公布日：2022.04.29
申请日：2022.02.15
分类号：C12P7/54(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，先将待处理的污泥调至一定的含水量，在高温高压下进行热水解，然通过固液分离去除热水解产物中的固相残渣，再加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性组分，然后接种发酵产酸污泥进行第一次发酵产酸，在第一次发酵产酸稳定后加入蛋白水解酶和多糖水解酶进行第二次厌氧发酵产酸。本发明方法利用炭材料吸附抑制性副产物和发酵后期投加水解酶刺激的联合激励手段，提高了污泥高温热水解液中有机底物的降解，最大程度地使污泥中有机物向高附加值挥发性脂肪酸转化，显著提高了污泥厌氧发酵所产有机酸量；且本发明方法可以充分利用发酵底物，实现了污泥的资源化，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：包括以下步骤：1）热水解：将待处理的污泥调至一定的含水量，在高温高压下进行热水解，使污泥中的有机物释放入到液相；2）固液分离：通过固液分离去除步骤1）中得到的热水解产物中的固相残渣，得到污泥水解液；3）吸附抑制性组分：向步骤2）中得到的污泥水解液中加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性组分；4）一次发酵：向步骤3）中吸附抑制性组分后的污泥水解液接种发酵产酸污泥，并氮气吹脱除氧，进行第一次厌氧发酵产酸；5）二次发酵：向步骤4）一次发酵反应结束的污泥水解液中加入蛋白水解酶和多糖水解酶，再次氮气吹脱除氧，进行第二次厌氧发酵产酸。
2.根据权利要求1所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤1）中，所述待处理的污泥，其原始pH值为6.5～7.5，TS浓度为30～160g/L，VS浓度为15～100g/L。
3.根据权利要求2所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤1）中，所述将待处理的污泥调至含水量为80%～97%。
4.根据权利要求3所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤1）中，所述热水解的参数为：温度150～200℃，时间10～120min。
5.根据权利要求1所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤3）中，所述吸附抑制性组分添加的生物炭或活性炭的量为5～15g/L。
6.根据权利要求1所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤4）中，所述接种发酵产酸污泥接种的体积比为5～15%。
7.根据权利要求1所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤5）中，所述添加的蛋白水解酶和多糖水解酶的量均为0～50mg/L；且为第一次厌氧发酵产酸反应稳定后添加。
8.根据权利要求1所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤4）和步骤5）中，所述厌氧发酵产酸的反应温度均为20～60℃；其中，第一次厌氧发酵产酸时间为5～7天。
9.根据权利要求6所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，其特征在于：步骤4）和步骤5）中，所述厌氧发酵产酸的反应的pH均控制在9～11。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法的应用，其特征在于：将该在避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法应用于有机固废处理领域。
发明内容
针对上述存在的污泥热水解液中抑制性物质含量高、水解酶活性低等问题，本发明提供一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，利用生物炭或活性炭吸附弱化副产物抑制，通过投加水解酶二次发酵，有效的规避了抑制性物质的干扰，成功地实现了水解酶活性的强化，最终达到了污泥厌氧发酵产酸转化率的大大提高。具体技术方案如下：首先，本发明提供一种避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，该方法包括以下步骤：1）热水解：将待处理的污泥调至一定的含水量，在高温高压下进行热水解，使污泥中的有机物释放入到液相；2）固液分离：通过固液分离去除步骤1）中得到的热水解产物中的固相残渣，得到污泥水解液；3）吸附抑制性组分：向步骤2）中得到的污泥水解液中加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性组分；4）一次发酵：向步骤3）中吸附抑制性组分后的污泥水解液接种发酵产酸污泥，并氮气吹脱除氧，进行第一次厌氧发酵产酸；5）二次发酵：向步骤4）一次发酵反应结束的污泥水解液中加入蛋白水解酶和多糖水解酶，再次氮气吹脱除氧，进行第二次厌氧发酵产酸。
前述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法，步骤1）中，所述待处理的污泥，其原始pH值为6.5～7.5，TS浓度为30～160g/L，VS浓度为15～100g/L。
作为优选的技术方案的，步骤1）中，所述将待处理的污泥调至含水量为80%～97%。
作为优选的技术方案的，步骤1）中，所述热水解的参数为：温度150～200℃、时间10～120min。
作为优选的技术方案的，步骤3）中，所述吸附抑制性组分添加的生物炭或活性炭的量为5～15g/L。
作为优选的技术方案的，步骤4）中，所述接种发酵产酸污泥接种的体积比为5～15%。
作为优选的技术方案的，步骤5）中，所述添加的蛋白水解酶和多糖水解酶的量均为0～50mg/L。
作为优选的技术方案的，步骤4）和步骤5）中，所述厌氧发酵产酸的反应温度均为20～60℃；其中，第一次厌氧发酵产酸时间为5～7天，优选为6天。
作为优选的技术方案的，步骤4）和步骤5）中，所述厌氧发酵产酸的反应的pH均控制在9～11。
其次，本发明提供一种前述的避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法的应用方式，该应用方式为将该在避、促结合的污泥水解液二次厌氧发酵产酸激励方法应用于有机固废处理领域。
本发明的有益效果是：
1）本发明方法利用炭材料吸附抑制性副产物和发酵后期投加水解酶刺激的联合激励手段，提高了污泥高温热水解液中有机底物的降解，最大程度地使污泥中有机物向高附加值挥发性脂肪酸（VFAs）转化，显著提高了污泥厌氧发酵所产有机酸量。
2）本发明方法在污泥高温热水解液发酵产酸前投加生物炭或活性炭，可以吸附水解液中的呋喃类、酚类化合物等难降解物质，减轻它们及其他副产物的抑制作用，改善水解液的发酵产酸效果；而且加入的生物炭还可参与微生物的直接种间电子传递，提高微生物的代谢活力，从而促进有机污染物的降解。
3）本发明方法在污泥高温热水解液发酵产酸结束后，添加蛋白质和多糖水解酶，进行二次发酵，可以缓解发酵过程中水解酶失活造成的底物残留，提高污泥有机物的整体转化率。
4）试验结果表明，采用本发明方法污泥液态发酵产酸率可提高34.38%；且本发明方法可以充分利用发酵底物，为最终实现剩余污泥的资源化、减量化和无害化提供了一种新的方法和思路，具有广阔的应用前景。
（发明人：刘宏波;黄俊;梅益军;邓壮;袁淼卉）
