發(fā)性固體(VSS)減量化，為最終實現剩余污泥的資源化、減量化和無害化，提供了一種新的方法和思路。


圖1不同濃度EDTA-2Na對污泥液相中SCOD的作用。
圖2不同濃度的EDTA-Na鹽對污泥VSS的作用。
圖3不同濃度的EDTA_2Na鹽對城市污泥厭氧發(fā)酵產酸的作用。
圖4 EDTA-2Na鹽預處理對污泥中TN和NH4+_N釋放的影響。
具體實施方式
實施例1
污泥取自無錫某城市生活污水處理廠二沉池脫水后的污泥進行研究，實驗條件下用錐形瓶進行實驗，固定污泥的濃度(75gTS/L)，設計不同的EDTA-2Na鹽濃度(0，0. 05， O. 10，O. 20，030，O. 40g/gTS), pH 控制在 8. 0-9. 5, 55°C > IOOrpm 的條件下分別攪拌 30，60， 90，120，150，180min。當EDTA_2Na鹽的濃度為O. 20g/gTS時，攪拌時間為120min時，污泥上清液中SCOD達到8014mg/L，同未預處理污泥溶液相比，分別提高了 18. 88倍，VSS降低了 30. 75% (圖 1、2)。
實施例2
污泥來源和實驗條件均同實施例1，EDTA_2Na鹽的濃度和攪拌時間分別固定在 O. 20g/gTS和120min，接入馴化好的產酸種泥并在SRT為10d、攪拌速度為IOOrpm和溫度為 30-36°C的條件下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過程中pH控制在10. O15VFAs的產量達到了 6672. 43mgC0D/ L和，與未預處理污泥溶液對比，提高了 7. 11倍(圖3)。
污泥馴化取自污水處理廠的污泥在100°C下煮沸2h以殺死產甲烷菌，然后導入有效容積為2L的UASB中進行馴化。馴化種泥的模擬廢水組成見表I所示。馴化溫度為 33-37°C。馴化期間定期監(jiān)測反應器內pH值，直到pH降到2. 30-2. 70左右，表示馴化結束。
表I
權利要求
1.一種促進城市剩余污泥厭氧發(fā)酵產揮發(fā)性有機酸的方法，其特征在于將城市生活 污水廠脫水后的污泥配置成70-80gTS/L的污泥溶液，按0. 20-0. 45g/gTS加入乙二胺四乙 酸二鈉，pH控制在8. 0-9. 5，53-57°0下低速攪拌60-1801^11進行水解；將水解后的污泥接入 馴化好的產酸種泥并在SRT為10d、低速攪拌、控制溫度為30-36°C的條件下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵 過程中pH控制在9. 0-10.5。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述乙二胺四乙酸二鈉鹽的濃度為0.2g/gTS。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于將水解階段的pH控制在9.0，攪拌時 間 120min。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于發(fā)酵過程中的pH控制在10.0。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于發(fā)酵過程中控制攪拌速度為lOOrpm。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于發(fā)酵過程中控制溫度為35°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種促進污泥厭氧發(fā)酵產揮發(fā)性脂肪酸的方法，當污泥濃度在70-80gTS/L，EDTA-2Na鹽0.20-0.45g/gTS，溫度53-57℃，初始pH 8.0-9.5，污泥液相中SCOD達到了8014mg/L，有機酸(VFAs)與達到了6672.43mg/L，與沒有經過預處理組對比，SCOD提高了18.88倍，VFAs提高了7.11倍，VSSS減少了30.75%。本方法簡單高效，具有廣泛的工業(yè)應用前景，對城市剩余污泥處置具有重要意義。
文檔編號C12P7/40GK102994578SQ20121053898
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者劉和, 祖葉品, 劉宏波, 符波 申請人:江南大學