一种利用剩余污泥乙醇型发酵补充反硝化碳源的方法

摘要

针对我国城市污水BOD5平均水平较低，普遍存在反硝化碳源不足的问题，本发明公开了一种利用剩余污泥乙醇型发酵补充反硝化碳源的方法。经热水解预处理后的剩余污泥进入发酵反应器，以污泥为基质培养驯化乙醇型发酵菌，将发酵反应控制在乙醇型发酵阶段，之后将产物回流至热水解段并控制热水解温度在120℃-130℃之间，使沸点低于120℃的乙醇、乙酸等物质以气态形式存在，并通过冷凝回收的方式收集以乙醇、乙酸为主的优质有机碳源。本发明具有以下优点：乙醇、乙酸为主的反硝化碳源有效提高了反硝化效率，特殊的碳源提取方式避免了厌氧消化后的污泥直接作为外加碳源造成的系统磷积累问题；整个流程控制条件简单、易操作、运行成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用剩余污泥乙醇型发酵补充反硝化碳源的方法，以解决污水处理厂反硝化碳源不足的问题，属于污水处理技术领域。

背景技术

随着我国几大水系富营养化加剧，相继爆发水华、赤潮现象，国家对水体排放标准也不断提高。生物脱氮是城市污水处理中应用最为普遍的工艺，总氮的去除最终要通过反硝化过程，反硝化菌在缺氧条件下将好氧过程产生的硝态氮转化为N₂排入大气，以达到去除水中总氮的目的。要达到较好的生物脱氮效果，反硝化过程必须要有足够的有机碳源(一般BOD₅/TN＞3-5，即认为碳源充足)。但是，目前我国城市污水BOD₅平均水平较低，普遍存在反硝化碳源不足的问题，极大限制了具有生物脱氮功能的污水厂稳定有效地发挥作用。

针对反硝化碳源不足问题，早期研究主要是在反硝化段投加甲醇、乙醇等低分子有机物，这种外加碳源可提高反硝化速率，但价格昂贵。近年来对外加碳源的研究主要为利用工业废水或垃圾渗滤液作为反硝化碳源，不仅能实现经济的外加碳源投加方式，还能解决部分工业废水及垃圾渗滤液的处理问题，但这些废水普遍存在高浓度的氨氮、重金属离子及其它有毒物质，如对水质了解不足，盲目投加可能会对整个脱氮系统产生严重毒副作用；另外主要是将经厌氧消化后剩余污泥作为反硝化碳源，此方法也可提高反硝化效率，但经厌氧处理后的污泥中含有大量磷酸盐，在作为反硝化碳源前需进行化学沉淀除磷，这样不但增加了运行成本还会因除磷不彻底或药剂投加过量而造成污水处理系统二次污染问题。

发明内容

针对以上方法存在的问题，本发明主要是提供一种利用剩余污泥乙醇型发酵补充反硝化碳源的方法，主要目的是：

(1)解决污水处理厂反硝化碳源不足的问题；

(2)利用乙醇型发酵主要末端产物乙醇、乙酸作为外加反硝化有机碳源；

(3)避免将厌氧处理后的污泥作为反硝化段有机碳源存在的磷积累问题。

本发明为了达到上述目的，具体内容如下：

一种利用剩余污泥乙醇型发酵补充反硝化碳源的方法，包括：热水解反应器、发酵反应器、回流管、冷凝装置、碳源收集罐和排泥管；其特征在于：污水处理厂的剩余污泥经热水解反应器预处理后进入发酵反应器，将发酵后剩余部分通过排泥管排放，其它部分经回流管回流至热水解反应器，并进行温度调控在120℃-130℃之间，使沸点低于120℃的乙醇、乙酸等物质以气态形式存在，最后通过冷凝回收装置回收此部分产物至碳源收集罐。

热水解反应器作为剩余污泥的预处理单元，可有效提高污泥的厌氧消化性能，为后续乙醇型发酵阶段的有效控制提供保障，且热水解反应器有特制的气体冷凝回收装置。

发酵反应器接收热水解预处理后的污泥，并以其为基质培养驯化乙醇型发酵菌，将发酵反应器控制在乙醇型发酵阶段，发酵产物以乙醇、乙酸为主；一部分剩余产物经排泥管排放，其它产物回流至热水解反应器；当乙醇型发酵污泥回流至热水解反应器时，将热水解控制在120℃～130℃之间，由于乙醇和乙酸的沸点分别是118℃和78.3℃，乙醇和乙酸在热水解过程中蒸发，并通过冷凝回收装置将乙醇型发酵主要末端产物乙醇和乙酸回收，作为优质有机碳源投加到污水处理厂反硝化段补充碳源。

本发明的有益效果

1、本发明所用的污泥来自污水处理厂的剩余污泥，将其处理后的产物作为反硝化碳源，不仅有效利用了资源，也使污泥得到进一步处理，最终达到以废制废的目的；

2、将发酵反应器控制在乙醇型发酵阶段，通过冷凝回收方式收集乙醇型发酵主要末端产物乙醇、乙酸。以此作为反硝化碳源，可有效提高反硝化效率；

3、以冷凝回收装置回收蒸发后的乙醇型发酵主要末端产物乙醇和乙酸，避免以厌氧消化污泥直接作为反硝化碳源造成的系统磷积累问题。

附图说明

图1为一种利用剩余污泥乙醇型发酵补充反硝化碳源的方法工艺示意图

图中标号说明：

1、热水解反应器  2、发酵反应器  3、污泥回流管  4、冷凝装置

5、碳源收集罐    6、排泥管      7、进泥管

具体实施方式：

结合图1具体说明本发明实施方式如下：

以简单液相碳源为基质培养乙醇型发酵菌，将培养好的乙醇型发酵菌投加到发酵反应器(2)内作为接种污泥，控制各项参数(pH值、碱度、温度、氧化还原电位等)将发酵反应器(2)控制在乙醇型发酵阶段，运行稳定后用热水解反应器(1)预处理后的剩余污泥产物逐步取代简单液相基质，对乙醇型发酵菌进行驯化，将发酵反应器(2)控制在以污泥为基质的乙醇型发酵阶段，发酵后产物剩余部分通过排泥管(6)排放，其它部分经回流管(3)回流至热水解反应器(1)，并将温度调控在120℃～130℃之间，使沸点低于120℃的乙醇、乙酸等物质以气态形式存在，最后通过冷凝回收装置(4)回收此部分产物至碳源收集罐(5)，回收后的优质有机碳源根据所在污水厂反硝化碳源的缺乏情况进行补充投加。