公布日：2022.07.15
申请日：2022.04.29
分类号：C02F11/00(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/127(2019.01)I;C02F11/125(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F1/58(2006.01)I;C04B33/132(2006.01)I
摘要
一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，将钙镁类碱剂与污泥混合进行机械研磨，破坏污泥絮体结构及微生物细胞壁，使有机物充分溶出，Ca2+和Mg2+与水解产生的PO43‑形成沉淀，后续液相无需除磷。利用非气密性搅拌储存罐对污泥进行厌氧改性，使产酸菌成为厌氧改性污泥的优势菌种，与研磨后的污泥混合进行厌氧产酸发酵，使大部分有机物停留在水解酸化阶段，挥发性脂肪酸（VFA）等简单易降解有机物不断积累。发酵后的污泥固液分离，上清液加入脱氨剂脱氨后作为碳源回用于污水生化池，滤渣经进一步处理后用作免烧砖原料。本发明获得的碳源以挥发性脂肪酸（VFA）等简单易降解有机物为主，其作为碳源是反硝化过程最易利用的电子供体，其反硝化速率高，且能提高污水生化段生物系统的处理效能。
权利要求书
1.一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其步骤为：将碱剂与污泥混合进行机械研磨，研磨后的污泥与厌氧改性污泥以一定比例混合，通入厌氧发酵池进行厌氧产酸发酵，发酵后的污泥固液分离，上清液加入脱氨剂脱氨后作为碳源回用于污水生化池，滤渣经进一步处理后用作免烧砖原料。
2.根据权利要求1所述的一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其特征为：所述污泥为城镇污水处理厂产生的初沉污泥、剩余污泥、化学污泥中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其特征为：所述碱剂为MgO、CaO、Mg（OH）2、Ca（OH）2中的至少一种，投加量为0.6-1.5g/L污泥。
4.根据权利要求1所述的一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其特征为：所述机械研磨采用机械球磨机、破壁机中的一种，研磨转速为10000-35000r/min，研磨时间为15-60min。
5.根据权利要求1所述的一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其特征为：所述厌氧改性污泥的改性方法为：取污水厂厌氧消化池的剩余污泥加入非气密性搅拌储存罐中，罐内温度为30-50℃，搅拌速率为55-85r/min，污泥停留时间1-3d，之后排出部分厌氧改性污泥，并用新的剩余活性污泥进行补充，如此对污泥进行半连续培养实现污泥厌氧改性。
6.根据权利要求1和5所述的一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其特征为：所述厌氧改性污泥与研磨后的污泥添加质量比为10-30:100。
7.根据权利要求1所述的一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其特征为：所述厌氧产酸发酵的温度为25-55℃，发酵时间为2-5d。
8.根据权利要求1所述的一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其特征为：所述固液分离设备为离心式脱水机、叠螺式脱水机或板框压滤机中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，其特征为：所述脱氨剂为O3、NaClO、NaOH中的至少一种，添加量为上清液质量的1-3%。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种多工艺联合强化污泥碳源回收利用方法，即利用物理、化学、生物联合法处理污泥，得到以挥发性脂肪酸（VFA）等易被微生物利用的有机物为主的碳源，回用于污水脱氮除磷系统时可生化性高，反硝化效率高。
本发明包括以下步骤：将碱剂与污泥混合进行机械研磨，研磨后的污泥与厌氧改性污泥以一定比例混合，通入厌氧发酵池进行厌氧产酸发酵，发酵后的污泥固液分离，上清液加入脱氨剂脱氨后作为碳源回用于污水生化池，滤渣经进一步处理后可用于烧结砖原料。
所述污泥为城镇污水处理厂产生的初沉污泥、剩余污泥、化学污泥中的一种或几种。
所述碱剂为MgO、CaO、Mg（OH）2、Ca（OH）2中的至少一种，碱剂投加量为0.6-1.5g/L污泥。碱剂中的Ca2+和Mg2+可与水解产生的PO43-形成Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2沉淀，使溶解态的PO43-减少，从而TP的溶出量降低，在后续上清液处理中无需除磷，药剂总使用量降低，工艺简单。
所述机械研磨采用机械球磨机、破壁机中的一种，机械研磨转速为10000-35000r/min，研磨时间为15-60min。
所述厌氧改性污泥的改性方法为：取污水厂厌氧消化池的剩余污泥加入非气密性搅拌储存罐中，罐内温度为30-50℃，搅拌速率为55-85r/min，污泥停留时间1-3d，之后排出部分厌氧改性污泥，并用新的剩余活性污泥进行补充，如此对污泥进行半连续培养实现污泥厌氧改性。
所述厌氧改性污泥与研磨后的污泥添加质量比为10-30:100。
所述厌氧产酸发酵的温度为25-55℃，发酵时间为2-5d。
污泥厌氧消化作用机理普遍认为有以下三个阶段：第一阶段：水解阶段。主要菌群为产酸细菌，多为兼性厌氧或专性厌氧。碳水化合物、蛋白质、脂肪等在产酸细菌胞外水解酶作用下，被转化为甘油、脂肪酸等，同时产生部分乙醇、二氧化碳和氢等。
第二阶段：产氢产乙酸阶段。绝对厌氧或兼性厌氧的产氢产乙酸细菌，将水解阶段的产物转化为乙酸、二氧化碳和氢等。
第三阶段：产甲烷阶段。产甲烷菌将乙酸分解为甲烷和二氧化碳，产甲烷菌为严格专性厌氧细菌，其生存环境要求绝对无氧。
本发明利用非气密性搅拌储存罐中微量的氧即可保持产酸菌正常生长，又可对产甲烷菌进行有效抑制，同时通过控制各培养参数，使产酸菌成为改性污泥中的优势菌种。将厌氧改性污泥与研磨后的污泥混合后进行厌氧产酸发酵，由于产酸菌群占据优势，使大部分有机物停留在水解酸化阶段，此时挥发性脂肪酸（VFA）等简单易降解有机物不断积累。
所述固液分离设备为离心式脱水机、叠螺式脱水机或板框压滤机中的一种。
所述脱氨剂为O3、NaClO、NaOH中的至少一种。脱氨剂添加量为上清液质量的1-3%。
本发明的有益效果：本发明采用碱水解加机械研磨法破坏污泥絮体结构及微生物细胞壁，使有机物充分溶出，难降解的固体性物质转化为易降解的溶解性物质。机械研磨过程中温度上升，进一步提高碱水解效率。选用的钙镁类碱剂中Ca2+和Mg2+可与污泥水解产生的PO43-形成Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2沉淀，使溶解态的PO43-减少，从而TP的溶出量降低，在后续上清液处理中无需除磷，工艺药剂总使用量降低，工艺简单。
本发明利用非气密性搅拌储存罐中微量的氧即可保持产酸菌正常生长，又可对产甲烷菌进行有效抑制，同时通过控制各培养参数，使产酸菌成为改性污泥中的优势菌种。将厌氧改性污泥与研磨后的污泥混合后进行厌氧产酸发酵，由于产酸菌群占据优势，使大部分有机物停留在水解酸化阶段，此时挥发性脂肪酸（VFA）等简单易降解有机物不断积累。挥发性脂肪酸（VFA）等简单易降解有机物作为碳源是反硝化过程最易利用的电子供体，其反硝化速率高，且能提高污水生化段生物系统的处理效能。
（发明人：赵建福;王健芳;蒋悦;袁敬军）
