申请日2016.05.05
公开(公告)日2016.08.24
IPC分类号C12P7/54; C12P7/52; C12P7/40; C02F11/04
摘要
一种利用剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法。本发明公开了一种利用Mg2+促进剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法。该方法为了解决剩余污泥发酵过程中短链脂肪酸积累不足及发酵后污泥脱水性能差的问题，采用在污泥发酵初始投加MgCl2·6H2O的方法，利用Mg2+在发酵过程中与污泥中其它金属离子进行交换的特性，促使污泥絮体紊乱，释放大量微生物可利用的有机物，从而提高产酸量;同时Mg2+能够改变污泥中微生物群落的组成，改善污泥中微生物的多样性及物种总数。本方法采用价廉易得的MgCl2·6H2O，提高了污泥的短链脂肪酸的产量，与此同时污泥的脱水性能也得到改善，有利于污泥的后续处理，有效地实现了污泥的资源化及减量化。
权利要求书
1.一种利用剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：将剩余污泥加入厌氧反应器中，投加0.05～0.2mol/L的MgCl2·6H2O，充分混合后充氮去氧，恒温振荡下进行厌氧发酵。
2.根据权利要求1所述的利用剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法，其特征在于，所述的发酵温度为20～50℃。
3.根据权利要求1所述的利用剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法，其特征在于，发酵时间为9～16天。
说明书
一种利用剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化技术领域，涉及一种利用剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法，具体涉及一种利用Mg2+促进污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法。
背景技术
活性污泥法处理污水过程中产生大量的剩余污泥。剩余污泥是微生物在污水中进行有机物代谢，由于细胞自身增殖而形成，含有大量可溶性糖和蛋白。如何有效利用剩余污泥中的有机物并实现污泥的减量化是一个亟待解决的问题。
污泥厌氧消化技术成本较低，生物质产出率高，致病菌破坏率高，可产生甲烷，是最常用的污泥生物处理方法。污泥厌氧消化利用厌氧微生物分解作用，使污泥中的有机物分解并趋于稳定。水解酸化过程能够有效的实现污泥的减量，同时回收酸化产物中的短链脂肪酸。
目前结合污泥厌氧消化技术进行污泥处理的方法日益增多。文献1(Aijuan Zhou etal，Biochemical Engineering Journal，2013，77，240–245)报道了生物表面活性剂鼠李糖脂对污泥发酵产酸的促进作用，虽然产酸效果显著，但鼠李糖脂成本太高难以进行推广使用。文献2(P.J.Strong et al，Waste Management，2012，32，1669–1677)采用了热处理和热化学处理对污泥发酵产乙酸以及产甲烷进行了研究，发现热处理能够有效地破坏污泥和微生物结构，促进甲烷的产量，但是热处理能量消耗较高，大大增加了剩余污泥处理成本。文献3(Gaoqiang Su et al，Journal of Bioscience and Bioengineering，2015，121(3)，293-298)采用投加NaCl的方式促进剩余污泥厌氧产酸，结果表示，Na+通过与污泥中的二价金属离子(Ca2+、Mg2+)发生交换，促进污泥水解过程，大量有机物溶出，同时NaCl的加入抑制了产甲烷菌的活性，产酸量因此提高，但是在Na+与Ca2+、Mg2+发生交换的过程中，释放有机物的同时释放了大量的氨氮、磷，不利于积累的短链脂肪酸的直接应用。
因此，进一步开发剩余污泥的处理方法，对环境保护及固体废弃物资源化具有十分重要的现实意义。
发明内容
针对现有的剩余污泥发酵过程中短链脂肪酸积累不足及发酵后污泥脱水性能差的问题，本发明提供了一种工艺成本低、产酸量提高、污泥脱水性能改善、后处理简单的利用剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法。该方法利用Mg2+与污泥中的金属离子发生交换的特性，促使污泥絮体紊乱，进而增加了微生物可利用的有机物的含量，同时Mg2+能够增加污泥中细菌的多样性，抑制产甲烷菌，促进短链脂肪酸的积累，另外Mg2+作为二价金属离子能够显著改善发酵污泥的脱水性能，同时去除部分的磷及氨氮。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种利用剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸的方法，包括以下步骤：将剩余污泥加入厌氧反应器中，投加0.05～0.2mol/L的MgCl2·6H2O，充分混合后充氮去氧，恒温振荡下进行厌氧发酵。
优选地，所述的发酵温度为20～50℃，发酵时间为9～16天。
Mg2+能与污泥絮体中含有的大量的Ca2+以及少量的Fe3+、Mn2+、K+等金属离子发生交换，促使污泥絮体紊乱，有效地破坏了污泥絮体结构，使微生物可利用的有机物得到大量释放，发酵产生的短链脂肪酸随之增加。同时发明人发现，Mg2+的加入改变了污泥中微生物群落的结构与组成，提高了污泥中微生物的多样性，使产酸菌的比例增加，进而提高了产酸量。Mg2+作为正二价金属离子，可提高污泥的氧化还原电位，抑制产甲烷菌的活性，从而减少了短链脂肪酸的消耗，促进短链脂肪酸的积累。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
(1)有效改善了发酵后污泥的脱水性能，有利于后续处理，节省人力物力;
(2)促进了微生物可利用的有机物的释放，提高了污泥中产酸菌的比例，显著提高了产酸量;
(3)抑制了污泥中产甲烷菌的活性，从而减少了短链脂肪酸的消耗，促进短链脂肪酸的积累;
(4)Mg2+能够与污泥中的PO43-结合形成沉淀，去除部分PO43-，有利于污泥的脱氮除磷。
