一种以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法

摘要

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法。本发明以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法，不但能达到污泥处理减量化、无害化、资源化的目的，而且能高效生产短链式脂肪酸。剩余污泥发酵产生的短链式脂肪酸能回用于城镇污水厂污水处理脱氮除磷工艺，减少购买外源碳的成本，实现城镇污水处理厂内部物质的多级利用，达到节能减排的目的。本发明，将城镇污泥与黑麦草按照碳氮比（C/N）19/1混合，预处理温度为60-120℃，处理时间为30分钟，发酵温度为30-40℃，pH值控制为4-7，经过7-16天的发酵，产短链式脂肪酸。

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法。

背景技术

据估算，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干重)大约为 130万吨，且年增长率大于10 %。剩余污泥的处理问题是我国污水处理厂目前普遍面临的一个严重问题，城镇污水处理厂产生的剩余污泥里含有大量微生物、悬浮物、胶体以及氮磷等物质，若得不到妥善的处理与处置，则会对环境产生二次污染。现阶段常见的污泥处理方式是土地填埋和焚烧，其处理费用一般占城镇污水处理厂总费用的40-60%。若利用剩余污泥中大量有机物进行厌氧发酵生产短链式脂肪酸，不但能避免二次污染，解决剩余污泥处理成本高等问题，还能产生短链式脂肪酸。短链式脂肪酸能作为碳源回用于污水处理厂脱氮除磷工艺，提高脱氮除磷效果，降低污水厂购买外加碳源的成本。

目前，国内外众多学者对于促进剩余污泥产短链式脂肪酸的研究集中于预处理和控制温度、酸碱度等方式，关于添加富含碳源的草本植物促进污泥共代谢水解、产酸过程，未见报道。有文献记载，厌氧发酵产短链式脂肪酸的最佳碳氮比为19/1，而污泥本身的碳氮比为7/1。若将易于厌氧发酵且富含碳源的黑麦草加入剩余污泥中，将污泥调节成适合厌氧发酵产短链式脂肪酸的19/1的碳氮比，并以加热法对其进行预处理则可以提高厌氧发酵产短链式脂肪酸的产率。

发明内容

本发明要解决剩余污泥产短链式脂肪酸效率不高的技术问题，提供一种以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法，具体步骤如下：

将剩余污泥与黑麦草充分混合，控制其碳氮比为19/1，进行热预处理，处理温度为60-120℃，处理时间为30分钟，然后在30-40℃温度下，pH值为4-7下进行厌氧发酵产短链式脂肪酸；控制厌氧发酵时间为7-16天。

本发明中，所述热预处理温度为98-102 ℃。

本发明中，所述剩余污泥与黑麦草在温度为33-37℃条件下，厌氧发酵产短链式脂肪酸。

本发明中，所述污泥与黑麦草在pH值为4-6条件下，厌氧发酵产短链式脂肪酸。

本发明中，所述中污泥与黑麦草的厌氧发酵时间为9-11天，厌氧发酵产短链式脂肪酸。

本发明具有以下有益效果：

本发明以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法，不但能达到污泥处理减量化、无害化、资源化的目的，而且能高效生产短链式脂肪酸，其能回用于城镇污水厂污水处理脱氮除磷工艺，减少购买外源碳的成本。本发明能在城镇污水处理厂内部实现物质的多级利用，达到节能减排的目的。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明。

为促进剩余污泥产短链式脂肪酸效率，本发明经过多次反复实验，发现采用下述本发明以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法，能够显著提高短链式脂肪酸产量。

本发明以热预处理促进剩余污泥与黑麦草联合厌氧发酵产短链式脂肪酸的方法，包括以下步骤：

本发明方法将剩余污泥与黑麦草按照碳氮比（C/N）19:1混合，预处理温度分别为58-62℃、78-82℃、98-102℃、118-122℃，预处理30分钟。然后，发酵温度控制为30-40℃，pH值为4-7，经过7-16天充分的产酸。这样不仅可以在水解段使污泥和草水解效率得到明显提高，较快、较多产生能被产酸菌利用的溶解性有机物，而且可以在产酸段强化短链式脂肪酸的生产。

通过实验发现，本发明在剩余污泥与黑麦草按照碳氮比（C/N）19:1，预处理30分钟，温度为98-102℃，发酵温度为33-37℃，pH值为4-6的条件下，厌氧发酵9-11天，获得的短链脂肪酸的产量较高。

实施例1

将1kg碳氮比19/1的污水厂剩余污泥和黑麦草混合物加入到2 L的反应器中(玻璃钢材质，工作容积为1.5 L，内径10 cm，高26 cm，呈圆柱形)，预处理温度为58-62℃，处理30分钟；产酸发酵阶段：发酵温度为33-37℃，pH值为4.5-5.5，发酵9-11天，短链脂肪酸的产量为450 g-COD/kg-TS。

实施例2

将1kg碳氮比19/1的污水厂剩余污泥和黑麦草混合物加入到2 L的反应器中(玻璃钢材质，工作容积为1.5 L，内径10 cm，高26 cm，呈圆柱形)，预处理温度为78-82℃，处理30分钟；产酸发酵阶段：发酵温度为33-37℃，pH值为4.5-5.5，发酵9-11天，短链脂肪酸的产量为430 g-COD/kg-TS。

实施例3

将1kg碳氮比19/1的污水厂剩余污泥和黑麦草混合物加入到2 L的反应器中(玻璃钢材质，工作容积为1.5 L，内径10 cm，高26 cm，呈圆柱形)，预处理温度为98-102℃，处理30分钟；产酸发酵阶段：发酵温度为33-37℃，pH值为4.5-5.5，发酵9-11天，短链脂肪酸的产量为560 g-COD/kg-TS。

实施例4

将1kg碳氮比19/1的污水厂剩余污泥和黑麦草混合物加入到2 L的反应器中(玻璃钢材质，工作容积为1.5 L，内径10 cm，高26 cm，呈圆柱形)，预处理温度为118-122℃，处理30分钟；产酸发酵阶段：发酵温度为33-37℃，pH值为4.5-5.5，发酵7-13天，短链脂肪酸的产量为510 g-COD/kg-TS。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。