一种原位抑制硫化氢产生的方法

本发明属于环境保护以及污泥处理资源化，具体涉及一种污水处理厂原位减少污泥厌氧处理产生硫化氢的方法。

背景技术：

0、技术背景

1、为了处理日益增多的生活废水，我国城镇污水处理厂的数量快速增长，其中，大部分的污水处理厂都采用了活性污泥法来处理污水。因此，在实现污水达标排放的同时，不可避免地会造成大量初沉污泥和剩余污泥的产生。污泥数量的急剧增加造成了严重的环境问题，对它的处理处置成为亟待解决的问题。

2、污泥中含有大量可利用的有机物如蛋白质、糖等有机物。而厌氧处理是一种目前普遍采用的污泥处理方式。厌氧处理，可以实现污泥的减量，减少污泥最终处置的费用；可以灭活污泥中的病原体等微生物，实现污泥的无害化，而且可以从污泥中回收大量的短链脂肪酸、氢气和甲烷等具有高附加值的产品，达到了以废制宝的效果，对于缓解目前的能源危机具有很大的作用。

3、在污泥厌氧处理的过程中，微生物在降解有机物产生挥发性脂肪酸、氢气和甲烷等具有高附加值产品的同时，还会产生硫化氢。硫化氢是一种无色有臭鸡蛋气味的剧毒、易燃气体，有较强的腐蚀性，会腐蚀管道及其它设备，而且燃烧后会生成二氧化硫，污染大气环境。我国环保标准规定：利用沼气能源时，沼气中硫化氢的含量不得超过20mg/m3。沼气中h2s的质量浓度一般在1-12g/m3之间，远远高于我国环保标准的规定。沼气中的硫化氢直接影响了沼气的质量，从而限制了沼气的直接利用，降低了污泥厌氧处理产沼气的经济效益并阻碍了污泥厌氧处理的进一步推广。因此，很有必要寻找一种操作简便、安全便宜且高效的抑制污泥厌氧处理产生硫化氢的方法。

4、在现有的抑制污泥厌氧处理硫化氢产生的技术中，目前主要集中在添加各种化学药剂如高锰酸钾或者采用各种预处理方法如碱性预处理、热预处理的方法来抑制硫酸盐还原菌的活性，从而减少硫化氢的产生。例如，报道(文献chemical engineering journal,2022,430,133150)将一定含量的高锰酸钾添加到剩余污泥中，发现其能显著降低污泥厌氧处理硫化氢气体的产生；专利号为cn201611213314.5的专利公开了一种“一种以碱性发酵促进高含固污泥厌氧消化产沼气及减少硫化氢含量的方法”，通过调节系统内ph，使高含固污泥初始ph＝12，其后保持在35-37℃、ph＝10、130转/分钟的厌氧条件下，进行碱性发酵10d，有效降低了硫化氢的产量。然而上述方法中存在不可避免的弊端，各种化学药剂或者预处理方法的使用，不可避免的增加了污水处理厂的运行成本，而且增加了污水处理过程中的间接碳排放量。随着全球资源能源危机的加剧以及应对全球气候变化背景下我国“双碳”目标的提出，开发经济、高效的原位抑制污泥处理硫化氢产生的方法显得尤为重要，也是目前污泥处理领域的研究重点。

5、污泥发酵液在污水厂中广泛存在，其成分复杂，含有高浓度的氨氮、大量的厌氧微生物以及释放的各种有机或无机物质如蛋白质、多糖、腐殖质、木质纤维素、金属离子等。其中，高浓度氨氮、重金属离子的存在可能会对硫化氢产生微生物产生抑制作用(文献bioresour technol.2017,245,598-605；bioresource technol.2019,276,91-96)，但与此同时，发酵液中富集的数量庞大、种类繁多的厌氧微生物(特别是水解微生物)会提高发酵系统中的功能微生物量，发酵液中残留的可生化有机物(如蛋白质等)随着厌氧发酵进程的推进不断的被降解，为后续硫化氢的生产提供额外的底物。发酵液中包含的厌氧微生物和可生化有机物可能会促进污泥厌氧处理过程中硫化氢的产生。实际发酵液成分的复杂性使得基于发酵液原位抑制污泥厌氧硫化氢产生的技术充满了不确定性。迄今为止，国内外尚未有研究团队开展“发酵液原位抑制污泥厌氧处理硫化氢产生”的相关研究。

6、鉴于以上问题的考量，本发明提供了一种利用污水厂污水污泥处理过程中产生的厌氧发酵液原位对污泥进行处理来抑制硫化氢的产生，达到了良好的抑制效果，利用污水处理副产物原位降低硫化氢的产生，一方面降低了化学药剂和能源的使用，极大的降低了处理的成本，另一方面，以废治废，为污泥发酵液的处理提供了新的思路，具有很强的实用性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种原位抑制污泥处理过程中硫化氢产生的方法，即利用污水厂产生的副产物发酵液回流原位抑制污泥厌氧处理产生硫化氢。

2、为了达到上述目的，本发明的方案为：

3、一种原位抑制硫化氢产生的方法，包括如下步骤：

4、(1)取城市污水处理厂的初沉污泥和剩余污泥进行浓缩处理，提高污泥的含固率。

5、(2)发酵液来自污泥厌氧处理池，发酵液中包含了大量短链脂肪酸(scfas)和溶解性磷酸盐等成分，在利用发酵液处理污泥之前需要进行scfas和磷等成分的回收。具体方法如下：采用氢氧化钠溶液调节发酵液的ph值为7.8-11，然后按照钙磷摩尔比为1.5-2.1投加氯化钙溶液进行反应10-30分钟，过滤含有磷酸钙结晶的沉淀物。然后，通过吸附并储存微生物胞内多聚物pha的方式对发酵液中的scfas等成分进行回收，反应在好氧条件下进行，好氧反应时间0.5-2h，污泥停留时间3天，温度20±1℃。

6、(3)经过scfas和磷回收等处理后的发酵液储存在储存罐中，以备使用。

7、(4)从储存罐中取出经处理后的发酵液，按一定比例添加到待处理的基质(即(1)中浓缩后的污泥)中，控制发酵体系的ph和温度，对基质进行预处理一段时间。

8、(5)预处理之后，对污泥基质充入氮气，维持反应器的厌氧密闭环境，不控制反应的ph，对污泥进行厌氧处理。

9、(6)污泥厌氧处理过程中，每天从反应器中取出一定含量的污泥厌氧处理混合物，并添加经过预处理之后的新的污泥基质，维持反应器的稳定运行，定期检测反应器中硫化氢的浓度，反应器在连续运行一段时间后，硫化氢的产量达到稳定。

10、上述步骤(1)中污泥的总悬浮固体保持在20-30g/l的范围，作为基质。

11、上述步骤(4)中体系的预处理ph控制为8.5，温度控制在室温(20℃)，预处理时间为10小时，有效的减少了处理过程中的能源和药剂的消耗。

12、上述步骤(4)中所述的一定比例为控制发酵液体积与基质的体积比为10～30％。

13、上述步骤(6)中污泥的停留时间设置为10天，即每天取出的污泥厌氧处理混合物和添加的新的污泥基质体积为反应器中污泥的总体积/10。

14、上述步骤(6)中污泥厌氧处理的条件为：温度20±1℃，震荡速度100rpm/min。

15、上述步骤(6)中所述的定期为每隔24h用气相色谱仪检测硫化氢气体的浓度。

16、上述步骤(6)中所述的运行一段时间为6个月。

17、本研究的创新点和优势在于：

18、本发明利用污水处理厂中广泛存在的发酵液原位抑制污泥厌氧处理产生硫化氢，它能够显著抑制污泥厌氧处理中的硫酸盐还原菌，降低水解酶、氨基酸裂解酶等硫化氢产生微生物酶的活性，从而实现对硫化氢的抑制。与现有技术相比，本发明利用污水厂的处理副产物原位调控污泥处理，无需大量添加其他化学药剂或能源，大大降低了污水厂运行的成本，对实现污泥厌氧处理的大规模的应用具有重要的意义。本发明抑制了污泥厌氧处理中硫化氢这种有毒有害物质的产生，既减轻了对环境乃至人体的危害，又能够促进污泥厌氧处理这项技术安全有效的推广，对于污泥的减量和资源化具有重要的意义。