申请日2017.05.24
公开(公告)日2017.09.12
IPC分类号C12P7/54; C12P7/52; C02F11/04
摘要
本发明涉及一种短时高效NaOH预处理污泥和玉米秸秆中温共发酵产酸的方法，属于固体废弃物处理技术领域。该方法能够利用NaOH预处理剩余污泥然后与玉米秸秆进行中温共发酵产挥发性短链脂肪酸。具体的：首先将玉米秸秆进行前处理作为外投碳源，再对剩余污泥进行NaOH预处理，得到预处理后的污泥和秸秆;将预处理后的污泥和秸秆送入中温厌氧静态消化装置，进行共发酵生产挥发性短链脂肪酸。本发明通过对剩余污泥进行短时高效的NaOH预处理，有利于破坏污泥絮体和细胞壁，促进胞内有机质有效释放，与玉米秸秆共发酵，进一步提高了污泥可生化性以及厌氧发酵产酸的效率，同时实现剩余污泥和玉米秸秆的减量化、资源化。
权利要求书
1.一种短时高效NaOH预处理污泥和玉米秸秆中温共发酵产酸的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)秸秆与污泥的预处理：
1a)将玉米秸秆进行稀碱前处理;
1b)将污泥进行NaOH预处理;
2)厌氧共发酵产酸：将经过步骤1b)处理后的污泥和经过1a)后处理的秸秆按比例置于中温厌氧消化装置中，作为基质，密封容器，搅拌器转速为90-110r/min，发酵温度为30-40℃，连续培养8-10d。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤1a)将玉米秸秆进行稀碱前处理，具体为：按1g秸秆：10mL碱液的比例，取秸秆粉碎后的秸秆粉和碱液混合，接着将混合物放入85℃恒温水浴锅内，加热1h后，再放入离心机中离心以9000-11000r/min离心作用9-11min;然后除去混合液中的上清液，剩下的滤渣放入65-72℃烘箱中，烘干至恒重，粉碎。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的碱液具体是质量分数为2%的NaOH溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的将污泥进行NaOH预处理具体为：取污泥静置沉淀，去除上清液，再进行过滤，向通过过滤筛过滤后的物质中加入NaOH溶液，调节pH值至9.5-10.5，稳定后置于恒温摇床进行震荡。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的污泥为污水处理厂二沉池中的污泥，取回后在4℃环境下沉淀24h，去除上清液，再使用40目的筛子进行过滤。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的通过过滤筛过滤后的物质中加入NaOH溶液，调节pH值至9.5-10.5后，需要稳定2min，然后置于空温下的恒温摇床中进行100r/min的震荡，震荡时间为6h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤2)中，经过步骤1b)处理后的污泥和经过1a)后处理的秸秆比例为300mL∶2.8g秸秆。
说明书
一种短时高效NaOH预处理污泥和玉米秸秆中温共发酵产酸的方法
技术领域
本发明涉及一种短时高效NaOH预处理污泥和玉米秸秆中温共发酵产酸的方法，属于固体废弃物处理技术领域。
背景技术
当前，环境问题日益受到人们的关注，已经成为世界各国面临的主要问题之一。如何将废弃物有效的再利用，是各国关注的焦点。剩余污泥厌氧发酵产挥发酸技术，能够有效利用污泥中的有机质，产生具有广阔经济价值的挥发酸产品。然而，限制污泥资源化利用的主要因素就是污泥的絮体结构和细胞壁的屏蔽作用，使得胞内糖类、蛋白质等有机质等很难溶出。因此如何对污泥进行适当的预处理，提高污泥絮体和细胞的破裂水平，提高污泥厌氧消化的速度，是需要解决的一大难题。另一方面，由于剩余污泥的C/N比较低，必须通过适当地投加外加碳源进行调质，而作为农业废弃物的玉米秸秆，其含着丰富的纤维素、半纤维素等碳水化合物。近几年，利用剩余污泥和玉米秸秆共发酵生产挥发性短链脂肪酸已经成为国内外专家的研究热点。
发明内容
本发明创造的目的是提出一种短时高效NaOH预处理污泥和玉米秸秆中温共发酵产酸的方法，通过对剩余污泥进行NaOH预处理，再与玉米秸秆进行中温共发酵，促进污泥絮体和细胞破解，进一步提高污泥可生化性以及污泥厌氧发酵产酸的效率，缩短反应时间，实现剩余污泥和玉米秸秆的减量化、资源化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种短时高效NaOH预处理污泥和玉米秸秆中温共发酵产酸的方法，包括如下步骤：
1)秸秆与污泥的预处理：
1a)将玉米秸秆进行稀碱前处理;
1b)将污泥进行NaOH预处理;
2)厌氧共发酵产酸：将经过步骤1b)处理后的污泥和经过1a)后处理的秸秆按比例置于中温厌氧消化装置中，作为基质，密封容器，搅拌器转速为90-110r/min，发酵温度为30-40℃，连续培养8-10d。
步骤1a)将玉米秸秆进行稀碱前处理，具体为：按1g秸秆：10mL碱液的比例，取秸秆粉碎后的秸秆粉和碱液混合，接着将混合物放入85℃恒温水浴锅内，加热1h后，再放入离心机中离心以9000-11000r/min离心作用9-11min;然后除去混合液中的上清液，剩下的滤渣放入65-72℃烘箱中，烘干至恒重，粉碎。
所述的碱液具体是质量分数为2%的NaOH溶液。
所述的将污泥进行NaOH预处理具体为：取污泥静置沉淀，去除上清液，再进行过滤，向通过过滤筛过滤后的物质中加入NaOH溶液，调节pH值至9.5-10.5，稳定后置于恒温摇床进行震荡。
所述的污泥为污水处理厂二沉池中的污泥，取回后在4℃环境下沉淀24h，去除上清液，再使用40目的筛子进行过滤。
所述的通过过滤筛过滤后的物质中加入NaOH溶液，调节pH值至9.5-10.5后，需要稳定2min，然后置于空温下的恒温摇床中进行100r/min的震荡，震荡时间为6h。
步骤2)中，经过步骤1b)处理后的污泥和经过1a)后处理的秸秆比例为300mL：2.8g秸秆。
本发明创造带来的有益效果为：
将剩余污泥NaOH预处理后，可以促进污泥絮体和细胞破裂，胞内有机物有效释放，提高了蛋白质和糖类等有机质在发酵液中的含量，有效缩短污泥发酸时间，进而提高厌氧发酵产挥发酸的产量。并且，现有碱预处理技术一般用时为12或24h，相比较而言，本发明的NaOH预处理具有时间短、效率高的特点。另外，NaOH预处理后提供给污泥系统一个碱性环境，乙酸、丙酸等小分子酸能够与碱中和后破坏酸碱反应平衡，促进产酸，也就使得厌氧发酵过程更为迅速。而在污泥体系中加入玉米秸秆作为外加碳源可以提高体系C/N比，也促进了污泥的厌氧发酵产酸过程。
本发明的剩余污泥预处理方法提高了污泥的破裂水平，明显提高了污泥厌氧消化速度。NaOH预处理后的剩余污泥与稀碱前处理后的玉米秸秆中温共发酵的方法有效提高了产酸量和产酸效率，可以同时高效地处理两种固体废弃物。为进一步实现剩余污泥和玉米秸秆的减量化、无害化、资源化，提供了一种新的途径。
