一种物化联合预处理强化剩余污泥厌氧发酵产短链挥发酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种物化联合预处理强化剩余污泥厌氧发酵产短链挥发酸的方法，属 于固体废弃物处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来由于城镇化发展进程加快，使得越来越多的污水进入城镇污水处理厂，导 致大量剩余污泥产生。目前，污泥处理处置运行成本已占污水处理厂50%以上，这正成为一 个亟待解决的问题。剩余污泥中含有大量的无毒有机物，这是重要的回收资源。然而，由于 污泥自身水解发酵阶段需要较长时间，并且效率低下，这正成为污泥厌氧发酵的限速步骤。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提出一种物化联合预处理强化剩余污泥厌氧发酵产短链挥发酸 的方法，针对传统污泥厌氧消化中存在的不足，通过超声/Fenton联合预处理剩余污泥，提 高污泥可生化性，促进厌氧发酵产短链挥发酸反应进行，实现城市污水处理厂污泥的减量 化、资源化。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种物化联合预处理强化剩余污 泥厌氧发酵产短链挥发酸的方法，包括如下步骤：将污泥先经超声预处理，再进行Fenton 预处理，得到联合预处理后的污泥；将联合预处理后的污泥送入厌氧消化反应器中进行发 酵产酸。
[0005] 上述的方法，包括污泥预处理：将污泥在2-5°C下重力沉降20-25小时，去除上清 液后，经1.0 mm筛子过滤，取筛下物。
[0006] 上述的方法，所述的超声预处理是：超声预处理在频率20-100kHz，能量密度 0. 2-0. 6kW/L下预处理5-15分钟。优选的，超声预处理在频率40kHz，能量密度0. 4kW/L下 预处理10分钟。
[0007] 上述的方法，所述的Fenton预处理是：将超声预处理后的污泥置于带有磁力搅拌 器的容器中，先用浓硫酸调节pH为2. 5-3. 5,然后在每升污泥中投加FeSO4 ? 7H20试剂，使 Fe2+浓度为0. 02-0. 06g/L，最后在每升污泥中投加浓度30 %双氧水10-15g，反应80-100分 钟。优选的，将超声预处理后的污泥置于带有磁力搅拌器的容器中，先用浓硫酸调节PH为 3. 0,然后在每升污泥投加FeSO4 ? 7H20试剂使Fe2+浓度为0. 04g/L，最后在每升污泥中投加 浓度30 %双氧水10g，反应90分钟。
[0008] 上述的方法，将联合预处理后的污泥送入厌氧消化反应器中，曝氮气去除反应器 中的氧气，于30-40°C下发酵10-20天。
[0009] 本发明，首先，采用超声预处理，破解污泥絮体和微生物细胞结构，使胞内有机物 释放到液相中。同时，超声过程中产生的羟基自由基? OH也有利于污泥分解。
[0010] 其次，采用Fenton预处理，在预处理过程中，二价铁离子（Fe2+)催化双氧水H 2O2分 解，加速羟基自由基的产生。羟基自由基是一个非常强的非定向选择的氧化物基团。羟基 自由基可轻易穿过细胞膜使胞内有机物释放到液相。与此同时，它也可以氧化难生物降解 物质为可生物降解物质。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明首次利用超声/Fenton联合预处理强化剩余污泥 厌氧发酵产短链挥发酸。结果表明，超声/Fenton联合预处理后的污泥破解率DD sotS 15.4%，而单独超声和单独Fenton预处理分别只有9. 97%和3. 18%。联合预处理后的污 泥最大挥发酸积累量为4594mgC0D/L，而单独超声处理为3485mgC0D/L，单独Fenton处理为 2700mgC0D/L。本发明的方法对提高污泥水解和后续厌氧发酵产挥发酸有协同作用。该方 法为实现剩余污泥资源化、减量化和无害化，提供了一种新的途径。
【附图说明】
[0012] 图1不同预处理对污泥的破解效果。
[0013] 图2联合预处理对污泥形貌影响。
[0014] 图中，a:未处理污泥形貌；b:联合预处理后污泥形貌。
[0015] 图3不同预处理对厌氧发酵过程中总挥发酸浓度变化。
【具体实施方式】
[0016] 下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于此。由于各地 污水水质及所采用的处理工艺有所差别，预处理参数也会产生相应变化，因此在不违背本 发明的实质和所附权利要求范围的前提下，可对本发明中关键参数做适当调整。
[0017] 实施例1一种物化联合预处理强化剩余污泥厌氧发酵产短链挥发酸的方法
[0018] 方法如下：
[0019](一）污泥预处理
[0020] 剩余污泥来源于哈尔滨市太平污水处理厂的二沉池污泥，取回污泥后先在4°C重 力沉降24小时，浓缩排去上清液。浓缩的污泥经过1.0 mm筛子过滤，除去污泥中的大颗粒 物和一些杂质，得到的污泥浓度为24g/L。
[0021](二）超声/Fenton联合预处理
[0022] 先将步骤（一）预处理后的污泥进行超声预处理：在超声频率40kHz，能量密度 0. 4kW/L下预处理10分钟。
[0023] 再将超声预处理后的污泥进行Fenton预处理：将超声预处理后的污泥置于带有 磁力搅拌器的容器中，用浓硫酸调节pH为3,然后在每升污泥投加FeSO 4 WH2O试剂，使Fe2+ 浓度为〇. 〇4g，最后在每升污泥中投加浓度30 %双氧水10g，反应90分钟。
[0024] 同时，做对比试验，即将预处理后的污泥单独如上做超声预处理和单独如上做 Fenton预处理。
[0025] 将超声预处理的污泥、Fenton预处理的污泥和超声/Fenton联合预处理的污泥按 苯酚硫酸法测定溶解性碳水化合物和改良型BCA试剂盒法测定溶解性蛋白质。污泥破解率 用DDcmd表示。计算公式如下
[0027]其中，TCOD表示污泥混合液总COD，SCODt和SCOD。分别表示经过处理和未经处理 后的上清液COD。COD用重铬酸钾滴定法（GB 11914-89)测定。
[0028] 结果如图1所示。
[0029] 如图1所示，超声/Fenton联合预处理后的污泥中，溶解性碳水化合物浓度为 441mgC0D/L，分别是单独Fenton