专利名称：一种促进城市剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种促进城市剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法，属于污泥固体废弃物利用领域。
背景技术：
由于可持续发展的社会需求和政府的政策扶持，当今固体废物处理的重心已从污染控制转向资源开发。应用生物技术策略将有机废物转化为生物能源和生物化学品已成为目前有机固体废物处置的热点。目前，在应用生物技术策略将污泥中有机物质转化为生物能源和生物化学品，获得高附加值有机酸，越来越受到关注。因此，污泥厌氧发酵产酸技术是利用污泥这种廉价的底物生产附加值更高的生物化学品将成为污泥资源化的新途径。而剩余污泥中大多数有机质存在于微生物细胞内部，受到细胞壁的保护作用。
目前国内外研究学者采用了不同的污泥预处理手段，主要集中在化学处理法(碱性预处理、酸性预处理、加入还原剂或氧化剂、电化学预处理等)，而这些方法都存在其自身的缺陷，如能耗大、污染大和易腐蚀损坏设备等。因此，采用高效的化学螯合剂在温和的工艺条件下对污泥进行预处理，是未来污泥处置的发展方向，并且对我国有机废物资源化利用新技术的开发提供一定的理论依据。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用EDTA_2Na盐促 进城市剩余污泥厌氧发酵产挥发性有机酸的技术方法，将城市生活污水厂脱水后的污泥配置成75-85gTS/L的污泥溶液，按O. 20-0. 45g/gTS加入乙二胺四乙酸二钠，pH控制在8. 0-9. 5，55°C下低速搅拌 120min进行水解；将水解后的污泥接入驯化好的产酸种泥并在SRT为10d、低速搅拌和温度为35°C的条件下厌氧发酵，发酵过程中pH控制在9. 0-10. 5。
所述EDTA_2Na 盐的浓度为 O. 2g/gTS。
所述水解阶段的pH控制在9.0，所述发酵过程中的pH控制在10.0。
本发明提出采用EDTA_2Na促进污泥水解，破坏污泥细胞壁和污泥絮体结构，使污泥细胞发生裂解，细胞内有机质能最大化地释放，并实现优质转化，以提高污泥有机物的可利用性，增加污泥厌氧发酵产酸产量；同时，作为一种化学处理方法，污泥水解效果显著，减小水力停留时间(HRT)，减小反应器体积，减小处理成本。因此，EDTA-2Na有利于污泥的水解，对污泥发酵产酸资源化利用具有重要意义。
EDTA_2Na盐是一种强效螯合剂，具有很高的稳定常数。它能够改变微生物的细胞结构，使细胞物质离开吸附的表面，溶解在水相中；通过去除和掩蔽Ca2+，Mg2+和Fe3+等金属离子，并加速EPS的溶解，使包埋或隐藏于EPS中的内源酶得到释放，从而使酶的稳定性得到了提高或者释放；污泥中的部分有机颗粒絮体结构是通过金属离子吸附架桥作用而稳定的维持在一起的，EDTA-2Na能够瓦解这些剩余污泥絮体结构，使其变得更加松散，加速污泥水解释放有机物。因此，EDTA-2Na盐对城市污泥厌氧发酵产酸具有重要意义。
本发明提供的方法可大大提高污泥中可生物利用性有机酸的含量，污泥泥水混合物的液相中的SCOD浓度提高了 18. 0-20. O倍，VFAs提高了 7. 11-7. 5倍。此外，通过液化污泥固体物质，使得污泥总量下降，可以实现约30%的污泥挥发性固体(VSS)减量化，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。
图1不同浓度EDTA-2Na对污泥液相中SCOD的作用。
图2不同浓度的EDTA-Na盐对污泥VSS的作用。
图3不同浓度的EDTA_2Na盐对城市污泥厌氧发酵产酸的作用。
图4 EDTA-2Na盐预处理对污泥中TN和NH4+_N释放的影响。
具体实施方式
实施例1
污泥取自无锡某城市生活污水处理厂二沉池脱水后的污泥进行研究，实验条件下用锥形瓶进行实验，固定污泥的浓度(75gTS/L)，设计不同的EDTA-2Na盐浓度(0，0. 05， O. 10，O. 20，030，O. 40g/gTS), pH 控制在 8. 0-9. 5, 55°C > IOOrpm 的条件下分别搅拌 30，60， 90，120，150，180min。当EDTA_2Na盐的浓度为O. 20g/gTS时，搅拌时间为120min时，污泥上清液中SCOD达到8014mg/L，同未预处理污泥溶液相比，分别提高了 18. 88倍，VSS降低了 30. 75% (图 1、2)。
实施例2
污泥来源和实验条件均同实施例1，EDTA_2Na盐的浓度和搅拌时间分别固定在 O. 20g/gTS和120min，接入驯化好的产酸种泥并在SRT为10d、搅拌速度为IOOrpm和温度为 30-36°C的条件下厌氧发酵，发酵过程中pH控制在10. O15VFAs的产量达到了 6672. 43mgC0D/ L和，与未预处理污泥溶液对比，提高了 7. 11倍(图3)。
污泥驯化取自污水处理厂的污泥在100°C下煮沸2h以杀死产甲烷菌，然后导入有效容积为2L的UASB中进行驯化。驯化种泥的模拟废水组成见表I所示。驯化温度为 33-37°C。驯化期间定期监测反应器内pH值，直到pH降到2. 30-2. 70左右，表示驯化结束。
表I
权利要求
1.一种促进城市剩余污泥厌氧发酵产挥发性有机酸的方法，其特征在于将城市生活 污水厂脱水后的污泥配置成70-80gTS/L的污泥溶液，按0. 20-0. 45g/gTS加入乙二胺四乙 酸二钠，pH控制在8. 0-9. 5，53-57°0下低速搅拌60-1801^11进行水解；将水解后的污泥接入 驯化好的产酸种泥并在SRT为10d、低速搅拌、控制温度为30-36°C的条件下厌氧发酵，发酵 过程中pH控制在9. 0-10.5。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述乙二胺四乙酸二钠盐的浓度为0.2g/gTS。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将水解阶段的pH控制在9.0，搅拌时 间 120min。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于发酵过程中的pH控制在10.0。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于发酵过程中控制搅拌速度为lOOrpm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于发酵过程中控制温度为35°C。
全文摘要
本发明公开了一种促进污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法，当污泥浓度在70-80gTS/L，EDTA-2Na盐0.20-0.45g/gTS，温度53-57℃，初始pH 8.0-9.5，污泥液相中SCOD达到了8014mg/L，有机酸(VFAs)与达到了6672.43mg/L，与没有经过预处理组对比，SCOD提高了18.88倍，VFAs提高了7.11倍，VSSS减少了30.75%。本方法简单高效，具有广泛的工业应用前景，对城市剩余污泥处置具有重要意义。
文档编号C12P7/40GK102994578SQ20121053898
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者刘和, 祖叶品, 刘宏波, 符波 申请人:江南大学