一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括：(1)將活性污泥經(jīng)γ-射線照射，制得γ-射線照射后污泥；(2)將γ-射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，制得超聲波處理后污泥；(3)調(diào)節(jié)超聲波處理后污泥的pH值，在經(jīng)厭氧發(fā)酵，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。本發(fā)明將活性污泥經(jīng)過γ-射線照射和超聲波預(yù)處理后，可以顯著提高污泥中的蛋白質(zhì)、多糖等有機(jī)物溶解于水中，從而為污泥發(fā)酵產(chǎn)酸提供豐富的可溶于水的有機(jī)基質(zhì)，提高污泥的產(chǎn)酸速率，縮短污泥厭氧發(fā)酵的時(shí)間，且對(duì)改進(jìn)和優(yōu)化現(xiàn)有污泥處理系統(tǒng)，節(jié)能降耗、減少運(yùn)行成本具有重大意義。
【專利說明】一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，屬于生物技術(shù)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]提高污水收集率和處理率是我國水環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要目標(biāo)，隨著污水處理率的提高，剩余污泥的處理問題引起越來越多的關(guān)注:一方面，每年用于污泥處理處置的費(fèi)用以驚人的速度增長，并同時(shí)帶來嚴(yán)重的二次污染問題；另一方面，污泥中很多有用的資源(特別是碳源)又被白白浪費(fèi)掉，理論上講，對(duì)其進(jìn)行降解處理后可供某一些微生物生長使用，從而再次產(chǎn)生出使用價(jià)值。因此，采用合理的處理方法達(dá)到污泥的資源化和減量化不容忽視。
[0003]活性污泥水厭氧發(fā)酵是目前處理活性污泥獲取短鏈脂肪酸(shoet-chain fattyacids，SCFA)的主要方法。水解菌將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)；小分子有機(jī)物在酸化菌作用下生成各種揮發(fā)酸，在此過程中，產(chǎn)生的揮發(fā)性短鏈脂肪酸是重要的代謝產(chǎn)物。水解酸化產(chǎn)生的揮發(fā)性的脂肪酸主要為C2-C6短鏈有機(jī)物(乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸和戊酸等)，可作為內(nèi)源碳被脫氮除磷菌利用以去除富營養(yǎng)化污水中的氮和磷，還可用作其他發(fā)酵的外加碳源。
[0004]中國專利文獻(xiàn)CN102229463A(申請(qǐng)?zhí)?01110128993.7)公開了一種利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)及方法。該方法以城市污水處理廠生物污泥為原料，首先利用超聲波空化效應(yīng)所產(chǎn)生的水力剪切力，破壞污泥的絮體結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁，經(jīng)超聲波預(yù)處理后的污泥再進(jìn)入?yún)捬跛夥磻?yīng)器，在厭氧條件下，大分子的固態(tài)有機(jī)物經(jīng)過一系列的生物水解作用最終轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)。
[0005]但上述技術(shù)的污泥降解速度仍然無法滿足市場(chǎng)需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括如下步驟:
[0009](I)將活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度7.0?25kGy，照射時(shí)間8?12s，制得γ-射線照射后污泥；
[0010](2)將步驟(I)制得的γ-射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為20?40ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.0?1.2W/mL，處理時(shí)間20?60min，制得超聲波處理后污泥；
[0011](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的pH值至9?12，在溫度25?40°C的條件下厭氧發(fā)酵2?6天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟⑴中，照射強(qiáng)度12kGy，照射時(shí)間10s。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(2)中，超聲波頻率為30KHz，超聲波聲能密度為1.lW/ml，處理時(shí)間 40min。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中，調(diào)節(jié)超聲波處理后污泥的pH值至10?11。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中，發(fā)酵溫度為35°C，發(fā)酵時(shí)間為4天。
[0016]有益效果
[0017]1、本發(fā)明將活性污泥經(jīng)過γ -射線照射和超聲波預(yù)處理后，可以顯著提高污泥中的蛋白質(zhì)、多糖等有機(jī)物溶解于水中的程度，從而為污泥發(fā)酵產(chǎn)酸提供豐富的可溶于水的有機(jī)基質(zhì)，提高污泥的產(chǎn)酸速率，縮短污泥厭氧發(fā)酵的時(shí)間，且對(duì)改進(jìn)和優(yōu)化現(xiàn)有污泥處理系統(tǒng)，節(jié)能降耗、減少運(yùn)行成本具有重大意義；
[0018]2、本發(fā)明通過對(duì)γ -射線照射和超聲波預(yù)處理后的污泥進(jìn)行初始?jí)A性pH條件預(yù)處理后，可以進(jìn)一步促進(jìn)污泥溶解、水解并持續(xù)產(chǎn)生SCFA ;此外，堿性pH值對(duì)產(chǎn)甲烷菌的活性有明顯的抑制作用，一定程度上阻止了生成的SCFA的消耗量。因此可以最大化地提高剩余污泥生物生產(chǎn)SCFA的產(chǎn)量；
[0019]3、本發(fā)明處理后的污泥富含SCFA，可用于補(bǔ)充污泥厭氧發(fā)酵末期碳源的不足，或用于生產(chǎn)甲烷等清潔能源，從而最大限度的降解剩余污泥中的有機(jī)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了污泥減量化、穩(wěn)定化、資源化以及減少污泥有機(jī)物污染環(huán)境的目的。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所保護(hù)范圍不限于此。
[0021]實(shí)施例中所述的活性污泥來源于濟(jì)南某化工企業(yè)污水處理廠濃縮池。
[0022]短鏈脂肪酸(SCFA)主要包括乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸等，主要通過高效液相色譜法檢測(cè)。采用高壓輸液系統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動(dòng)相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內(nèi)各成分被分離后，進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的分析。
[0023]溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)化學(xué)需氧量檢測(cè)法是指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)所消耗氧化劑的量，以氧的毫克/升來表示以反映水中受有機(jī)物質(zhì)污染的程度。
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括如下步驟:
[0026](I)將IL活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度12kGy，照射時(shí)間10s，制得γ -射線照射后污泥；
[0027](2)將步驟(I)制得的γ -射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為30ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.lW/mL，處理時(shí)間40min，制得超聲波處理后污泥；
[0028](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的pH值至10，在溫度35°C的條件下厭氧發(fā)酵4天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
[0029]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為4356.5mg/l (高效液相色譜法)，SCOD含量7140.3mg/l。
[0030]實(shí)施例2
[0031]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括如下步驟:
[0032](I)將IL活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度25kGy，照射時(shí)間8s，制得γ -射線照射后污泥；
[0033](2)將步驟(I)制得的γ_射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為30ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.lW/mL，處理時(shí)間40min，制得超聲波處理后污泥；
[0034](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的pH值至9.5，在溫度35°C的條件下厭氧發(fā)酵4天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
[0035]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為3977.8mg/l (高效液相色譜法)，SCOD含量6850.lmg/1。
[0036]實(shí)施例3
[0037]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括如下步驟:
[0038](I)將IL活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度7.5kGy，照射時(shí)間12s，制得γ -射線照射后污泥；
[0039](2)將步驟(I)制得的γ -射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為40ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.2W/mL，處理時(shí)間20min，制得超聲波處理后污泥；
[0040](3)調(diào)節(jié)步驟⑵制得的超聲波處理后污泥的pH值至10.5，在溫度35°C的條件下厭氧發(fā)酵4天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
[0041]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為4218.4mg/l (高效液相色譜法)，SCOD含量6943.3mg/l。
[0042]實(shí)施例4
[0043]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括如下步驟:
[0044](I)將IL活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度12kGy，照射時(shí)間10s，制得γ -射線照射后污泥；
[0045](2)將步驟(I)制得的γ -射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為20ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.0W/mL，處理時(shí)間60min，制得超聲波處理后污泥；
[0046](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的pH值至10，在溫度35°C的條件下厭氧發(fā)酵4天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
[0047]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為4335.6mg/l (高效液相色譜法)，SCOD含量7289.7mg/l。
[0048]實(shí)施例5
[0049]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括如下步驟:
[0050](I)將IL活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度12kGy，照射時(shí)間10s，制得γ -射線照射后污泥；
[0051](2)將步驟(I)制得的γ -射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為30ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.lW/mL，處理時(shí)間40min，制得超聲波處理后污泥；
[0052](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的pH值至12，在溫度35°C的條件下厭氧發(fā)酵4天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
[0053]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為3854.0mg/1 (高效液相色譜法)，SCOD含量6554.6mg/l。
[0054]實(shí)施例6
[0055]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括如下步驟:
[0056](I)將IL活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度12kGy，照射時(shí)間10s，制得γ -射線照射后污泥；
[0057](2)將步驟(I)制得的γ -射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為30ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.lW/mL，處理時(shí)間40min，制得超聲波處理后污泥；
[0058](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的pH值至9，在溫度25°C的條件下厭氧發(fā)酵4天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
[0059]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為3007.4mg/l (高效液相色譜法)，SCOD含量5071.2mg/l。
[0060]實(shí)施例7
[0061]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，包括如下步驟:
[0062](I)將IL活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度12kGy，照射時(shí)間10s，制得γ -射線照射后污泥；
[0063](2)將步驟(I)制得的γ -射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為30ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.lW/mL，處理時(shí)間40min，制得超聲波處理后污泥；
[0064](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的pH值至10，在溫度35°C的條件下厭氧發(fā)酵6天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
[0065]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為4170.4mg/l (高效液相色譜法)，SCOD含量7082.2mg/l。
[0066]對(duì)比例I
[0067]一種預(yù)處理活性污泥的方法，包括如下步驟:
[0068](I)將IL活性污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為30KHz，超聲波聲能密度為1.1ff/mL，處理時(shí)間40min，制得超聲波處理后污泥；
[0069](2)將步驟⑴制得的超聲波處理后污泥經(jīng)Y -射線照射，照射強(qiáng)度12kGy，照射時(shí)間10s，制得Y-射線照射后污泥；
[0070](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的γ-射線照射后污泥的pH值至10，在溫度35°C的條件下厭氧發(fā)酵4天，制得預(yù)處理活性污泥。
[0071]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為1306.7mg/l (高效液相色譜法)，SCOD含量3214.0mg/1 ο
[0072]對(duì)比例2
[0073]一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥的方法，包括如下步驟:
[0074](I)將IL活性污泥經(jīng)γ -射線照射，照射強(qiáng)度12kGy，照射時(shí)間10s，制得γ -射線照射后污泥；
[0075](2)將步驟(I)制得的γ -射線照射后污泥經(jīng)超聲波處理，超聲波頻率為30ΚΗζ，超聲波聲能密度為1.lW/mL，處理時(shí)間40min，制得超聲波處理后污泥；
[0076](3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的pH值至8.5，在溫度35°C的條件下厭氧發(fā)酵4天，制得預(yù)處理活性污泥。
[0077]經(jīng)檢測(cè)，SCFA含量為2115.5mg/l (高效液相色譜法)，SCOD含量4682.9mg/l。
[0078]結(jié)果分析
[0079]由上述實(shí)施例及對(duì)比例的檢測(cè)結(jié)果可以看出，γ -射線照射和超聲波處理的順序?qū)ψ罱K的短鏈脂肪酸的含量及溶解性化學(xué)需氧量具有顯著的影響，并且發(fā)酵前的PH值對(duì)上述指標(biāo)也具有重要的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種聯(lián)合預(yù)處理活性污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將活性污泥經(jīng)丫-射線照射，照射強(qiáng)度7.0?25成7，照射時(shí)間8?128，制得丫-射線照射后污泥； (2)將步驟(1)制得的丫超聲波聲能密度為1.0?1.21/1111，處理時(shí)間20?60-11,制得超聲波處理后污泥； (3)調(diào)節(jié)步驟(2)制得的超聲波處理后污泥的邱值至9?12，在溫度25?401:的條件下厭氧發(fā)酵2?6天，制得聯(lián)合預(yù)處理活性污泥。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，照射強(qiáng)度12成7，照射時(shí)間108。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，超聲波頻率為30腿2，超聲波聲能密度為1.11/1111，處理時(shí)間40111111。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，調(diào)節(jié)超聲波處理后污泥的邱值至10?11。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，發(fā)酵溫度為351，發(fā)酵時(shí)間為4天。
【文檔編號(hào)】C02F11/04GK104445849SQ201410766477
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 宋冬雪, 李玉梅, 王藝偉, 郝大魁, 楊敏, 胡志恒 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)